KR20230057314A - Negative active material for lithium secondary battery, method of manufacturing the same, and lithium secondary battery including the same - Google Patents

Negative active material for lithium secondary battery, method of manufacturing the same, and lithium secondary battery including the same Download PDF

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Abstract

The present invention provides a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same which comprise carbon-based particles, a composite layer located on the carbon-based particles, wherein silicon particles are dispersed in a carbon matrix in the composite layer, and a carbon coating layer located on the composite layer. A carbonization degree of the carbon matrix in the composite layer is 94% or more and 98% or less.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Negative active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery including the same

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a secondary battery including the same.

최근 모바일 기기 등 전자기기의 수요가 증가함에 따라 모바일 기기에 대한 기술 개발이 확대되고 있다. 이러한 전자기기들의 구동용 전원으로 리튬 전지, 리튬 이온 전지, 및 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬이차전지의 수요가 크게 증가하고 있다. 또한, 전세계적으로 자동차 연비 및 배기가스 관련 규제가 강화되는 추세임에 따라 전기차 시장의 성장이 가속화되고 있으며, 이와 함께 전기차(EV)용 이차전지, 에너지저장장치(ESS)용 이차전지 등 중대형 이차전지에 대한 수요가 급등할 것으로 예상되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Recently, as demand for electronic devices such as mobile devices increases, technology development for mobile devices is expanding. Demand for lithium secondary batteries, such as lithium batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries, as power sources for driving these electronic devices is greatly increasing. In addition, the growth of the electric vehicle market is accelerating as regulations on vehicle fuel efficiency and exhaust gas are being strengthened worldwide. Demand for batteries is expected to soar.

한편, 이차전지의 음극 소재로서 우수한 싸이클(cycle) 특성과 372 mAh/g의 이론 용량을 갖는 탄소계 음극 소재가 일반적으로 사용되었다. 그러나 중대형 이차전지 등 점차 이차전지의 고용량화가 요구됨에 따라, 탄소계 음극 소재의 이론 용량을 대체할 수 있는 500 mAh/g 이상의 용량을 갖는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 주석(Sn) 또는 안티몬(Sb) 등과 같은 무기물계 음극 소재가 주목을 받고 있다. 이러한 무기물계 음극 소재 중 실리콘계 음극 소재는 매우 큰 리튬 결합량을 나타낸다. 하지만, 실리콘계 음극 소재는 리튬의 삽입/탈리, 즉, 전지의 충방전 시 큰 부피 변화를 야기하여 분쇄화(pulverization)가 나타날 수 있다. 그 결과, 분쇄화 된 입자가 응집되는 현상이 발생하여, 음극 활물질이 전류 집전체로부터 전기적으로 탈리될 수 있고, 이는 긴 싸이클 하에서 가역 용량의 손실을 가져올 수 있다. 이 때문에, 실리콘계 음극 소재 및 이를 포함하는 이차 전지는 높은 전하 용량에 따른 장점에도 불구하고 낮은 싸이클 수명 특성 및 용량 유지율을 나타내는 단점으로 그 실용화에 장벽이 있다.Meanwhile, as an anode material for a secondary battery, a carbon-based anode material having excellent cycle characteristics and a theoretical capacity of 372 mAh/g has been generally used. However, as high-capacity secondary batteries such as medium and large-sized secondary batteries are gradually required, silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn) or antimony having a capacity of 500 mAh / g or more that can replace the theoretical capacity of carbon-based anode materials Inorganic anode materials such as (Sb) are attracting attention. Among these inorganic anode materials, silicon-based anode materials exhibit a very large amount of lithium bonds. However, the silicon-based negative electrode material may cause pulverization due to intercalation/desorption of lithium, that is, large volume change during charge/discharge of the battery. As a result, a phenomenon of aggregation of pulverized particles may occur, and the negative electrode active material may be electrically detached from the current collector, which may result in a loss of reversible capacity under a long cycle. For this reason, the silicon-based negative electrode material and the secondary battery including the same have disadvantages of low cycle life characteristics and capacity retention despite the advantage of high charge capacity, and thus have barriers to practical use.

이와 같은 실리콘계 음극 소재의 문제점을 해결하기 위해 탄소/실리콘 복합체 등 실리콘 기반 복합 음극 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 복합 음극 소재 또한, 실리콘이 많아 질수록 이차전지의 충방전시 더욱 극심한 부피 팽창이 일어난다. 이로 인해 복합 음극 소재 내 실리콘의 새로운 표면이 계속해서 전해액에 노출되면서 SEI(solid electrolyte interface) 층을 끊임 없이 생성하여 두꺼운 부반응 층을 형성하며, 전해액 고갈 및 전지 저항 증가를 초래한다. 또한 이러한 두꺼운 부반응 층은 실리콘뿐만 아니라 흑연에도 영향을 주며, 음극 활물질 입자 간 또는 집전체로부터의 전기적 단락 현상(peel off)을 일으켜 싸이클 수명 특성 등 이차 전지의 성능을 급격하게 저하시키는 문제가 있다.In order to solve the problems of such silicon-based anode materials, research on silicon-based composite anode materials such as carbon/silicon composites is being actively conducted. However, even in this composite anode material, as the amount of silicon increases, more extreme volume expansion occurs during charging and discharging of the secondary battery. As a result, the new surface of silicon in the composite anode material is continuously exposed to the electrolyte, constantly creating a solid electrolyte interface (SEI) layer to form a thick side reaction layer, resulting in electrolyte depletion and increased battery resistance. In addition, such a thick side reaction layer affects not only silicon but also graphite, and causes an electrical short circuit (peel off) between negative electrode active material particles or from the current collector, thereby rapidly degrading the performance of the secondary battery such as cycle life characteristics. There is a problem.

이에, 고용량의 실리콘 기반 복합 음극 소재의 실용화를 위해서는, 고용량화를 위해 실리콘의 함량을 증가시킴과 동시에, 이차 전지의 충방전에 따라 발생하는 부피팽창을 완화하여 이차전지의 성능 저하를 방지할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.Therefore, for practical use of a high-capacity silicon-based composite anode material, the content of silicon is increased for higher capacity, and at the same time, volume expansion generated by charging and discharging of the secondary battery is mitigated to prevent deterioration in the performance of the secondary battery. technology needs to be developed.

본 발명의 일 양태는, 고용량을 가지면서도 이차전지의 충방전에 따른 부피팽창이 완화되어 장수명 특성을 갖는 이차 전지용 음극 활물질을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a negative electrode active material for a secondary battery having a long lifespan characteristic by mitigating volume expansion due to charging and discharging of the secondary battery while having a high capacity.

본 발명의 일 양태는, 상술한 이점을 갖는 음극 활물질을 간소한 공정을 통해 경제적으로 대량 생산할 수 있는 제조 방법을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a manufacturing method capable of economically mass-producing an anode active material having the above-described advantages through a simple process.

본 발명의 일 양태는, 상술한 이점을 갖는 음극 활물질을 포함하는 이차 전지를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a secondary battery including a negative electrode active material having the above-described advantages.

본 발명의 일 양태는, 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고, 상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하인, 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.One aspect of the present invention includes carbon-based particles, a composite layer in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix located on the carbon-based particles, and a carbon coating layer located on the composite layer, and a carbon matrix in the composite layer A degree of carbonization of 94% or more and 98% or less, provides a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 복합층 내 실리콘 입자는 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태인 것일 수 있다.The silicon particles in the composite layer may have a mixed form of an amorphous portion and a crystalline portion.

상기 복합층 내 실리콘 입자의 결정화도는 5% 이상 85% 이하인 것일 수 있다.Crystallinity of the silicon particles in the composite layer may be 5% or more and 85% or less.

상기 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은, 상기 음극 활물질 전체 중량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 복합층 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 탄소 코팅층 5중량% 이상 40중량% 이하 포함하는 것일 수 있다.In the negative active material for a lithium secondary battery according to one aspect of the present invention, 10% by weight or more and 90% by weight or less, 5% by weight or more and 50% by weight or less of a composite layer, and a carbon coating layer 5, based on the total weight of the negative electrode active material. It may include more than 40% by weight or less by weight.

상기 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은, 상기 음극 활물질 전체 중량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하 포함하는 것일 수 있다.The negative active material for a lithium secondary battery according to one aspect of the present invention may contain silicon particles in an amount of 0.5% by weight or more and 30% by weight or less based on the total weight of the negative electrode active material.

상기 복합층의 두께는 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하인 것일 수 있다.The thickness of the composite layer may be 0.01 μm or more and 10 μm or less.

본 발명의 다른 일 양태는, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 제 1 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 탄소계 입자 상에 상기 실리콘 입자가 상기 제 1 탄소 전구체 내에 분산된 형태로 위치하는 제 1 복합 전구체를 수득하는 단계, 상기 제 1 복합 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 제 1 복합 전구체 상에 상기 제 2 탄소 전구체가 위치하는 제 2 복합 전구체를 수득하는 단계, 및 상기 제 2 복합 전구체를 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도에서 소성하여 음극 활물질을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 음극 활물질은 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고, 상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하인 것인,리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, a mixture of carbon-based particles, silicon particles, and a first carbon precursor is stirred, and the silicon particles are located on the carbon-based particles in a dispersed form in the first carbon precursor. Obtaining a composite precursor, stirring a mixture of the first composite precursor and the second carbon precursor to obtain a second composite precursor in which the second carbon precursor is positioned on the first composite precursor, and Calcining the second composite precursor at a temperature of 600 ° C. or more and 800 ° C. or less to obtain an anode active material, wherein the anode active material is carbon-based particles, located on the carbon-based particles, and silicon particles dispersed in a carbon matrix. It provides a method for producing a negative active material for a lithium secondary battery, including a composite layer and a carbon coating layer disposed on the composite layer, wherein the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is 94% or more and 98% or less.

상기 실리콘 입자는 비정질 실리콘 입자인 것일 수 있다.The silicon particles may be amorphous silicon particles.

상기 제 1 복합 전구체를 수득하는 단계 및/또는 상기 제 2 복합 전구체를 수득하는 단계의 교반 시, 용매를 분사(spray)시키는 것일 수 있다.During stirring in the step of obtaining the first composite precursor and/or the step of obtaining the second composite precursor, a solvent may be sprayed.

상기 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법에서, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 실리콘 입자 및 제 1 탄소 전구체의 합량으로 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 제 2 탄소 전구체 5중량% 이상 40중량% 이하로 혼합하는 것일 수 있다.In the method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention, 10% by weight or more 90% by weight of carbon-based particles with respect to the total mixing amount of carbon-based particles, silicon particles, first carbon precursor, and second carbon precursor % or less, the total amount of the silicon particles and the first carbon precursor may be 5% by weight or more and 50% by weight or less, and 5% by weight or more and 40% by weight or less of the second carbon precursor.

상기 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법에서, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하로 혼합하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of the negative electrode active material for a lithium secondary battery according to one aspect of the present invention, silicon particles are added in an amount of 0.5% by weight or more to 30% by weight based on the total mixing amount of the carbon-based particles, the silicon particles, the first carbon precursor, and the second carbon precursor % or less may be mixed.

상기 제 2 복합 전구체를 소성하여 음극 활물질을 수득하는 단계의 소성온도는, 600℃ 이상 700℃ 이하인 것일 수 있다.A sintering temperature in the step of sintering the second composite precursor to obtain an anode active material may be 600°C or more and 700°C or less.

본 발명의 일 양태는, 상기 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질을 포함하는 음극을 제공한다.One aspect of the present invention provides a negative electrode including the negative electrode active material according to one aspect of the present invention.

본 발명의 일 양태는, 상기 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.One aspect of the present invention provides a lithium secondary battery including a negative electrode including the negative electrode active material according to one aspect of the present invention.

본 발명의 일 양태의 리튬 이차 전지용 음극 활물질은, 실리콘의 함량이 많아 고용량 특성을 가지면서도, 실리콘의 부피 팽창으로 인해 발생하는 전기적 고립 및 박리 현상 등을 효과적으로 막을 수 있다. 또한, 실리콘 계면이 전해액에 직접적으로 노출되는 것을 차단하여 전해액과의 부반응 발생 및 전해액 고갈을 억제할 수 있다. 이에, 이차전지의 우수한 수명특성이 구현될 수 있다.The negative active material for a lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention has a high silicon content and thus has high capacity characteristics, and can effectively prevent electrical isolation and peeling caused by volume expansion of silicon. In addition, by blocking direct exposure of the silicon interface to the electrolyte, occurrence of a side reaction with the electrolyte and depletion of the electrolyte may be suppressed. Thus, excellent lifespan characteristics of the secondary battery can be implemented.

또한, 상술한 이점을 갖는 음극 활물질을 간소한 공정을 통해 경제적으로 대량 생산할 수 있는 제조 방법을 제공한다.In addition, a manufacturing method capable of economically mass-producing the negative electrode active material having the above advantages through a simple process is provided.

또한, 상술한 이점을 갖는 음극 활물질을 포함하는 이차 전지를 제공한다.In addition, a secondary battery including an anode active material having the above-described advantages is provided.

도 1은 실시예 1에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경사진(Scanning Electron Microscope, SEM)이다.
도 2의 a)는 실시예 1에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 단면 주사전자현미경 사진이고, 도 2의 b)는 코팅층 부분을 보다 확대한 단면 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 비교예 4에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 비교예 5에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 투과전자현미경 사진(Transmission Electron Microscope, TEM) 및 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 패턴이다.
도 6는 소성 온도에 따른 피치의 무게 변화량과 탄화도의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon-carbon composite negative electrode active material prepared in Example 1.
FIG. 2 a) is a cross-sectional scanning electron microscope image of the silicon-carbon composite anode active material prepared in Example 1, and FIG. 2 b) is a cross-sectional scanning electron microscope image of a more enlarged portion of the coating layer.
3 is a scanning electron micrograph of the silicon-carbon composite anode active material prepared in Comparative Example 4.
4 is a scanning electron micrograph of the silicon-carbon composite anode active material prepared in Comparative Example 5.
5 is a transmission electron microscope (TEM) and fast Fourier transform (FFT) pattern of the silicon-carbon composite anode active material prepared in Example 1.
6 is a graph showing the correlation between the weight change of the pitch and the degree of carbonization according to the firing temperature.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, singular forms also include plural forms unless specifically stated in the text.

본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where there is another part in the middle. do.

또한, 본 명세서에서 “~위에", “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, in the present specification, “on” and “on” mean to be located above or below the target part, and do not necessarily mean to be located on the upper side with respect to the direction of gravity.

본 명세서에서 "A 에 대한 B의 비(율)"은, B/A를 의미한다.In this specification, “ratio (ratio) of B to A” means B/A.

전술한 바와 같이, 전기차(EV)용 이차전지, 에너지저장장치(ESS)용 이차전지 등 중대형 이차전지에 대한 수요가 급등할 것으로 예상되고 있다. 이에 따라, 고용량 이차전지의 개발 필요성이 증대되고 있으며, 그 일환으로 고용량 특성을 보이는 실리콘 기반 복합 음극 소재의 실용화를 위해서는, 고용량화를 위해 실리콘의 함량을 증가시킴과 동시에, 이차 전지의 충방전에 따라 발생하는 부피팽창을 완화하여 이차전지의 성능 저하를 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.As described above, it is expected that the demand for medium and large-sized secondary batteries such as secondary batteries for electric vehicles (EV) and secondary batteries for energy storage systems (ESS) will soar. Accordingly, the need to develop high-capacity secondary batteries is increasing, and as part of this, in order to put into practical use a silicon-based composite anode material that exhibits high-capacity characteristics, the content of silicon is increased for high capacity, and at the same time, according to the charging and discharging of the secondary battery There is a demand for the development of a technology capable of preventing performance deterioration of a secondary battery by alleviating the volume expansion that occurs.

본 발명은 종래 알려진 이차전지용 음극 활물질보다 실리콘의 함량을 증가시켜 고용량을 구현하면서도, 이차전지의 충방전에 따라 발생하는 실리콘의 부피 팽창으로 인한 전기적 고립 및 박리 현상 등을 효과적으로 막아줄 뿐만 아니라, 실리콘 계면이 전해액에 직접적으로 노출되는 것을 차단하여 전해액과의 부반응 발생 및 전해액 고갈을 억제하여 이차전지의 우수한 수명특성이 구현될 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질에 관한 것이다.The present invention realizes high capacity by increasing the content of silicon than conventionally known negative electrode active materials for secondary batteries, effectively prevents electrical isolation and peeling phenomena caused by volume expansion of silicon that occurs during charging and discharging of secondary batteries, and silicon The present invention relates to an anode active material for a lithium secondary battery capable of realizing excellent lifespan characteristics of a secondary battery by suppressing side reactions with the electrolyte and depletion of the electrolyte by blocking direct exposure of the interface to the electrolyte.

구체적으로 본 발명의 일 양태는, 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고, 상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하인 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.Specifically, one aspect of the present invention includes carbon-based particles, a composite layer located on the carbon-based particles and in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix, and a carbon coating layer located on the composite layer, the carbon in the composite layer A carbonization degree of the matrix is 94% or more and 98% or less to provide an anode active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질은 탄소계 입자 상에 실리콘 입자가 탄소 매트릭스 내에 분산되어 위치함으로써, 실리콘이 전해액에 직접적으로 노출되는 것을 최소화하여 전해액 부반응을 줄일 수 있으며, 이차전지의 충방전시 부피팽창이 완화될 수 있어, 실리콘 입자간 또는 집전체로부터의 전기적 단락 발생 등의 문제점이 완화될 수 있다. 또한, 이차 전지의 수명 특성이 향상될 수 있다. 또한, 음극 활물질 총량에 대하여 많은 양의 실리콘 함유가 가능함에 따라 고용량의 구현이 가능하다. 또한, 실리콘 입자가 탄소계 입자의 표면에 부착된 형태가 아닌, 탄소계 입자 상의 탄소 매트릭스 내에 분산된 형태를 가짐으로써, 이차 전지의 수명 특성이 향상될 수 있다.In the negative electrode active material according to one aspect of the present invention, since silicon particles are dispersed and positioned in a carbon matrix on carbon-based particles, direct exposure of silicon to an electrolyte can be minimized to reduce side reactions in the electrolyte, and during charging and discharging of a secondary battery Since volume expansion can be alleviated, problems such as occurrence of an electrical short between silicon particles or from a current collector can be alleviated. Also, lifespan characteristics of the secondary battery may be improved. In addition, since a large amount of silicon can be contained relative to the total amount of the negative electrode active material, high capacity can be realized. In addition, since the silicon particles are dispersed in the carbon matrix on the carbon-based particles rather than attached to the surface of the carbon-based particles, lifespan characteristics of the secondary battery may be improved.

또한, 복합층 상에 탄소 코팅층을 더 포함함으로써, 복합층 표면에 노출된 실리콘 입자를 추가적으로 감싸 실리콘 입자의 외부 노출을 더욱 방지할 수 있으며, 실리콘의 부피 팽창 억제 효과를 강화할 수 있다.In addition, by further including a carbon coating layer on the composite layer, it is possible to additionally cover the silicon particles exposed on the surface of the composite layer to further prevent external exposure of the silicon particles, and to enhance the effect of suppressing the volume expansion of silicon.

본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질에서, 복합층 상의 탄소 코팅층에는 음극 활물질 제조 시 불가피하게 확산되어 상기 탄소 코팅층 내에 간헐적으로 위치하는 실리콘 입자가 위치될 수 있으며, 이러한 형태도 본 발명의 범주에 포함된다. 상기 탄소 코팅층 내에 간헐적으로 위치하는 실리콘 입자는 상기 복합층 내 분산되어 위치하는 실리콘 입자와 구별되며, 이러한 형태의 복합층 및 탄소 코팅층은 주사전자현미경 사진을 통해 확인할 수 있다.In the negative electrode active material according to one aspect of the present invention, the carbon coating layer on the composite layer may have silicon particles intermittently located in the carbon coating layer that are inevitably diffused during the preparation of the negative electrode active material, and this form is also included in the scope of the present invention. do. The silicon particles intermittently located in the carbon coating layer are distinguished from the silicon particles dispersed in the composite layer, and the composite layer and the carbon coating layer of this type can be confirmed through scanning electron micrographs.

이러한 본 발명의 일 양태의 실리콘 탄소 복합 형태의 음극 활물질은, 기존 알려진 음극 소재에 비해 고용량을 가지며, 우수한 수명특성을 보인다.An anode active material in the form of a silicon-carbon composite of one aspect of the present invention has a high capacity and exhibits excellent lifespan characteristics compared to conventionally known anode materials.

본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질에서, 상기 복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하일 수 있다. In the negative active material according to one aspect of the present invention, the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer may be 94% or more and 98% or less.

복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도는 음극 활물질 제조시 복합층 형성을 위해 사용한 탄소 전구체와 동일한 탄소 전구체를 상기 음극 활물질 제조시의 조건과 동일한 조건에서 소성하여 제조한 탄소 매트릭스의 탄화도와 이의 무게 변화율로부터 계산될 수 있다. The degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is calculated from the degree of carbonization of the carbon matrix prepared by firing the same carbon precursor as the carbon precursor used for the formation of the composite layer in the manufacture of the negative electrode active material under the same conditions as in the manufacture of the negative electrode active material and its weight change rate. It can be.

구체적으로, 복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도는 상기 음극 활물질의 제조시 사용한 탄소 전구체를 동일한 양만큼 튜브 퍼니스(tube furnace)에 넣고, 소성온도를 포함하여 상기 음극 활물질의 제조시와 동일한 조건에서 소성하여 탄소 매트릭스를 제조한 뒤 무게변화율을 측정하고, 이에 대해 원소 분석기(Element analyzer, 모델명: Flash2000, 제조사: Thermo)를 이용하여 계산된 탄화도와 무게변화율의 상관관계를 정립한 뒤, 탄소계 입자 상에 실리콘 입자가 탄소 전구체 내에 분산되어 위치하는 복합 전구체의 소성 전후 무게 변화율을 대입하여 복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도를 계산할 수 있다.Specifically, the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is determined by putting the same amount of carbon precursor used in the preparation of the negative electrode active material into a tube furnace and firing under the same conditions as in the preparation of the negative electrode active material, including the firing temperature. After manufacturing the carbon matrix, the weight change rate is measured, and after establishing the correlation between the degree of carbonization and the weight change rate calculated using an element analyzer (Element analyzer, model name: Flash2000, manufacturer: Thermo), The degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer can be calculated by substituting the weight change ratio before and after firing of the composite precursor in which silicon particles are dispersed and located in the carbon precursor.

복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도가 너무 작은 경우, 전지의 충방전 반응시 상기 매트릭스가 저항으로 작용하며 리튬 이온과 부반응을 일으켜 전지의 성능을 저하시킬 수 있으며 또한 실리콘 입자의 부피 팽창을 효과적으로 완화시켜주지 못해 전지의 수명 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있어, 복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상인 것이 좋을 수 있다.If the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is too small, the matrix acts as a resistance during the charging/discharging reaction of the battery and causes a side reaction with lithium ions, which can reduce the performance of the battery and also effectively alleviate the volume expansion of the silicon particles. Therefore, the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer may be greater than or equal to 94%.

복합층 내의 탄소 매트릭스의 탄화도는 보다 구체적으로는 94% 이상 96% 이하, 94% 이상 95.2% 이하, 94.1% 이상 95.2% 이하, 또는 94.1% 이상 94.8% 이하일 수 있다. 다만 본 발명을 이들 중 일부에 반드시 한정하는 것은 아니다.More specifically, the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer may be 94% or more and 96% or less, 94% or more and 95.2% or less, 94.1% or more and 95.2% or less, or 94.1% or more and 94.8% or less. However, the present invention is not necessarily limited to some of these.

일 예시로, 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도의 상한은 96% 이하인 것인 좋을 수 있다. 이는, 본 발명의 일 양태의 음극 활물질을 제조하는 일 공정 중, 탄소 전구체의 탄화를 위한 열처리 소성 단계에서 열처리 온도가 너무 높은 경우 탄화도와 함께 실리콘 입자의 결정화도가 급격히 증가할 수 있는데, 이 때 탄소 매트릭스의 탄화도가 96%를 초과하는 수준이 되는 경우 실리콘 입자의 결정화도 또한 너무 증가하여 전지의 충방전에 따른 실리콘의 부피 팽창시 더 많은 응력을 받게 되어 전지의 특성을 저하 시킬 수 있기 때문이다.As an example, the upper limit of the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer may be 96% or less. This is because, in one process of manufacturing the negative electrode active material of one aspect of the present invention, when the heat treatment temperature is too high in the heat treatment sintering step for carbonization of the carbon precursor, the degree of carbonization and the crystallinity of the silicon particles may rapidly increase. At this time, carbon This is because when the degree of carbonization of the matrix exceeds 96%, the crystallization of the silicon particles also increases too much, and thus, when the volume of the silicon expands due to charging and discharging of the battery, more stress is received, which can degrade the characteristics of the battery.

본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질에서, 상기 복합층 내의 실리콘 입자는 비정질 실리콘 부분과 결정질 실리콘 부분이 혼재된 형태일 수 있다. In the negative active material according to one aspect of the present invention, the silicon particles in the composite layer may have a mixed form of an amorphous silicon portion and a crystalline silicon portion.

종래 알려진 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 실리콘은 대부분 결정성을 가지며, 이러한 실리콘의 결정성은 전지 내에서 실리콘이 리튬과 반응하여 합금을 이룰 때에 특정 결정 면에서의 선택적인 반응을 유도한다. 이와 같은 선택적 반응은 실리콘의 비등방적 팽창을 야기하며, 결정질 실리콘은 리튬과 합금화 반응을 할 때에 큰 응력을 받게 된다. 이는 곧 음극 활물질의 열화 및 전지 특성의 저하로 이어진다. Most of the silicon of the conventionally known silicon-carbon composite negative electrode active material has crystallinity, and the crystallinity of this silicon induces a selective reaction in a specific crystal plane when silicon reacts with lithium to form an alloy in a battery. Such a selective reaction causes anisotropic expansion of silicon, and crystalline silicon is subjected to great stress during an alloying reaction with lithium. This leads to deterioration of the negative electrode active material and deterioration of battery characteristics.

반면, 비정질 실리콘은 리튬과 비선택적인 합금화 반응 및 등방성 팽창을 보이며, 이에 따라 비정질 실리콘이 리튬과 합금화 반응을 할 때에 더 적은 응력을 받게 된다. On the other hand, amorphous silicon shows a non-selective alloying reaction with lithium and isotropic expansion, and accordingly, less stress is received when amorphous silicon alloys with lithium.

이에, 복합층 내 실리콘 입자가 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태인 경우, 결정질 실리콘인 경우에 비해 보다 나은 소재 특성을 가지며, 우수한 전지 특성이 구현될 수 있다.Accordingly, when the silicon particles in the composite layer have an amorphous portion and a crystalline portion in a mixed form, they have better material properties than crystalline silicon, and excellent battery characteristics can be implemented.

한편, 복합층 내 각각의 실리콘 입자가 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태를 갖는 경우 뿐 아니라, 복합층 내 실리콘 입자가 결정질 실리콘 입자와 비정질 실리콘 입자가 물리적으로 혼합된 형태인 경우 등 실리콘의 비정질과 결정질 부분이 혼재된 형태면 모두 본 발명의 범주에 포함된다.On the other hand, not only when each silicon particle in the composite layer has a mixed form of an amorphous part and a crystalline part, but also when the silicon particle in the composite layer is a physically mixed form of crystalline silicon particle and amorphous silicon particle, etc. All forms in which the and crystalline parts are mixed are included in the scope of the present invention.

본 발명에서 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재되었다는 것은, 복합층 내 실리콘 입자의 전체 부분에 대하여, 결정화도가 95% 미만인 것을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로는 결정화도가 0%초과 95% 미만인 것을 의미할 수 있다. 결정화도는 복합층 실리콘에 대한 라만 스펙트럼으로부터 계산될 수 있으며, 구체적으로 복합층 내 결정질 실리콘을 나타내는 라만 피크의 면적을 복합층 내 결정질 및 비정질상을 포함하는 실리콘 전체를 나타내는 라만 피크의 면적으로 나누어 계산할 수 있다.In the present invention, that the amorphous portion and the crystalline portion are mixed may mean that the crystallinity of the entire silicon particle in the composite layer is less than 95%. More specifically, it may mean that the crystallinity is greater than 0% and less than 95%. The degree of crystallinity can be calculated from the Raman spectrum of the silicon in the composite layer, and specifically, it can be calculated by dividing the area of the Raman peak representing crystalline silicon in the composite layer by the area of the Raman peak representing the entire silicon including crystalline and amorphous phases in the composite layer. there is.

상기 복합층 내 실리콘 입자의 결정화도가 95% 미만임으로써, 리튬과의 합금화 반응시(즉, 이차전지의 충방전시)에 복합층이 더 적은 응력을 받게 되어 부피 팽창이 완화될 수 있고, 그 결과 음극의 열화 및 수명 특성 등 전지 특성의 저하를 방지할 수 있다.Since the crystallinity of the silicon particles in the composite layer is less than 95%, the composite layer receives less stress during alloying reaction with lithium (ie, during charging and discharging of the secondary battery), and volume expansion can be alleviated. As a result, it is possible to prevent deterioration of battery characteristics such as deterioration of the negative electrode and life characteristics.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질에서, 탄소계 소재 상의 복합층은, 후술되는 바와 같이 일 예시적으로, 탄소계 입자, 비정질 실리콘 입자, 및 피치 등 탄소 전구체를 기계적 혼합한 뒤 소성함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 소성 과정에서 비정질 실리콘에 일부 결정화가 일어나게 되며, 이는 소성 온도에 따라 달라질 수 있고, 소성 온도가 높아질수록 결정화도가 커지는 경향이 있다.In the negative electrode active material of one aspect of the present invention, the composite layer on the carbon-based material may be formed by, for example, mechanically mixing carbon-based particles, amorphous silicon particles, and carbon precursors such as pitch and then firing, as described below. there is. At this time, some crystallization occurs in the amorphous silicon during the firing process, which may vary depending on the firing temperature, and crystallinity tends to increase as the firing temperature increases.

복합층의 결정화도가 낮을수록 부피 팽창의 관점에서 바람직할 수 있으나, 피치 등 탄소 전구체의 적절한 탄화 온도를 함께 고려하면, 복합층의 결정화도의 상한은 91% 미만, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 74.9% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 또는 15% 이하일 수 있으며, 구체적으로는 85% 이하인 것이 좋을 수 있고, 보다 구체적으로는 75% 이하, 또는 74.9% 이하인 것이 좋을 수 있다. 복합층의 결정화도의 하한은 예를 들어 0% 이상(0%인 경우 비정질을 의미함), 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 또는 30% 이상일 수 있다. 보다 구체적으로는, 후술되는 실시예에 뒷받침되는 바와 같이, 피치 등 탄소 전구체의 탄화 온도가 너무 낮은 경우 복합층의 결정화도가 낮아지지만 탄소 전구체의 충분한 탄화가 이루어지지 않아 이차 전지의 초기 효율 및 수명 특성이 상대적으로 저하되는 점을 고려하면, 5% 이상이 좋을 수 있다.The lower the crystallinity of the composite layer may be preferable in terms of volume expansion, but considering the appropriate carbonization temperature of the carbon precursor such as pitch, the upper limit of the crystallinity of the composite layer is less than 91%, 90% or less, 85% or less, 80 % or less, 75% or less, 74.9% or less, 70% or less, 60% or less, 50% or less, 40% or less, 30% or less, or 15% or less, specifically, 85% or less may be preferable, and more Specifically, it may be good to be 75% or less, or 74.9% or less. The lower limit of the crystallinity of the composite layer may be, for example, 0% or more (0% means amorphous), 5% or more, 10% or more, 20% or more, or 30% or more. More specifically, as supported by the examples described later, when the carbonization temperature of the carbon precursor, such as pitch, is too low, the crystallinity of the composite layer is lowered, but sufficient carbonization of the carbon precursor is not achieved, resulting in initial efficiency and lifespan characteristics of the secondary battery. Considering this relatively lowering, 5% or more may be good.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질은, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 음극 활물질 총량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 복합층 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 탄소 코팅층 5중량% 이상 40중량% 이하 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는 탄소계 입자 30중량% 이상 90중량% 이하, 복합층 5중량% 이상 40중량% 이하, 및 탄소 코팅층 5중량% 이상 30중량% 이하 포함할 수 있다.The negative electrode active material of one embodiment of the present invention is not particularly limited, but based on the total amount of the negative electrode active material, 10% by weight or more and 90% by weight or less of carbon-based particles, 5% by weight or more and 50% by weight or less of a composite layer, and 5% by weight of a carbon coating layer It may contain more than 40% by weight or less by weight. More specifically, it may include 30% by weight or more and 90% by weight or less of carbon-based particles, 5% by weight or more and 40% by weight or less of a composite layer, and 5% by weight or more and 30% by weight or less of a carbon coating layer.

또한, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 음극 활물질 총량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이상 20중량% 이하, 보다 바람직하게는 8중량% 이상 20중량% 이하, 10중량% 이상 20중량% 이하, 11중량% 이상 20중량% 이하, 또는 11중량% 이상 15중량% 이하 포함할 수 있다. 실리콘을 이러한 범위로 포함하는 경우, 종래 알려진 실리콘 탄소 복합 음극 활물질에 비해 고용량 특성이 구현될 수 있다.In addition, although not particularly limited, silicon particles are contained in an amount of 0.5% by weight or more and 30% by weight or less, preferably 5% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 8% by weight or more and 20% by weight, based on the total amount of the negative electrode active material. Or less, 10 wt% or more and 20 wt% or less, 11 wt% or more and 20 wt% or less, or 11 wt% or more and 15 wt% or less may be included. When silicon is included in this range, high-capacity characteristics may be implemented compared to conventionally known silicon-carbon composite anode active materials.

또한, 본 발명의 일 양태의 음극 활물질에서, 상술한 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도와 실리콘 입자의 결정화도를 모두 만족하는 것이, 수명 특성 향상 측면에서 좋을 수 있다.In addition, in the negative electrode active material of one aspect of the present invention, satisfying both the carbonization degree of the carbon matrix and the crystallinity of the silicon particles in the composite layer described above may be good in terms of improving lifespan characteristics.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질의 복합층의 두께는, 특별히 한정하는 것은 아니나, 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하인 것일 수 있다. 다만, 복합층의 두께가 너무 두꺼운 경우, 복합층이 두꺼워짐에 따라 이차 전지의 충방전시 실리콘의 부피 팽창에 따라 복합층에 가해지는 응력의 크기가 커져 음극의 열화가 발생하여 이차 전지의 수명특성이 열위해질 수 있기 때문에, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 4㎛ 이하인 것이 좋을 수 있다.The thickness of the composite layer of the negative electrode active material of one aspect of the present invention is not particularly limited, but may be 0.01 μm or more and 10 μm or less. However, if the thickness of the composite layer is too thick, the stress applied to the composite layer increases due to the volume expansion of silicon during charging and discharging of the secondary battery as the composite layer becomes thick, resulting in deterioration of the negative electrode, thereby reducing the lifespan of the secondary battery. Since properties may deteriorate, it may be preferable to be 0.1 μm or more and 4 μm or less.

한편, 탄소계 입자와 복합층, 및 탄소 코팅층의 경계는 단면 주사전자현미경 사진을 통해 확인이 가능하며, 이로부터 각 층의 두께를 측정할 수 있다.Meanwhile, the boundary between the carbon-based particles, the composite layer, and the carbon coating layer can be confirmed through cross-sectional scanning electron micrographs, from which the thickness of each layer can be measured.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질의 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층의 두께는, 특별히 한정하는 것은 아니나, 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이상 1㎛ 이하인 것일 수 있다. 탄소 코팅층이 이러한 두께범위로 위치함으로써, 복합층 표면에 노출된 실리콘 입자를 감싸 실리콘 입자의 표면 노출을 방지할 수 있다. 이에, 실리콘 입자의 부피 팽창에 따른 문제점을 완화할 수 있다. The thickness of the carbon coating layer located on the composite layer of the negative electrode active material of one aspect of the present invention is not particularly limited, but is 0.01 μm or more and 10 μm or less, preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.2 μm. It may be more than 1 μm or less. By positioning the carbon coating layer in this thickness range, it is possible to prevent the surface exposure of the silicon particles by covering the silicon particles exposed on the surface of the composite layer. Accordingly, problems due to volume expansion of the silicon particles can be alleviated.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질의 탄소계 입자는, 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어 결정성 탄소계 입자일 수 있고, 보다 구체적으로 흑연 입자일 수 있다.The carbon-based particles of the negative electrode active material of one aspect of the present invention are not limited thereto, but may be, for example, crystalline carbon-based particles, and more specifically, graphite particles.

본 발명의 일 양태의 음극 활물질의 탄소계 입자의 평균 입경은, 특별히 한정하는 것은 아니나, 1㎛ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는 3㎛ 이상 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상 20㎛ 이하일 수 있다.The average particle diameter of the carbon-based particles of the negative electrode active material of one aspect of the present invention is not particularly limited, but is 1 μm or more and 100 μm or less, preferably 3 μm or more and 40 μm or less, more preferably 5 μm or more and 20 μm or less. can

본 발명의 일 양태의 실리콘 입자의 평균 입경은, 특별히 한정하는 것은 아니나, 1nm 이상 500nm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 200nm 이하, 보다 바람직하게는 10nm 이상 100nm 이하일 수 있다. The average particle diameter of the silicon particles of one aspect of the present invention is not particularly limited, but may be 1 nm or more and 500 nm or less, preferably 5 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 100 nm or less.

이러한 탄소계 입자 및 실리콘 입자의 평균 입경 범위에서 우수한 용량 특성 및 수명 특성이 구현될 수 있다.Excellent capacity characteristics and lifespan characteristics may be implemented in the average particle diameter range of the carbon-based particles and the silicon particles.

한편, 본 명세서에서 평균 입경이란 레이저광 회절법에 의한 입도 분포 측정에서의 체적평균값 D50(즉, 누적 체적이 50%가 될 때의 입자직경)으로서 측정한 값을 의미한다.On the other hand, in the present specification, the average particle diameter means a value measured as a volume average value D50 (ie, particle diameter when the cumulative volume becomes 50%) in particle size distribution measurement by laser beam diffraction method.

본 발명의 다른 일 양태는, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 제 1 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 탄소계 입자 상에 상기 실리콘 입자가 상기 제 1 탄소 전구체 내에 분산된 형태로 위치하는 제 1 복합 전구체를 수득하는 단계, 상기 제 1 복합 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 제 1 복합 전구체 상에 상기 제 2 탄소 전구체가 위치하는 제 2 복합 전구체를 수득하는 단계, 및 상기 제 2 복합 전구체를 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도에서 소성하여 음극 활물질을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 음극 활물질은 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고, 상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하인 것인, 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, a mixture of carbon-based particles, silicon particles, and a first carbon precursor is stirred, and the silicon particles are located on the carbon-based particles in a dispersed form in the first carbon precursor. Obtaining a composite precursor, stirring a mixture of the first composite precursor and the second carbon precursor to obtain a second composite precursor in which the second carbon precursor is positioned on the first composite precursor, and Calcining the second composite precursor at a temperature of 600 ° C. or more and 800 ° C. or less to obtain an anode active material, wherein the anode active material is carbon-based particles, located on the carbon-based particles, and silicon particles dispersed in a carbon matrix. It provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, including a composite layer and a carbon coating layer disposed on the composite layer, wherein the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is 94% or more and 98% or less.

이는, 전술한 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질을 제조할 수 있는 방법이다. 또한, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 탄소 전구체를 혼합 및 교반을 통해 매우 간소한 공정으로 본 발명의 음극 활물질을 대량 생산할 수 있는 이점이 있다. This is a method for preparing the negative electrode active material according to one aspect of the present invention described above. In addition, there is an advantage in that the negative electrode active material of the present invention can be mass-produced in a very simple process by mixing and stirring carbon-based particles, silicon particles, and carbon precursors.

이하, 상기 제조방법에 대해 보다 자세히 설명한다. 탄소계 입자의 종류 및 평균 입경, 실리콘 입자의 평균 입경 등 물질에 대해 앞서 설명한 부분은 생략한다.Hereinafter, the manufacturing method will be described in more detail. The previously described materials, such as the type and average particle diameter of carbon-based particles and the average particle diameter of silicon particles, are omitted.

먼저, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 제 1 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 탄소계 입자 상에 상기 실리콘 입자가 상기 제 1 탄소 전구체 내에 분산된 형태로 위치하는 제 1 복합 전구체를 수득한다.First, a mixture of carbon-based particles, silicon particles, and the first carbon precursor is stirred to obtain a first composite precursor in which the silicon particles are dispersed in the first carbon precursor on the carbon-based particles.

이 때, 상기 실리콘 입자는 비정질 실리콘 입자일 수 있다. 비정질 실리콘 입자를 사용함으로써, 최종적으로 제조되는 음극 활물질의 복합층 내에 실리콘이 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태로 형성될 수 있다. 이에, 전술한 바와 같이, 복합층에 비정질의 실리콘을 포함함에 따라 충방전에 따른 부피팽창이 완화되어, 수명 특성 등 전지 특성이 향상될 수 있다. 한편, 복합층 내 각각의 실리콘 입자가 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태를 갖는 경우 뿐 아니라, 복합층 내 실리콘 입자가 결정질 실리콘 입자와 비정질 실리콘 입자가 물리적으로 혼합된 형태인 경우 등 실리콘의 비정질과 결정질 부분이 혼재된 다양한 형태의 복합층이 형성될 수도 있다.At this time, the silicon particles may be amorphous silicon particles. By using the amorphous silicon particles, silicon may be formed in a form in which an amorphous portion and a crystalline portion are mixed in the final composite layer of the negative active material. Accordingly, as described above, as the composite layer includes amorphous silicon, volume expansion due to charging and discharging is alleviated, and battery characteristics such as life characteristics may be improved. On the other hand, not only when each silicon particle in the composite layer has a mixed form of an amorphous part and a crystalline part, but also when the silicon particle in the composite layer is a physically mixed form of crystalline silicon particle and amorphous silicon particle, etc. Various types of composite layers in which the and crystalline portions are mixed may be formed.

또한, 교반을 통해 탄소계 입자 상에 실리콘 입자 및 제 1 탄소 전구체를 위치시킴으로써, 실리콘 입자가 제 1 탄소전구체 내에 분산되어 위치할 수 있으며, 다량의 실리콘을 탄소계 입자 상에 위치시킬 수 있다. 이에, 고용량의 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 제조가 가능하게 된다.In addition, by placing the silicon particles and the first carbon precursor on the carbon-based particles through stirring, the silicon particles may be dispersed in the first carbon precursor and a large amount of silicon may be placed on the carbon-based particles. Accordingly, it is possible to manufacture a high-capacity silicon-carbon composite negative electrode active material.

한편, 교반시에 탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 제 1 탄소전구체의 보다 원활한 분산을 위해, 유기 용매를 분사(spray)할 수 있다. 유기 용매를 소량 분사함으로써, 고점도 용액 상태에서 교반을 수행하여 제 1 복합 전구체를 수득할 수 있다. 이 경우, 분산성이 향상됨에 따라 제 1 탄소전구체 내에 실리콘 입자가 더욱 분산되어 위치할 수 있어, 음극 활물질 내 실리콘 함량의 증가 및 전지 특성의 향상을 기대할 수 있다. 상기 유기 용매는 예를 들어 테트라하이드로 퓨란(tetrahydrofuran, THF)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.Meanwhile, during stirring, an organic solvent may be sprayed for better dispersion of the carbon-based particles, the silicon particles, and the first carbon precursor. By spraying a small amount of organic solvent, stirring can be performed in a high-viscosity solution state to obtain a first composite precursor. In this case, as the dispersibility is improved, the silicon particles may be further dispersed and located in the first carbon precursor, so that an increase in silicon content in the negative electrode active material and improvement in battery characteristics may be expected. The organic solvent may be, for example, tetrahydrofuran (THF), but is not limited thereto.

교반 방식은 기계적 교반일 수 있으며, 입자 혼합기를 통해 수행될 수 있다. 입자 혼합기로는 특별히 한정하는 것은 아니나, 자전 교반기, 공전 교반기, 블레이드 믹서, 또는 입자 융합기를 통해 수행될 수 있다.The stirring method may be mechanical stirring, and may be performed through a particle mixer. The particle mixer is not particularly limited, but may be performed through a rotating stirrer, an orbital stirrer, a blade mixer, or a particle fuser.

제 1 탄소 전구체는 피치계, PAN계, 레이온계, 또는 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 탄소 전구체일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The first carbon precursor may be a carbon precursor selected from the group including pitch-based, PAN-based, rayon-based, or combinations thereof, but is not limited thereto.

이후, 수득된 제 1 복합 전구체와 제 2 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 제 1 복합 전구체 상에 제 2 탄소 전구체를 위치시킨다. 이 단계를 통해, 제 1 복합 전구체의 표면에 노출된 실리콘 입자를 제 2 탄소 전구체로 덮음으로써 표면 노출을 감소시킬 수 있다. 이에, 최종적으로 제조된 음극 활물질 표면에 노출된 실리콘 입자가 최소화됨으로써, 실리콘이 전해액에 직접적으로 노출되는 것을 차단하여 수명특성을 향상시킬 수 있다.Thereafter, the obtained mixture of the first composite precursor and the second carbon precursor is stirred to place the second carbon precursor on the first composite precursor. Through this step, surface exposure may be reduced by covering the silicon particles exposed on the surface of the first composite precursor with the second carbon precursor. Thus, by minimizing the number of silicon particles exposed on the surface of the finally prepared negative electrode active material, direct exposure of silicon to the electrolyte may be blocked, thereby improving lifespan characteristics.

본 단계에서의 교반 방식은 기계적 교반일 수 있으며, 입자 혼합기를 통해 수행될 수 있다. 입자 혼합기로는 특별히 한정하는 것은 아니나, 자전 교반기, 공전 교반기, 블레이드 믹서, 또는 입자 융합기를 통해 수행될 수 있다.The stirring method in this step may be mechanical stirring or may be performed through a particle mixer. The particle mixer is not particularly limited, but may be performed through a rotating stirrer, an orbital stirrer, a blade mixer, or a particle fuser.

제 2 탄소 전구체는 피치계, PAN계, 레이온계, 또는 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 탄소 전구체일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. The second carbon precursor may be a carbon precursor selected from the group including pitch-based, PAN-based, rayon-based, or combinations thereof, but is not limited thereto.

또한, 제 1 탄소 전구체와 제 2 탄소 전구체를 상호간 동일한 물질일 수도 있고, 상이한 물질일 수도 있음은 물론이다.Also, it goes without saying that the first carbon precursor and the second carbon precursor may be the same material or different materials.

본 단계에서 교반시, 제 1 복합 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 보다 원활한 분산을 위해, 유기 용매를 분사(spray)할 수 있다. 이 경우, 보다 원활한 분산을 통해 제 2 탄소 전구체로부터 형성되는 탄소 코팅층의 치밀성이 향상되고, 전지 특성의 향상을 기대할 수 있다.During stirring in this step, an organic solvent may be sprayed for better dispersion of the first composite precursor and the second carbon precursor. In this case, the density of the carbon coating layer formed from the second carbon precursor is improved through more smooth dispersion, and battery characteristics can be improved.

한편, 상기 본 발명의 일 양태의 음극 활물질의 제조 방법에서, 특별히 한정하는 것은 아니나, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 실리콘 입자 및 제 1 탄소 전구체의 합량으로 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 제 2 탄소 전구체 5중량% 이상 40중량% 이하로 혼합할 수 있다. 보다 구체적으로는 탄소계 입자 30중량% 이상 90중량% 이하, 실리콘 입자 및 제 1 탄소 전구체의 합량으로 5중량% 이상 40중량% 이하, 및 제 2 탄소 전구체 5중량% 이상 30중량% 이하로 혼합할 수 있다.On the other hand, in the manufacturing method of the negative electrode active material of one aspect of the present invention, although not particularly limited, 10 weight of carbon-based particles relative to the total mixing amount of carbon-based particles, silicon particles, first carbon precursor, and second carbon precursor % or more and 90% by weight or less, the total amount of the silicon particles and the first carbon precursor is 5% by weight or more and 50% by weight or less, and the second carbon precursor is 5% by weight or more and 40% by weight or less. More specifically, 30% by weight or more and 90% by weight or less of carbon-based particles, 5% by weight or more and 40% by weight or less based on the total amount of silicon particles and the first carbon precursor, and 5% by weight or more and 30% by weight or less of the second carbon precursor. can do.

또한, 특별히 한정하는 것은 아니나, 탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이상 20중량% 이하, 보다 바람직하게는 8중량% 이상 15중량% 이하, 10중량% 이상 20중량% 이하, 11중량% 이상 20중량% 이하, 또는 11중량% 이상 15중량% 이하 혼합할 수 있다. 실리콘을 이러한 범위로 포함하는 경우, 종래 알려진 실리콘 탄소 복합 음극 활물질에 비해 고용량 특성이 구현될 수 있다.In addition, although not particularly limited, the amount of silicon particles is 0.5% by weight or more and 30% by weight or less, preferably 5% by weight or more, based on the total mixing amount of the carbon-based particles, silicon particles, the first carbon precursor, and the second carbon precursor. 20 wt% or less, more preferably 8 wt% or more and 15 wt% or less, 10 wt% or more and 20 wt% or less, 11 wt% or more and 20 wt% or less, or 11 wt% or more and 15 wt% or less. When silicon is included in this range, high-capacity characteristics may be implemented compared to conventionally known silicon-carbon composite anode active materials.

한편, 상기 실리콘 입자 혼합량에 대한 제 1 탄소 전구체 및 제 2 탄소 전구체의 예시적인 혼합비는 중량기준으로 0.6/1 이상인 것일 수 있다. Meanwhile, an exemplary mixing ratio of the first carbon precursor and the second carbon precursor to the mixing amount of the silicon particles may be 0.6/1 or more by weight.

또한, 실리콘 입자 혼합량에 대한 제 1 탄소 전구체 및 제 2 탄소 전구체의 혼합비가 너무 작은 경우, 복합층 및 복합층 상의 탄소 코팅층이 충분히 형성되지 못하여, 흑연 표면이 외부에 노출되거나, 실리콘 입자가 다량으로 표면에 노출되어, 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질의 구조가 형성될 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 실리콘 입자 혼합량에 대한 제 1 탄소 전구체 및 제 2 탄소 전구체의 혼합비의 상한은, 특별히 한정하는 것은 아니나, 2/1 미만, 보다 좋게는 1.5/1 이하일 수 있다.In addition, when the mixing ratio of the first carbon precursor and the second carbon precursor to the mixing amount of the silicon particles is too small, the composite layer and the carbon coating layer on the composite layer are not sufficiently formed, so that the surface of the graphite is exposed to the outside, or a large amount of silicon particles are formed. Exposure to the surface may cause a problem that the structure of the negative electrode active material according to one aspect of the present invention cannot be formed. The upper limit of the mixing ratio of the first carbon precursor and the second carbon precursor to the mixing amount of the silicon particles is not particularly limited, but may be less than 2/1, more preferably 1.5/1 or less.

이하, 소성하는 단계에 대해 설명한다.Hereinafter, the firing step will be described.

본 단계는 상술한 제조단계를 거쳐 수득된 제 1 전구체 상에 제 2 탄소 전구체가 위치된 물질을 열처리하여, 제 1 및 제 2 탄소 전구체를 탄화시킴으로써, 최종적으로 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하는 음극 활물질을 제조하는 단계이다.This step heat-treats the material in which the second carbon precursor is located on the first precursor obtained through the above-described manufacturing step, and carbonizes the first and second carbon precursors, and finally the carbon-based particles and the carbon-based particle phase. This is a step of preparing an anode active material including a composite layer in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix, and a carbon coating layer positioned on the composite layer.

본 단계의 소성은 불활성 분위기 하에서 수행될 수 있으며, 예를 들면 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니다.Firing in this step may be performed under an inert atmosphere, for example, in an argon (Ar), helium (He), or nitrogen (N 2 ) atmosphere. However, it is not limited thereto.

본 단계의 소성 온도는 특별히 한정하는 것은 아니나, 600℃ 이상 800℃ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로는 600℃ 이상 700℃ 이하일 수 있다. 소성 온도가 너무 낮은 경우, 탄소 전구체의 탄화가 충분히 진행되지 않아 제조된 음극 활물질을 채용한 이차 전지의 초기 효율 또는 수명 특성이 상기 범위로 소성하는 경우보다 상대적으로 열화될 수 있다. 소성 온도가 너무 높은 경우, 비정질 실리콘의 결정화 과도하게 발생하여 제조된 음극 활물질을 채용한 이차 전지의 수명특성이 상기 범위로 소성하는 경우보다 상대적으로 열화될 수 있다.The firing temperature in this step is not particularly limited, but may be 600 ° C or more and 800 ° C or less. More specifically, it may be 600 ° C. or more and 700 ° C. or less. If the calcination temperature is too low, carbonization of the carbon precursor is not sufficiently progressed, and thus initial efficiency or lifespan characteristics of a secondary battery employing the prepared anode active material may be relatively deteriorated compared to the case of calcination within the above range. If the sintering temperature is too high, excessive crystallization of amorphous silicon may occur, and lifespan characteristics of a secondary battery including the negative electrode active material may be relatively deteriorated compared to the case of sintering within the above range.

소성하는 단계의 압력 및 소성 시간은 특정 범위에 한정되지 않는다.The pressure and firing time of the firing step are not limited to a specific range.

본 발명의 다른 일 양태는, 상술한 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a lithium secondary battery including a negative electrode including the negative electrode active material according to one aspect of the present invention described above.

이는, 상술한 특성을 가진 음극 활물질을 포함함에 따라, 충방전을 거듭하더라도 안정성이 보장되고, 부피 팽창을 완화할 수 있고, 리튬 이차 전지의 고용량화 및 수명 특성 등 전지 특성이 개선된 리튬 이차 전지 이다.This is a lithium secondary battery with improved battery characteristics such as high-capacity and lifespan characteristics of a lithium secondary battery, as well as ensuring stability even after repeated charging and discharging, mitigating volume expansion, by including an anode active material having the above-described characteristics. .

이때, 상기 리튬 이차 전지는, 양극 및 전해질을 더 포함할 수 있으며, 양극 과 음극 사이에 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.In this case, the lithium secondary battery may further include a positive electrode and an electrolyte, and may further include a separator between the positive electrode and the negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로, 최소한의 설명을 덧붙이기로 한다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be classified into cylindrical, prismatic, coin, pouch, etc. according to the shape, According to the size, it can be divided into bulk type and thin film type. Since the structures and manufacturing methods of these batteries are well known in the art, a minimal description will be added.

우선, 상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 상술한 본 발명의 일 양태에 따른 음극 활물질을 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질에 대한 설명은 전술한 바와 같기 때문에 생략하도록 한다.First, the negative electrode includes a current collector and a negative active material layer formed on the current collector, and the negative active material layer may include the negative active material according to one aspect of the present invention described above. Since the description of the negative active material is the same as described above, it will be omitted.

상기 음극 활물질 층은 또한 음극 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다.The negative electrode active material layer also includes an anode binder, and may optionally further include a conductive material.

상기 음극 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수용성 바인더, 수용성 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The anode binder serves to well attach the anode active material particles to each other and also to well attach the anode active material to the current collector. As the binder, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, or a combination thereof may be used.

상기 비수용성 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the water-insoluble binder include polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers containing ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride. , polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyimide, or combinations thereof.

상기 수용성 바인더로는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산 나트륨, 프로필렌과 탄소수가 2 내지 8의 올레핀 공중합체, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴산알킬에스테르의 공중합체 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the water-soluble binder include styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, polyvinyl alcohol, sodium polyacrylate, propylene and an olefin copolymer having 2 to 8 carbon atoms, (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid alkyl ester. copolymers or combinations thereof.

상기 음극 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 바인더 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부일 수 있다.When a water-soluble binder is used as the negative electrode binder, a cellulose-based compound capable of imparting viscosity may be further included. As the cellulose-based compound, at least one of carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, or an alkali metal salt thereof may be used in combination. As the alkali metal, Na, K or Li may be used. The content of the thickener may be 0.1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

또한, 상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.In addition, the conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the battery, any material that does not cause chemical change and conducts electrons can be used, such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, and acetylene black , carbon-based materials such as ketjen black and carbon fiber; metal-based materials such as metal powders or metal fibers, such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Alternatively, a conductive material including a mixture thereof may be used.

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

한편, 상기 양극은 전류 집전체 및 상기 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. 상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다.Meanwhile, the cathode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector. As the cathode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (lithiated intercalation compound) may be used. Specifically, at least one of a composite oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used. As a more specific example, a compound represented by any one of the following formulas may be used.

LiaA1-bXbD2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); LiaA1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤0.05); LiE1-bXbO2-cDc(0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiE2-bXbO4-cDc(0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90 ≤ a ≤1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2( 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNibEcGdO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); LiaNibCocMndGeO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); LiaNiGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaCoGbO2(0.90 ≤a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMnGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn2GbO4(0.90 ≤ a ≤1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMnGbPO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5;LiZO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4 Li a A 1-b X b D 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a A 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiE 1-b X b O 2-c D c (0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiE 2-b X b O 4-c D c (0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2 - α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2 - α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d G e O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a CoG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a MnG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a MnG b PO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiZO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); LiFePO 4

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; X는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; T는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Z는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.In the above formula, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof; X is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, and combinations thereof; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof; E is selected from the group consisting of Co, Mn, and combinations thereof; T is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof; G is selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof; Z is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof; J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅 층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, one having a coating layer on the surface of this compound may be used, or a mixture of the compound and a compound having a coating layer may be used. The coating layer may include at least one coating element compound selected from the group consisting of oxides, hydroxides, oxyhydroxides of coating elements, oxycarbonates of coating elements, and hydroxycarbonates of coating elements. Compounds constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or mixtures thereof may be used. In the coating layer forming process, any coating method may be used as long as the compound can be coated with a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using these elements (eg, spray coating, dipping method, etc.). Since it is a content that can be well understood by those working in the field, detailed explanations will be omitted.

상기 양극 활물질 층은 또한 양극 바인더 및 도전재를 포함한다.The positive electrode active material layer also includes a positive electrode binder and a conductive material.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to well attach the cathode active material particles to each other and to well attach the cathode active material to the current collector, and representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, and polyvinyl Chloride, carboxylated polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymers containing ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene- Butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, etc. may be used, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 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 conducts electrons can be used, such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, and Ketjen. Black, carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like may be used, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination of one or more.

또한, 상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, Al may be used as the current collector, but is not limited thereto.

상기 음극 및 상기 양극은 활물질, 도전재 및 바인더를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 전류 집전체에 도포하여 각각 제조할 수 있다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The negative electrode and the positive electrode may be prepared by preparing an active material composition by mixing an active material, a conductive material, and a binder in a solvent, and applying the composition to a current collector, respectively. Since such an electrode manufacturing method is widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein. As the solvent, N-methylpyrrolidone or the like may be used, but is not limited thereto.

또 다른 한편, 상기 리튬 이차 전지는 비수계 전해질 이차 전지일 수 있고, 이 때의 비수 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함할 수 있다.On the other hand, the lithium secondary battery may be a non-aqueous electrolyte secondary battery, and the non-aqueous electrolyte in this case may include a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

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

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수도 있다. 상기 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Also, as mentioned above, a separator may be present between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or a multilayer film of two or more layers thereof may be used, and a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, and a polypropylene/polyethylene/polyethylene It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator or the like can be used.

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

평가 방법Assessment Methods

(1) 초기 방전용량 측정(1) Measurement of initial discharge capacity

25℃에서 0.1C rate의 전류로 전지 전압이 0.01V(vs. Li)에 이를 때까지는 정전류를 인가하였고 전지 전압이 0.01V에 이르면 전류가 0.01C rate에 이를 때까지 정전압을 인가하여 충전하였다. 방전 시에 전압이 1.5V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다. A constant current was applied until the battery voltage reached 0.01V (vs. Li) at a current of 0.1C rate at 25 ° C. When the battery voltage reached 0.01V, a constant voltage was applied until the current reached a 0.01C rate to charge. During discharge, it was discharged with a constant current of 0.1C rate until the voltage reached 1.5V (vs. Li).

(2) 수명특성 평가(2) Evaluation of life characteristics

25℃에서 0.5C rate의 전류로 전지 전압이 0.01V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류를 인가하여 충전하였고 전지 전압이 0.01V(vs. Li)에 이르면 전류가 0.01C rate에 이를 때까지 정전압을 인가하여 충전하였다. 방전 시에 전압이 1.5V에 이를 때까지 0.5C rate의 정전류로 방전하는 사이클을 50회 반복하였다.At 25°C, a constant current was applied at a current of 0.5C rate until the battery voltage reached 0.01V (vs. Li), and when the battery voltage reached 0.01V (vs. Li), the current was charged until the current reached 0.01C rate. It was charged by applying a constant voltage. The cycle of discharging with a constant current at a rate of 0.5C was repeated 50 times until the voltage reached 1.5V during discharging.

[실시예 1] [Example 1]

평균 입경이 200 nm인 비정질 실리콘(Si) 입자 11 중량%, 평균 입경이 20㎛인 흑연 입자 76 중량%와 피치(25℃ 점도: ≥ 105 cP) 6.5 중량%를 용매 없이 분산 시킨 후, 기계적 교반을 통해 상기 흑연 입자 상에 상기 실리콘 입자가 상기 피치 내에 분산된 형태로 위치하는 제 1 복합 전구체를 수득하였다. After dispersing 11% by weight of amorphous silicon (Si) particles with an average particle diameter of 200 nm, 76% by weight of graphite particles with an average particle diameter of 20㎛ and 6.5% by weight of pitch (viscosity at 25 ° C: ≥ 10 5 cP) without a solvent, mechanical Through stirring, a first composite precursor in which the silicon particles are located on the graphite particles in a dispersed form in the pitch was obtained.

상기 제 1 복합 전구체에 피치 6.5 중량%를 첨가한 뒤 기계적 교반을 통해 상기 제 1 복합 전구체 상에 상기 피치를 위치시켜 제 2 복합 전구체를 수득하였다. After adding 6.5% by weight of pitch to the first composite precursor, the pitch was placed on the first composite precursor through mechanical stirring to obtain a second composite precursor.

이후, 700℃의 질소(N2) 분위기 하에서 1시간 동안 소성하여, 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. 상기 음극 활물질은 흑연 입자 상에 실리콘 입자가 탄소 매트릭스 내 분산된 형태의 복합층이 위치하고 복합층을 둘러싸는 탄소 코팅층을 갖는 구조이다.Thereafter, it was calcined for 1 hour under a nitrogen (N 2 ) atmosphere at 700° C. to prepare a silicon-carbon composite negative electrode active material. The anode active material has a structure in which a composite layer in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix is positioned on graphite particles and a carbon coating layer surrounds the composite layer.

도 1은 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경사진(모델명: Verios 460, 제조사: FEI)이다. 최외각 탄소 코팅층에 의해 복합층이 코팅되어, 음극 활물질 표면에 노출된 실리콘 입자가 없는 것을 확인할 수 있다.1 is a scanning electron micrograph (model name: Verios 460, manufacturer: FEI) of a prepared silicon-carbon composite negative electrode active material. It can be confirmed that the composite layer is coated by the outermost carbon coating layer, and thus no silicon particles are exposed on the surface of the negative electrode active material.

도 2의 a)는 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 단면 주사전자현미경 사진이고, 도 2의 b)는 코팅층 부분을 보다 확대한 단면 주사전자현미경 사진이다. 흑연 입자 상에 실리콘 입자가 탄소 매트릭스에 균일하게 분산된 복합층과, 복합층 상에 탄소 코팅층이 형성된 것을 확인할 수 있다. 복합층의 두께는 약 0.2㎛ 이상 3㎛ 이하로 관찰되며, 최외각 탄소코팅층의 두께는 200nm 이상 1㎛ 이하 정도로 관찰되었다.FIG. 2 a) is a cross-sectional scanning electron microscope image of the prepared silicon-carbon composite anode active material, and FIG. 2 b) is a cross-sectional scanning electron microscope image of a more enlarged portion of the coating layer. It can be seen that a composite layer in which silicon particles are uniformly dispersed in a carbon matrix is formed on the graphite particles, and a carbon coating layer is formed on the composite layer. The thickness of the composite layer was observed to be about 0.2 μm or more and 3 μm or less, and the thickness of the outermost carbon coating layer was observed to be about 200 nm or more and 1 μm or less.

[실시예 2] [Example 2]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 600℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 600°C .

[실시예 3] [Example 3]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 650℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 650°C .

[실시예 4][Example 4]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 800℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 800°C .

[비교예 1][Comparative Example 1]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 300℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 300°C .

[비교예 2][Comparative Example 2]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 500℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 500°C .

[비교예 3][Comparative Example 3]

제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도를 850℃로 한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature of the second composite precursor was set to 850°C .

[비교예 4] [Comparative Example 4]

제 1 복합 전구체 수득 단계에서 비정질 실리콘 입자 11중량%, 흑연 입자 83중량%, 피치 3중량%를 사용하고, 제 2 복합 전구체 합성 단계에서 피치 3중량%를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. Except for using 11% by weight of amorphous silicon particles, 83% by weight of graphite particles, and 3% by weight of pitch in the first composite precursor obtaining step, and using 3% by weight of pitch in the second composite precursor synthesis step, the above embodiment A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1.

도 3은 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경 사진이다. 실리콘 입자의 함량 대비 전체 피치의 함량이 적어, 흑연 입자 표면에 복합층 및 복합층 상의 탄소 코팅층이 형성되지 못하고, 흑연 입자가 표면에 노출되거나, 표면에 실리콘 입자들이 노출된 형태인 것을 확인할 수 있다.3 is a scanning electron micrograph of the prepared silicon-carbon composite anode active material. Since the content of total pitch is small compared to the content of silicon particles, it can be confirmed that the composite layer and the carbon coating layer on the composite layer are not formed on the surface of the graphite particles, and the graphite particles are exposed to the surface or the silicon particles are exposed to the surface. .

[비교예 5][Comparative Example 5]

복합층 상에 탄소코팅층을 형성하지 않은 실리콘 탄소 복합 음극 활물질을 제조하였다. 즉, 실시예 1에서 제 1 복합 전구체를 수득한 뒤 제 1 복합 전구체 상에 제 2 탄소 전구체를 위치시키는 단계를 수행하지 않고, 제 1 복합 전구체를 실시예 1과 같은 방법으로 바로 소성하여 흑연 입자의 상에 실리콘 입자가 탄소 매트릭스 내 균일하게 분산된 형태의 복합층만이 위치하는 음극 활물질을 제조하였다.A silicon-carbon composite negative electrode active material was prepared without forming a carbon coating layer on the composite layer. That is, after obtaining the first composite precursor in Example 1, without performing the step of positioning the second carbon precursor on the first composite precursor, the first composite precursor was directly calcined in the same manner as in Example 1 to obtain graphite particles. An anode active material was prepared in which only a composite layer in which silicon particles were uniformly dispersed in a carbon matrix was positioned on the surface.

도 4는 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 주사전자현미경 사진이다. 제 1 복합층 상에 탄소 코팅층이 형성되지 않음으로써, 음극 활물질 표면에 실리콘 입자들이 노출된 것을 확인할 수 있다.4 is a scanning electron micrograph of the prepared silicon-carbon composite anode active material. Since the carbon coating layer is not formed on the first composite layer, it can be confirmed that the silicon particles are exposed on the surface of the negative electrode active material.

[비교예 6][Comparative Example 6]

평균 입경이 20㎛인 흑연 입자에 화학 기상 증착법을 통해 탄소 코팅을 수행하였다. 구체적으로, 상기 흑연 입자 50g을 900℃까지 불활성 분위기(N2)에서 분당 5℃씩 상온에서부터 승온하여 900℃에 도달했을때 30분동안 에틸렌(C2H2) 가스를 1.5L/min 흘려주었다. Carbon coating was performed on graphite particles having an average particle diameter of 20 μm through chemical vapor deposition. Specifically, 50 g of the graphite particles were heated from room temperature at a rate of 5 ° C per minute in an inert atmosphere (N 2 ) to 900 ° C, and when the temperature reached 900 ° C, ethylene (C 2 H 2 ) gas was flowed at 1.5 L / min for 30 minutes. .

이후, SiH4(g)를 50sccm/60min의 속도로 화학 증착시켜, 화학 기상 증착법을 통해 코팅된 탄소층 상에 실리콘 코팅층을 형성시켰다.Thereafter, SiH 4 (g) was chemically deposited at a rate of 50 sccm/60 min to form a silicon coating layer on the coated carbon layer through a chemical vapor deposition method.

다음으로, 900℃의 온도 조건 하에서, C2H2(g)를 1.5L/min의 속도로 열분해시켜, 실리콘 코팅층 상에 탄소층이 코팅된 음극활물질을 제조하였다.Next, under a temperature condition of 900 °C, C 2 H 2 (g) was thermally decomposed at a rate of 1.5 L/min to prepare a negative electrode active material coated with a carbon layer on the silicon coating layer.

제조된 음극 활물질 총량에 대해, 흑연 86.5 중량%, 흑연 상의 탄소코팅층 3.0중량%, 실리콘 8.5wt%, 및 최외각 탄소 코팅층 2.0wt%으로 성분이 확인되었다.With respect to the total amount of the negative electrode active material prepared, components were identified as 86.5 wt% of graphite, 3.0 wt% of a carbon coating layer on graphite, 8.5 wt% of silicon, and 2.0 wt% of an outermost carbon coating layer.

[비교예 7][Comparative Example 7]

평균 입경이 20㎛인 흑연 입자에 졸겔법을 통해 탄소 코팅을 수행하였다. 구체적으로, 수크로오스(sucrose)를 카본 프리커서로 사용했으며 먼저 물과 에탄올을 9:1로 혼합해 sucrose를 5g 녹였다.Carbon coating was performed on graphite particles having an average particle diameter of 20 μm through a sol-gel method. Specifically, sucrose was used as a carbon precursor, and 5 g of sucrose was dissolved by mixing water and ethanol at a ratio of 9:1.

Sucrose는 차후 고온의 불활성 분위기에서 탄화되면 총 첨가량의 약 30%만 탄소로 남게되므로 50g의 흑연+탄소 총 무게에 대해 약 3.0wt%만이 탄소로 남길려면 50g의 그래파이트에 대해 5g의 sucrose를 넣었다. When sucrose is subsequently carbonized in a high-temperature inert atmosphere, only about 30% of the total added amount remains as carbon, so 5g of sucrose was added to 50g of graphite to leave only about 3.0wt% of carbon based on the total weight of 50g of graphite + carbon.

이후, 상기 sucrose 를 녹인 용액에 상기 흑연 입자 50g을 넣고 계속 교반해가면서 100℃에서 용매를 증발시켰다. 이렇게 얻어진 고체를 불활성 분위기(N2)의 로에 장입하여 900℃에서 10분간 탄화하고 얻어진 분말을 micro sieve를 통해 걸러내었다. Thereafter, 50 g of the graphite particles were added to the solution in which the sucrose was dissolved, and the solvent was evaporated at 100° C. while continuously stirring. The solid thus obtained was charged into a furnace under an inert atmosphere (N 2 ), carbonized at 900° C. for 10 minutes, and the obtained powder was filtered through a micro sieve.

이후, SiH4(g)를 50sccm/60min의 속도로 화학 증착시켜, 졸겔법을 통해 코팅된 탄소층 상에 실리콘 코팅층을 형성시켰다.Thereafter, SiH 4 (g) was chemically deposited at a rate of 50 sccm/60 min to form a silicon coating layer on the coated carbon layer through a sol-gel method.

다음으로, 900℃의 온도 조건 하에서, C2H2(g)를 1.5L/min의 속도로 열분해시켜, 실리콘 코팅층 상에 탄소층이 코팅된 음극활물질을 제조하였다.Next, under a temperature condition of 900 °C, C 2 H 2 (g) was thermally decomposed at a rate of 1.5 L/min to prepare a negative electrode active material coated with a carbon layer on the silicon coating layer.

제조된 음극 활물질 총량에 대해, 흑연 86.5 중량%, 흑연 상의 탄소코팅층 1.5중량%, 실리콘 8.5wt%, 및 최외각 탄소 코팅층 3.5wt%으로 성분이 확인되었다.With respect to the total amount of the negative electrode active material prepared, components were identified as 86.5 wt% of graphite, 1.5 wt% of a carbon coating layer on graphite, 8.5 wt% of silicon, and 3.5 wt% of an outermost carbon coating layer.

도 5는 실시예 1에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 투과전자현미경 사진(TEM, 모델명: JEM-2100F, 제조사: FEI) 및 고속 퓨리에 변환(FFT, 모델명: Aztec, 제조사: Oxford) 패턴이다. 5 is a transmission electron microscope (TEM, model name: JEM-2100F, manufacturer: FEI) and fast Fourier transform (FFT, model name: Aztec, manufacturer: Oxford) pattern of the silicon-carbon composite negative electrode active material prepared in Example 1.

도 5에서 비정질 실리콘 패턴과 함께 원으로 표시된 부분의 결정성 실리콘 패턴을 확인할 수 있으며, 이로부터 실시예 1의 복합층 내 실리콘은 결정질 부분과 비정질 부분이 혼재된 형태인 것을 알 수 있다.In FIG. 5 , the crystalline silicon pattern of the portion indicated by the circle along with the amorphous silicon pattern can be confirmed. From this, it can be seen that the silicon in the composite layer of Example 1 has a mixture of crystalline and amorphous portions.

표 1은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 실리콘 탄소 복합 음극 활물질의 복합층 내 실리콘의 결정화도와 탄소 매트릭스의 탄화도를 나타낸 것이다.Table 1 shows the crystallinity of silicon and the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer of the silicon-carbon composite anode active materials prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.

실리콘의 결정화도는 각 실시예 및 비교예의 라만 스펙트럼(모델명: NRS-5100, 제조사: JASCO)에서, 복합층 내 결정질 실리콘의 피크 면적을, 복합층 내 결정질 및 비정질상의 실리콘 전체의 피크 면적으로 나누어 계산하였다. The crystallinity of silicon is calculated by dividing the peak area of crystalline silicon in the composite layer by the peak area of all crystalline and amorphous silicon in the composite layer in the Raman spectra (model name: NRS-5100, manufacturer: JASCO) of each Example and Comparative Example. did

각 실시예 및 비교예의 탄소 매트릭스의 탄화도는 다음과 같이 측정하였다.The degree of carbonization of the carbon matrix of each Example and Comparative Example was measured as follows.

먼저 각 실시예 및 비교예와 동일한 양의 피치를 해당 온도 별로 소성하여 무게 변화율과 Element analyzer를 이용하여 탄화도를 구해 양자간 상관 관계를 정립 한다.First, the same amount of pitch as in each Example and Comparative Example is fired for each temperature, and the degree of carbonization is obtained using a weight change rate and an element analyzer to establish a correlation between the two.

Element analyzer (모델명: Flash2000, 제조사: Thermo)를 이용한 탄화도의 계산은 시료에 포함되는 질소, 산소, 수소, 및 탄소 원자의 총 중량에 대한 탄소 원자의 중량%로 계산된다. The carbonization degree calculated using an element analyzer (model name: Flash2000, manufacturer: Thermo) is calculated as the weight percent of carbon atoms relative to the total weight of nitrogen, oxygen, hydrogen, and carbon atoms included in the sample.

위에서 정립된 무게 변화율 및 탄화도의 상관관계에, 각 실시예 및 비교예의 제 1 복합 전구체의 소성 전/후 무게 변화량을 대입하여 각 실시예 및 비교예의 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도를 구하였다.The degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer of each Example and Comparative Example was obtained by substituting the weight change before and after firing of the first composite precursor of each Example and Comparative Example to the correlation between the weight change rate and the degree of carbonization established above.

도 6는 소성 온도에 따른 피치의 무게 변화량과 탄화도의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the correlation between the weight change of the pitch and the degree of carbonization according to the firing temperature.

구분division 복합층 내 Si의 결정화도(%)Crystallinity of Si in the composite layer (%) 복합체 내 복합층의 소성 후 무게 변화량(%)Weight change after firing of the composite layer in the composite (%) 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도(%)Degree of carbonization (%) of the carbon matrix in the composite layer 실시예 1 Example 1 74.974.9 61.361.3 94.8 94.8 실시예 2 Example 2 5.05.0 63.363.3 94.194.1 실시예 3 Example 3 14.0 14.0 62.462.4 94.394.3 실시예 4 Example 4 85.085.0 59.559.5 95.295.2 비교예 1 Comparative Example 1 0.00.0 91.991.9 93.293.2 비교예 2 Comparative Example 2 0.00.0 69.969.9 93.993.9 비교예 3 Comparative Example 3 91.091.0 57.657.6 98.198.1

[실시예 5][Example 5]

상기 실시예 1에서 제조한 실리콘 탄소 복합 음극 활물질 : 도전재 : 바인더를 95 : 1 : 4 의 비율로 증류수에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이 때 상기 도전재는 카본블랙(super-P)를 사용하였고, 상기 바인더는 sodium carboxymethyl celluose와 styrene butadiene rubber를 1:1의 비율로 사용하였다.A slurry was prepared by mixing the silicon-carbon composite anode active material:conductive material:binder prepared in Example 1 in distilled water at a ratio of 95:1:4. At this time, carbon black (super-P) was used as the conductive material, and sodium carboxymethyl celluose and styrene butadiene rubber were used as the binder in a ratio of 1:1.

상기 슬러리를 구리 호일에 균일하게 도포하고, 80℃ 오븐에서 2시간 가량 건조 후, 50㎛로 롤 프레스하여 110℃ 진공 오븐에서 약 12시간 동안 추가 건조하여 음극판을 제조하였다.The slurry was uniformly coated on copper foil, dried in an oven at 80° C. for about 2 hours, then roll-pressed to a thickness of 50 μm and further dried in a vacuum oven at 110° C. for about 12 hours to prepare a negative electrode plate.

상기 제조된 음극판, 상대 전극으로 리튬 호일, 다공성 폴리에틸렌막을 세퍼레이터로, 그리고 에틸린카보네이트(ethylene carbonate)와 디에틸카보네이트(diethyl carbonate; DEC)를 3:7의 부피비로 혼합한 용매에 LiPF6가 1.3M 농도로 녹아 있고 플루오로-에틸렌 카보네이트(Fluoro-Ethylene carbonate; FEC)가 10 중량%가 함유된 액체 전해액을 사용하여 통상적으로 알려져 있는 제조 공정에 따라 CR2016 코인형 반쪽 셀을 제조 하였다.The prepared negative plate, lithium foil as a counter electrode, a porous polyethylene film as a separator, and LiPF 6 in a solvent mixed with ethylene carbonate and diethyl carbonate (DEC) at a volume ratio of 3:7, LiPF 6 is 1.3 A CR2016 coin-type half-cell was manufactured using a liquid electrolyte dissolved in M concentration and containing 10% by weight of fluoro-ethylene carbonate (FEC) according to a commonly known manufacturing process.

[실시예 6 내지 8][Examples 6 to 8]

음극 활물질로 상기 실시예 2 내지 4에서 제조한 것을 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 5와 같은 방법으로 반쪽셀을 제조하였다.A half cell was prepared in the same manner as in Example 5, except that the negative active material prepared in Examples 2 to 4 was used.

[비교예 8 내지 14][Comparative Examples 8 to 14]

음극 활물질로 각각 순서대로 상기 비교예 1 내지 7에서 제조한 것을 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 5와 같은 방법으로 반쪽셀을 제조하였다.Half cells were prepared in the same manner as in Example 5, except that the negative electrode active materials prepared in Comparative Examples 1 to 7 were used in order.

표 2는 실시예 5 내지 8, 비교예 13 및 비교예 14의 반쪽셀의 초기 충방전 용량 측정 결과이다. 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실리콘 탄소 음극 활물질은 600mAh/g 이상의 방전 용량과 85% 이상의 초기 효율 특성을 보이는 것을 알 수 있으며, 비교예 13 및 14보다 우수한 초기 방전 용량 특성 및 초기 효율을 갖는 것을 알 수 있다.Table 2 shows the results of measuring the initial charge and discharge capacities of the half cells of Examples 5 to 8 and Comparative Examples 13 and 14. As can be seen from Table 2, it can be seen that the silicon carbon negative electrode active material of the present invention exhibits a discharge capacity of 600 mAh / g or more and an initial efficiency of 85% or more, and has excellent initial discharge capacity characteristics and initial efficiency compared to Comparative Examples 13 and 14. know what you have

구분division 초기 방전 용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh/g) 초기 효율 (%)Initial Efficiency (%) 실시예 5Example 5 655655 87.687.6 실시예 6Example 6 658658 86.286.2 실시예 7Example 7 649649 86.186.1 실시예 8Example 8 641641 85.285.2 비교예 13Comparative Example 13 575575 81.781.7 비교예 14Comparative Example 14 553553 82.282.2

표 3은 실시예 5 내지 8, 비교예 8 내지 12의 반쪽 셀에 대한 수명특성 평가 데이터이다. Table 3 is life characteristic evaluation data for the half cells of Examples 5 to 8 and Comparative Examples 8 to 12.

구분division 50 싸이클 후 용량 유지율(%)Capacity retention rate after 50 cycles (%) 실시예 5 Example 5 91.591.5 실시예 6 Example 6 92.292.2 실시예 7 Example 7 91.691.6 실시예 8 Example 8 88.988.9 비교예 8 Comparative Example 8 83.083.0 비교예 9 Comparative Example 9 83.683.6 비교예 10 Comparative Example 10 84.784.7 비교예 11Comparative Example 11 71.271.2 비교예 12Comparative Example 12 39.239.2

이를 참고하면, 실시예 5 내지 8의 경우 전지의 충방전을 거듭하더라도 용량이 저하가 적으며, 개선된 수명 특성이 나타남을 알 수 있다.Referring to this, in the case of Examples 5 to 8, even if the battery is repeatedly charged and discharged, it can be seen that the decrease in capacity is small and the improved lifespan characteristics are exhibited.

흑연 입자 상에 복합층 및 탄소코팅층이 형성되지 않은 비교예 11이나, 복합층 상에 탄소 코팅층이 형성되지 않은 비교예 12의 경우 수명 특성이 매우 열위한 것을 확인할 수 있다.In the case of Comparative Example 11 in which the composite layer and the carbon coating layer were not formed on the graphite particles or Comparative Example 12 in which the carbon coating layer was not formed on the composite layer, it could be confirmed that the lifespan characteristics were very poor.

한편, 제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도가 800℃를 넘어 복합층 내 실리콘의 결정화도가 높은 음극 활물질을 채용한 비교예 10의 경우, 실시예 5 내지 8에 비해 열위한 수명 특성을 보였다.On the other hand, in the case of Comparative Example 10 employing an anode active material having a high crystallinity of silicon in the composite layer with a sintering temperature of over 800 ° C for the second composite precursor, it showed lower lifespan characteristics than Examples 5 to 8.

또한, 제 2 복합 전구체에 대한 소성 온도가 600℃보다 낮은 음극 활물질을 채용한 비교예 8 및 9의 경우, 실시예 5 내지 8에 비해 열위한 수명 특성을 보였다. 이는, 실시예 5 내지 8에 비해 피치의 탄화가 충분히 이루어지지 않은 결과이다.In addition, in the case of Comparative Examples 8 and 9 employing an anode active material having a sintering temperature lower than 600° C. for the second composite precursor, lower lifespan characteristics were exhibited than Examples 5 to 8. This is a result of not sufficiently carbonizing the pitch compared to Examples 5 to 8.

나아가, 복합층 내 실리콘의 결정화도가 75% 이하이면서, 탄소 매트릭스의 탄화도가 94% 이상 98% 이하인 것을 동시에 만족하는 실시예 5 내지 7은 90% 이상의 가장 우수한 수명 특성을 보였다.Furthermore, Examples 5 to 7, which simultaneously satisfied that the crystallinity of silicon in the composite layer was 75% or less and the degree of carbonization of the carbon matrix was 94% or more and 98% or less, showed the best lifespan characteristics of 90% or more.

1 : 탄소 코팅층
2 : 복합층
3 : 흑연
1: carbon coating layer
2: composite layer
3 : Graphite

Claims (12)

탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고,
상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하이고,
상기 복합층 내 실리콘 입자는 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태이고,
상기 복합층 내 실리콘 입자의 결정화도는 5% 이상 85% 이하인 것인, 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
A carbon-based particle, a composite layer positioned on the carbon-based particle and in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix, and a carbon coating layer positioned on the composite layer,
The degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is 94% or more and 98% or less,
The silicon particles in the composite layer are in the form of a mixture of amorphous and crystalline portions,
The crystallinity of the silicon particles in the composite layer is 5% or more and 85% or less, a negative electrode active material for a lithium secondary battery.
제 1항에서,
상기 음극 활물질 전체 중량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 복합층 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 탄소 코팅층 5중량% 이상 40중량% 이하 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
In claim 1,
A negative electrode for a lithium secondary battery comprising 10% by weight or more and 90% by weight or less of carbon-based particles, 5% by weight or more and 50% by weight or less of a composite layer, and 5% by weight or more and 40% by weight or less of a carbon coating layer, based on the total weight of the negative electrode active material. active material.
제 2항에서,
상기 음극 활물질 전체 중량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
In paragraph 2,
A negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising 0.5% by weight or more and 30% by weight or less of silicon particles based on the total weight of the negative electrode active material.
제 1항에서,
상기 복합층의 두께는 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하인 것인,
리튬 이차 전지용 음극 활물질.
In claim 1,
The thickness of the composite layer is 0.01 μm or more and 10 μm or less,
Negative active material for lithium secondary batteries.
탄소계 입자, 실리콘 입자, 및 제 1 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 탄소계 입자 상에 상기 실리콘 입자가 상기 제 1 탄소 전구체 내에 분산된 형태로 위치하는 제 1 복합 전구체를 수득하는 단계,
상기 제 1 복합 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 혼합물을 교반하여, 상기 제 1 복합 전구체 상에 상기 제 2 탄소 전구체가 위치하는 제 2 복합 전구체를 수득하는 단계, 및
상기 제 2 복합 전구체를 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도에서 소성하여 음극 활물질을 수득하는 단계를 포함하고,
상기 음극 활물질은 탄소계 입자, 상기 탄소계 입자 상에 위치하고, 탄소 매트릭스 내 실리콘 입자가 분산된 복합층, 및 상기 복합층 상에 위치하는 탄소 코팅층을 포함하고, 상기 복합층 내 탄소 매트릭스의 탄화도는 94% 이상 98% 이하이고,
상기 복합층 내 실리콘 입자는 비정질 부분과 결정질 부분이 혼재된 형태이고,
상기 복합층 내 실리콘 입자의 결정화도는 5% 이상 85% 이하인 것인, 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
Stirring a mixture of carbon-based particles, silicon particles, and a first carbon precursor to obtain a first composite precursor in which the silicon particles are located on the carbon-based particles in a dispersed form in the first carbon precursor;
stirring a mixture of the first composite precursor and the second carbon precursor to obtain a second composite precursor in which the second carbon precursor is positioned on the first composite precursor; and
Calcining the second composite precursor at a temperature of 600 ° C. or more and 800 ° C. or less to obtain a negative electrode active material,
The anode active material includes carbon-based particles, a composite layer positioned on the carbon-based particles and in which silicon particles are dispersed in a carbon matrix, and a carbon coating layer positioned on the composite layer, and the degree of carbonization of the carbon matrix in the composite layer is 94% or more and 98% or less,
The silicon particles in the composite layer are in the form of a mixture of amorphous and crystalline portions,
The crystallinity of the silicon particles in the composite layer is 5% or more and 85% or less, a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery.
제 5항에서,
상기 실리콘 입자는 비정질 실리콘 입자인 것인,
리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
In paragraph 5,
The silicon particles are amorphous silicon particles,
Manufacturing method of negative electrode active material for lithium secondary battery.
제 5항에서,
상기 제 1 복합 전구체를 수득하는 단계 및/또는 상기 제 2 복합 전구체를 수득하는 단계의 교반 시, 용매를 분사(spray)시키는 것인,
리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
In paragraph 5,
During the stirring of the step of obtaining the first composite precursor and / or the step of obtaining the second composite precursor, spraying a solvent,
Manufacturing method of negative electrode active material for lithium secondary battery.
제 5항에서,
탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 탄소계 입자 10중량% 이상 90중량% 이하, 실리콘 입자 및 제 1 탄소 전구체의 합량으로 5중량% 이상 50중량% 이하, 및 제 2 탄소 전구체 5중량% 이상 40중량% 이하로 혼합하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
In paragraph 5,
10% by weight or more and 90% by weight or less, 5% by weight or more in the total amount of the silicon particles and the first carbon precursor, based on the total mixing amount of the carbon-based particles, silicon particles, the first carbon precursor, and the second carbon precursor 50 A method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, which is mixed at 5% by weight or more and 40% by weight or less of the second carbon precursor.
제 5항에서,
탄소계 입자, 실리콘 입자, 제 1 탄소 전구체, 및 제 2 탄소 전구체의 총 혼합량에 대하여, 실리콘 입자를 0.5중량% 이상 30중량% 이하로 혼합하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
In paragraph 5,
Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, wherein the silicon particles are mixed in an amount of 0.5% by weight or more and 30% by weight or less based on the total mixing amount of the carbon-based particles, the silicon particles, the first carbon precursor, and the second carbon precursor.
제 5항에서,
상기 제 2 복합 전구체를 소성하여 음극 활물질을 수득하는 단계의 소성온도는, 600℃ 이상 700℃ 이하인 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.
In paragraph 5,
The firing temperature in the step of sintering the second composite precursor to obtain a negative electrode active material is 600 ° C. or more and 700 ° C. or less.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극.
An anode for a lithium secondary battery comprising the anode active material of any one of claims 1 to 4.
제 11항의 리튬 이차 전지용 음극을 포함하는 리튬 이차 전지.
A lithium secondary battery comprising the negative electrode for a lithium secondary battery of claim 11 .
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