KR20240003646A - Positive electrode and method for prepraring positive electrode - Google Patents

Positive electrode and method for prepraring positive electrode Download PDF

Info

Publication number
KR20240003646A
KR20240003646A KR1020220081476A KR20220081476A KR20240003646A KR 20240003646 A KR20240003646 A KR 20240003646A KR 1020220081476 A KR1020220081476 A KR 1020220081476A KR 20220081476 A KR20220081476 A KR 20220081476A KR 20240003646 A KR20240003646 A KR 20240003646A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
active material
electrode active
lithium
less
Prior art date
Application number
KR1020220081476A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전태환
고영민
김진솔
오명환
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020220081476A priority Critical patent/KR20240003646A/en
Publication of KR20240003646A publication Critical patent/KR20240003646A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 양극 활물질에 관한 것으로, 단일 공정 합성으로 제조되어, 1차 입자의 크기가 1 ㎛ 이상이면서도, 층상 구조에 스피넬 구조가 삽입되어, 이를 포함하는 리튬이차전지의 초기 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있는 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 양극 및 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material, which is manufactured through a single process synthesis, has a primary particle size of 1 ㎛ or more, and has a spinel structure inserted into the layered structure, improving the initial efficiency and stability of a lithium secondary battery containing it. It relates to a positive electrode active material that can be used, a method of manufacturing the same, and a positive electrode and lithium secondary battery containing the same.

Description

양극 활물질 및 양극 활물질 제조방법{POSITIVE ELECTRODE AND METHOD FOR PREPRARING POSITIVE ELECTRODE}Cathode active material and method for manufacturing cathode active material {POSITIVE ELECTRODE AND METHOD FOR PREPRARING POSITIVE ELECTRODE}

본 발명은 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 양극 및 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material, a method of manufacturing the same, a positive electrode containing the same, and a lithium secondary battery.

최근 전기 자동차 등의 기술 발전에 따라 고용량 이차 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 용량 특성이 우수한 하이 니켈(High Ni) 양극 활물질을 이용한 양극에 대한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 그러나, 하이 니켈 양극 활물질의 경우, 코발트의 사용 및 과량의 니켈로 인해 제조 시 비용이 증가하는 문제가 있다.Recently, the demand for high-capacity secondary batteries has increased due to technological developments such as electric vehicles, and accordingly, research on positive electrodes using high nickel (High Ni) positive electrode active materials with excellent capacity characteristics has been actively conducted. However, in the case of high nickel positive electrode active materials, there is a problem of increased manufacturing costs due to the use of cobalt and excessive nickel.

이에, 최근에는 망간 함유량이 50 몰%인 하이 망간(High Mn) 양극재가 개발되고 있다. 이는 높은 망간 함량 및 산소 환원 반응(oxygen redox reaction)으로 인해 고전압에서 고용량 발현이 가능한 저가의 양극재로서 주목받고 있다. 하지만, 하이 망간 양극재는 고전압 구동 시, 첫번째 활성화(first formation) 구동에서 효율이 현저히 저하되는 문제가 있고, 하이 니켈 양극 활물질 대비 용량 유지율 및 안정성이 저하되는 문제가 있다.Accordingly, recently, high manganese (High Mn) cathode materials with a manganese content of 50 mol% have been developed. This is attracting attention as a low-cost cathode material capable of developing high capacity at high voltage due to its high manganese content and oxygen redox reaction. However, the high manganese cathode material has a problem in that the efficiency is significantly reduced in the first formation drive when driven at high voltage, and the capacity retention rate and stability are reduced compared to the high nickel cathode active material.

이러한 문제를 해결하기 위해, "Spinel-embedded lithium-rich oxide composites for Li-ion batteries", Journal of Power Sources, 360 (2017), 453-459(비특허문헌 1) 및 "Spinel/Layered Heterostructured Cathode Mateiral for High-Capacity and High-Rate Li-Ion Batteries", ADVANCED MATERIALS, 2013, 25, 3722-3726(비특허문헌 2)에서는 스피넬 구조가 함유된 하이 망간 양극 활물질을 제시하고 있다. 그러나, 비특허문헌 1 및 2의 경우, 침전법으로 NiMn(OH)2 전구체를 형성한 후, 추가적으로 망간 전구체를 추가하여 스피넬 구조가 함유된 하이 망간 양극 활물질을 제조하거나, 전구체 합성 시 고가의 코발트 전구체를 추가하여 하이 망간 양극 활물질을 제조한 후, 스피넬 구조를 추가적으로 인입하여 스피넬 구조가 함유된 하이 망간 양극 활물질을 제조하고 있어, 결국 공정 및 원료에 따른 비용이 증가하는 문제가 있다. 또한, 공침에 따른 침전법으로 제조된 입자의 경우, 입자의 크기가 최대 1 ㎛ 미만 수준으로만 제조되는 경향이 있는데, 이는 양극 제조 시, 압연 밀도, 입자 깨짐 및 이에 따른 신뢰성의 문제가 유발하는 원인이 된다.To solve this problem, “Spinel-embedded lithium-rich oxide composites for Li-ion batteries”, Journal of Power Sources, 360 (2017), 453-459 (Non-patent Document 1) and “Spinel/Layered Heterostructured Cathode Mateiral” for High-Capacity and High-Rate Li-Ion Batteries", ADVANCED MATERIALS, 2013, 25, 3722-3726 (Non-Patent Document 2) presents a high manganese positive electrode active material containing a spinel structure. However, in the case of Non-Patent Documents 1 and 2, after forming the NiMn(OH) 2 precursor by precipitation, a high manganese positive electrode active material containing a spinel structure is manufactured by additionally adding a manganese precursor, or expensive cobalt is used when synthesizing the precursor. After manufacturing a high manganese cathode active material by adding a precursor, a spinel structure is additionally introduced to manufacture a high manganese cathode active material containing a spinel structure, which ultimately causes an increase in costs due to the process and raw materials. In addition, in the case of particles manufactured by a precipitation method based on co-precipitation, the particle size tends to be manufactured only at a maximum size of less than 1 ㎛, which is caused by problems with rolling density, particle breakage, and subsequent reliability problems during anode production. It becomes the cause.

"Spinel-embedded lithium-rich oxide composites for Li-ion batteries", Journal of Power Sources, 360 (2017), 453-459 “Spinel-embedded lithium-rich oxide composites for Li-ion batteries”, Journal of Power Sources, 360 (2017), 453-459 "Spinel/Layered Heterostructured Cathode Mateiral for High-Capacity and High-Rate Li-Ion Batteries", ADVANCED MATERIALS, 2013, 25, 3722-3726 “Spinel/Layered Heterostructured Cathode Mateiral for High-Capacity and High-Rate Li-Ion Batteries”, ADVANCED MATERIALS, 2013, 25, 3722-3726

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 하이 망간(또는 망간 리치) 양극 활물질의 1차 입자 크기 증대 및 스피넬 구조의 삽입을 통해, 초기 효율 및 안정성을 향상시키는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to improve initial efficiency and stability by increasing the primary particle size of the high manganese (or manganese-rich) positive electrode active material and inserting a spinel structure.

즉, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하이 망간(또는 망간 리치) 양극 활물질의 제조 시, 단일 공정 합성으로 1차 입자의 크기가 1 ㎛ 이상이면서도, 층상 구조에 스피넬 구조가 삽입된 하이 망간 양극 활물질을 제조하여, 초기 효율 및 안정성이 향상된 양극 활물질 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In other words, the present invention was developed to solve the problems of the prior art, and when manufacturing a high manganese (or manganese-rich) positive electrode active material, the size of the primary particle is 1 ㎛ or more through a single process synthesis, and the spinel layered structure is used. The purpose is to provide a positive electrode active material with improved initial efficiency and stability and a method for manufacturing the same by manufacturing a high manganese positive electrode active material with an inserted structure.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 및 리튬이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the present invention aims to provide a positive electrode and a lithium secondary battery containing the positive electrode active material.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극 활물질, 양극 활물질 제조방법, 양극 및 리튬이차전지를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a positive electrode active material, a method for manufacturing a positive electrode active material, a positive electrode, and a lithium secondary battery.

(1) 본 발명은 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며, 1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 양극 활물질을 제공한다.(1) The present invention includes a lithium transition metal composite oxide containing lithium, nickel, and manganese, and the lithium transition metal composite oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but contains an excess of the layered structure compared to the spinel structure. and provides a positive electrode active material in which the average primary particle diameter is 1 ㎛ or more.

(2) 본 발명은 상기 (1)에 있어서, 상기 양극 활물질은 복수 개의 1차 입자가 응집된 2차 입자인 양극 활물질을 제공한다.(2) The present invention provides the positive electrode active material according to (1) above, wherein the positive electrode active material is a secondary particle in which a plurality of primary particles are aggregated.

(3) 본 발명은 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 리트벨트 분석으로 확인된 스피넬 구조를 30 % 이상 50 % 미만의 함량으로 포함하고, 층상 구조를 50 % 초과 70 % 이하의 함량으로 포함하는 것인 양극 활물질을 제공한다.(3) The present invention according to (1) or (2) above, wherein the lithium transition metal complex oxide contains a spinel structure confirmed by Rietveld analysis in a content of 30% or more and less than 50%, and a layered structure of 50%. Provided is a positive electrode active material containing an excess of 70% or less.

(4) 본 발명은 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 스피넬 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질을 제공한다.(4) The present invention provides the positive electrode active material according to any one of (1) to (3) above, wherein the spinel-structured lithium transition metal complex oxide has an average composition represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

LiNiaMnbO4 LiNi a Mn b O 4

상기 화학식 1에서, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2이다.In Formula 1, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2.

(5) 본 발명은 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 층상 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질을 제공한다.(5) The present invention provides the positive electrode active material according to any one of (1) to (4) above, wherein the layered lithium transition metal complex oxide has an average composition represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

LixNiyMnzO2 LixNiyMnzO2 _ _ _

상기 화학식 2에서, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2이다.In Formula 2, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2.

(6) 본 발명은 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 ICP로 측정된 하기 화학식 3으로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질을 제공한다.(6) The present invention provides the positive electrode active material according to any one of (1) to (5) above, wherein the lithium transition metal complex oxide has an average composition represented by the following formula (3) as measured by ICP.

[화학식 3][Formula 3]

LimNinMnoO2 Li m Ni n M n o O 2

상기 화학식 3에서, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, m+n+o=2이다.In Formula 3, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, m+n+o=2.

(7) 본 발명은 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 코발트를 포함하지 않는 것인 양극 활물질을 제공한다.(7) The present invention provides the positive electrode active material according to any one of (1) to (6) above, wherein the lithium transition metal complex oxide does not contain cobalt.

(8) 본 발명은 수계 용매 중에서, 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체를 25 ℃ 이상 100 ℃ 이하의 온도에서 혼합하여 합성 용액을 형성하는 단계(S10); 및 상기 (S10) 단계에서 형성된 합성 용액을 건조하고 소성하는 단계(S20)를 포함하는 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(8) The present invention forms a synthetic solution by mixing a lithium raw material and a transition metal precursor including a nickel precursor and a manganese precursor in an aqueous solvent at a temperature of 25°C or more and 100°C or less (S10); and drying and calcining the synthetic solution formed in step (S10) (S20).

(9) 본 발명은 상기 (8)에 있어서, 상기 (S20) 단계의 건조는 분무 건조로 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(9) The present invention provides a method for producing a positive electrode active material in (8) above, wherein the drying in the step (S20) is carried out by spray drying.

(10) 본 발명은 상기 (9)에 있어서, 상기 분무 건조 시, 분무 건조 장치의 입구 온도 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 것인 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(10) The present invention provides the method for producing a positive electrode active material according to (9) above, wherein during the spray drying, the inlet temperature of the spray drying device is 100°C or more and 200°C or less.

(11) 본 발명은 상기 (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S20) 단계의 소성은 450 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하의 온도에서 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(11) The present invention provides a method for producing a positive electrode active material according to any one of (8) to (10) above, wherein the baking in the step (S20) is performed at a temperature of 450 ℃ or more and 1,000 ℃ or less.

(12) 본 발명은 상기 (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 상기 양극 활물질 제조방법은 단일 공정 합성(one pot synthesis)으로 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(12) The present invention provides a method for producing a positive electrode active material according to any one of (8) to (11) above, wherein the method for producing a positive electrode active material is performed by one pot synthesis.

(13) 본 발명은 상기 (8) 내지 (12) 중 어느 하나에 있어서, 상기 양극 활물질 제조방법에 따라 제조된 양극 활물질은 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며, 상기 스피넬 구조와 층상 구조는 동시에 합성되는 것인 양극 활물질 제조방법을 제공한다.(13) The present invention according to any one of (8) to (12) above, wherein the positive electrode active material prepared according to the method for producing the positive electrode active material includes lithium and a lithium transition metal complex oxide containing nickel and manganese, The lithium transition metal complex oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but includes an excess of the layered structure compared to the spinel structure, and provides a method for manufacturing a positive electrode active material in which the spinel structure and the layered structure are synthesized simultaneously.

(14) 본 발명은 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다.(14) The present invention provides a positive electrode containing the positive electrode active material according to any one of (1) to (7) above.

(15) 본 발명은 상기 (12)에 따른 양극을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.(15) The present invention provides a lithium secondary battery including the positive electrode according to (12) above.

본 발명의 양극 활물질은 단일 공정 합성으로 제조되어, 1차 입자의 크기가 1 ㎛ 이상이면서도, 층상 구조에 스피넬 구조가 삽입되어, 이를 포함하는 리튬이차전지의 초기 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.The positive electrode active material of the present invention is manufactured through a single process synthesis, and the size of the primary particles is 1 ㎛ or more, and the spinel structure is inserted into the layered structure, thereby improving the initial efficiency and stability of the lithium secondary battery containing it.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 양극 활물질을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 촬영한 이미지이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예 1과, 비교예 1 및 2에서 제조된 양극 활물질에 대한 XRD 데이터이고, (b)는 (a)에 도시된 XRD 데이터 중 30 ° 내지 55 °의 2θ 범위를 확대 및 스피넬 구조의 피크를 표시하여 나타낸 XRD 데이터이다.
Figure 1 is an image taken with a scanning electron microscope (SEM) of the positive electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.
Figure 2 (a) is XRD data for the positive electrode active material prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 of the present invention, and (b) is XRD data between 30 ° and 55 ° among the XRD data shown in (a). This is XRD data shown by expanding the 2θ range and displaying the peak of the spinel structure.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to facilitate understanding of the present invention.

본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concepts of terms to explain his invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에서 용어 '1차 입자'는 주사전자현미경(SEM)을 통해 양극 활물질을 관찰하였을 때 1개의 덩어리로 구별되는 최소 입자 단위를 의미하는 것으로, 복수개의 결정립으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the term 'primary particle' refers to the minimum particle unit that is distinguished as a single lump when the positive electrode active material is observed through a scanning electron microscope (SEM), and may be composed of a plurality of crystal grains.

본 발명에서 용어 '2차 입자'는 복수 개의 1차 입자가 응집되어 형성되는 2차 구조체를 의미한다. 상기 2차 입자의 평균입경은 입도 분석기를 이용하여 측정될 수 있다.In the present invention, the term 'secondary particle' refers to a secondary structure formed by agglomerating a plurality of primary particles. The average particle diameter of the secondary particles can be measured using a particle size analyzer.

양극 활물질positive electrode active material

본 발명은 양극 활물질을 제공한다.The present invention provides a positive electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질은 하이 망간 양극 활물질일 수 있고, 구체적인 예로 스피넬 구조가 삽입된 하이 망간 양극 활물질일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode active material may be a high manganese positive electrode active material, and as a specific example, it may be a high manganese positive electrode active material with a spinel structure inserted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질은 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며, 1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것일 수 있다. 이와 같이, 상기 양극 활물질은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함함으로써, 첫번째 활성화(first formation) 구동에서 효율이 현저히 저하되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 양극 활물질의 스피넬 구조는 양극 활물질 제조 시, 층상 구조와 함께 형성된 것으로서, 망간 전구체를 추가 투입하거나, 스피넬 구조를 추가적으로 인입하여 형성된 것이 아님은 물론, 첫번째 활성화 공정에 의해 층상 구조가 스피넬 구조로 상변이되는 것과는 명확히 구별된다. According to one embodiment of the present invention, the positive electrode active material includes a lithium transition metal composite oxide containing lithium, nickel, and manganese, and the lithium transition metal composite oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but has a spinel structure. It may contain an excessive amount of layered structure, and the average particle diameter of the primary particles may be 1 ㎛ or more. In this way, the positive electrode active material includes both a spinel structure and a layered structure, but includes an excessive amount of the layered structure compared to the spinel structure, thereby preventing a significant decrease in efficiency in the first formation drive. Here, the spinel structure of the positive electrode active material is formed along with the layered structure when manufacturing the positive electrode active material, and is not formed by additionally adding a manganese precursor or adding a spinel structure, and of course, the layered structure is formed into a spinel structure by the first activation process. It is clearly distinguished from the phase change.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질은 복수 개의 1차 입자가 응집된 2차 입자인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode active material may be secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물의 스피넬 구조와 층상 구조의 각 함량은 XRD 측정 후, 리트벨트 분석으로 확인된 것일 수 있다. 여기서, 상기 XRD는 양극 활물질 입자에 대해, Cu-Kα선(파장 1.54 Å)을 이용하여 가속전압 40 kV/40 mA에서 0.2 °/sec의 스캔 속도로 15 ° 내지 90 °의 2θ 범위에서 X선 회절 분석방법으로 측정한 것일 수 있고, 리트벨트 분석은 상기 XRD 데이터에 대해 BRUKER社의 TOPAS 소프트웨어를 이용하여 확인된 것일 수 있다. XRD로 측정된 데이터는 상대적인 값으로 측정 장치 및 조건에 따라 변동될 수 있으나, 피크 강도 사이의 비율은 절대적인 값으로 측정 장치 및 조건에 따라 변동되지 않는다.According to one embodiment of the present invention, the contents of the spinel structure and the layered structure of the lithium transition metal complex oxide may be confirmed by Rietveld analysis after XRD measurement. Here, the XRD is an It may have been measured using a diffraction analysis method, and Rietveld analysis may have been confirmed using BRUKER's TOPAS software for the XRD data. Data measured by XRD are relative values and may vary depending on the measuring device and conditions, but the ratio between peak intensities is an absolute value and does not change depending on the measuring device and conditions.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 리트벨트 분석으로 확인된 스피넬 구조를 30 % 이상 50 % 미만의 함량으로 포함하고, 층상 구조를 50 % 초과 70 % 이하의 함량으로 포함하는 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 리트벨트 분석으로 확인된 스피넬 구조를 30 % 이상, 35 % 이상, 40 % 이상, 41 % 이상, 또는 42 % 이상으로 포함하는 것일 수 있고, 또한, 50 % 미만, 49 % 이하, 48 % 이하, 47 % 이하, 46 % 이하, 45 % 이하, 44 % 이하, 또는 43 % 이하로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 리트벨트 분석으로 확인된 층상 구조를 50 % 초과, 51 % 이상, 52 % 이상, 53 % 이상, 54 % 이상, 56 % 이상 또는 57 % 이상으로 포함하는 것일 수 있고, 또한, 70 % 이하, 65 % 이하, 60 % 이하, 59 % 이하, 또는 58 % 이하로 포함하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 함량은 리트벨트 분석으로 확인된 스피넬 구조와 층상 구조 사이의 비율을 의미하고, 구체적인 예로, XRD 데이터 상 확인되는 각 구조에 대한 피크 강도 사이의 강도비일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lithium transition metal complex oxide contains a spinel structure confirmed by Rietveld analysis in an amount of 30% to 50%, and a layered structure in an amount of more than 50% to 70% or less. It may be. As a specific example, the lithium transition metal complex oxide may contain 30% or more, 35% or more, 40% or more, 41% or more, or 42% or more of the spinel structure confirmed by Rietveld analysis, and may also include 50% or more. It may include less than, 49% or less, 48% or less, 47% or less, 46% or less, 45% or less, 44% or less, or 43% or less. In addition, the lithium transition metal complex oxide may contain more than 50%, more than 51%, more than 52%, more than 53%, more than 54%, more than 56%, or more than 57% of the layered structure confirmed by Rietveld analysis. It may also include 70% or less, 65% or less, 60% or less, 59% or less, or 58% or less. Here, the content refers to the ratio between the spinel structure and the layered structure confirmed by Rietveld analysis, and as a specific example, it may be the intensity ratio between the peak intensities for each structure confirmed in XRD data.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스피넬 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 평균 조성을 갖는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the spinel-structured lithium transition metal complex oxide may have an average composition represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

LiNiaMnbO4 LiNi a Mn b O 4

상기 화학식 1에서, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2이다.In Formula 1, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 a는 니켈(Ni)의 몰 비율일 수 있고, 0.4 초과, 0.41 이상, 0.42 이상, 0.43 이상, 0.44 이상, 또는 0.45 이상일 수 있고, 또한, 0.6 미만, 0.59 이하, 0.58 이하, 0.57 이하, 0.56 이하, 또는 0.55 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a may be the molar ratio of nickel (Ni), and may be greater than 0.4, greater than 0.41, greater than 0.42, greater than 0.43, greater than 0.44, or greater than 0.45, and may be less than 0.6, 0.59 or greater. It may be less than or equal to 0.58, less than or equal to 0.57, less than or equal to 0.56, or less than or equal to 0.55.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 b는 망간(Mn)의 몰 비율일 수 있고, 1.4 초과, 1.41 이상, 1.42 이상, 1.43 이상, 1.44 이상, 또는 1.45 이상일 수 있고, 또한, 1.6 미만, 1.59 이하, 1.58 이하, 1.57 이하, 1.56 이하, 또는 1.55 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, b may be the molar ratio of manganese (Mn), and may be greater than 1.4, greater than 1.41, greater than 1.42, greater than 1.43, greater than 1.44, or greater than 1.45, and also less than 1.6, 1.59 or greater. It may be 1.58 or less, 1.57 or less, 1.56 or less, or 1.55 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 층상 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 평균 조성을 갖는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the layered structure of the lithium transition metal complex oxide may have an average composition represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

LixNiyMnzO2 LixNiyMnzO2 _ _ _

상기 화학식 2에서, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2이다.In Formula 2, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 x는 리튬(Li)의 몰 비율일 수 있고, 1.1 초과, 1.11 이상, 1.12 이상, 1.13 이상, 1.14 이상, 또는 1.15 이상일 수 있고, 또한, 1.3 미만, 1.29 이하, 1.28 이하, 1.27 이하, 1.26 이하, 또는 1.25 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, x may be the molar ratio of lithium (Li), and may be greater than 1.1, greater than 1.11, greater than 1.12, greater than 1.13, greater than 1.14, or greater than 1.15, and also less than 1.3, 1.29 or greater. It may be 1.28 or less, 1.27 or less, 1.26 or less, or 1.25 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 y는 니켈(Ni)의 몰 비율일 수 있고, 0.1 초과, 0.11 이상, 0.12 이상, 0.13 이상, 0.14 이상, 또는 0.15 이상일 수 있고, 또한, 0.3 미만, 0.29 이하, 0.28 이하, 0.27 이하, 0.26 이하, 또는 0.25 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, y may be the molar ratio of nickel (Ni), and may be greater than 0.1, greater than 0.11, greater than 0.12, greater than 0.13, greater than 0.14, or greater than 0.15, and may be less than 0.3, 0.29 or greater. It may be 0.28 or less, 0.27 or less, 0.26 or less, or 0.25 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 z는 망간(Mn)의 몰 비율일 수 있고, 0.5 초과, 0.51 이상, 0.52 이상, 0.53 이상, 0.54 이상, 또는 0.55 이상일 수 있고, 또한, 0.7 미만, 0.69 이하, 0.68 이하, 0.67 이하, 0.66 이하, 또는 0.65 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, z may be the molar ratio of manganese (Mn), and may be greater than 0.5, greater than 0.51, greater than 0.52, greater than 0.53, greater than 0.54, or greater than 0.55, and also less than 0.7, 0.69. It may be less than or equal to 0.68, less than or equal to 0.67, less than or equal to 0.66, or less than or equal to 0.65.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 ICP로 측정된 하기 화학식 3으로 표시되는 평균 조성을 갖는 것일 수 있다. 여기서, ICP로 측정된 평균 조성은 스피넬 구조와 층상 구조를 모두 포함한 양극 활물질 자체의 평균 조성을 ICP로 측정하여 나타낸 것을 의미한다.According to one embodiment of the present invention, the lithium transition metal complex oxide may have an average composition represented by the following formula (3) measured by ICP. Here, the average composition measured by ICP means the average composition of the positive electrode active material itself, including both spinel structure and layered structure, measured by ICP.

[화학식 3][Formula 3]

LimNinMnoO2 Li m Ni n M n o O 2

상기 화학식 3에서, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, 1.98<m+n+o<2.02이다.In Formula 3, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, 1.98<m+n+o<2.02.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 m은 리튬(Li)의 몰 비율일 수 있고, 1.12 초과, 1.121 이상, 1.122 이상, 1.123 이상, 1.124 이상, 또는 1.125 이상일 수 있고, 또한, 1.14 미만, 1.139 이하, 1.138 이하, 1.137 이하, 1.136 이하, 또는 1.135 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, m may be the molar ratio of lithium (Li), and may be greater than 1.12, greater than 1.121, greater than 1.122, greater than 1.123, greater than 1.124, or greater than 1.125, and also less than 1.14, 1.139. It may be 1.138 or less, 1.137 or less, 1.136 or less, or 1.135 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 n은 니켈(Ni)의 몰 비율일 수 있고, 0.300 초과, 0.301 이상, 0.302 이상, 0.303 이상, 0.304 이상, 0.305 이상, 0.306 이상, 0.307 이상, 0.308 이상, 또는 0.310 이상일 수 있고, 또한, 0.320 미만, 0.319 이하, 0.318 이하, 0.317 이하, 또는 0.316 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, n may be the molar ratio of nickel (Ni), and is greater than 0.300, greater than 0.301, greater than 0.302, greater than 0.303, greater than 0.304, greater than 0.305, greater than 0.306, greater than 0.307, greater than 0.308, Or it may be 0.310 or more, and may also be less than 0.320, 0.319 or less, 0.318 or less, 0.317 or less, or 0.316 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 o는 망간(Mn)의 몰 비율일 수 있고, 0.545 초과, 0.546 이상, 0.547 이상, 0.548 이상, 0.549 이상, 또는 0.550 이상일 수 있고, 또한, 0.570 미만, 0.569 이하, 0.568 이하, 0.567 이하, 0.566 이하, 0.565 이하, 0.564 이하, 0.563 이하, 0.562 이하, 0.561 이하, 또는 0.560 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, o may be the molar ratio of manganese (Mn), and may be greater than 0.545, 0.546 or greater, 0.547 or greater, 0.548 or greater, 0.549 or greater, or 0.550 or greater, and may also be less than 0.570, 0.569 or greater. It may be 0.568 or less, 0.567 or less, 0.566 or less, 0.565 or less, 0.564 or less, 0.563 or less, 0.562 or less, 0.561 or less, or 0.560 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것일 수 있다. 상기 1차 입자의 평균 입경(D50)은 입도 분석기(particle size analysis, PSA)로 측정된 것일 수 있고, 측정된 입도의 가우스 함수의 그래프에 있어서, 가우시안 커브의 중간 값일 수 있다. 또한, 상기 1차 입자의 평균 입경은 SEM으로부터 확인되는 1차 입자의 수평균 입경일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 1차 입자의 평균 입경은 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하, 9 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이하, 7 ㎛ 이하, 6 ㎛ 이하, 또는 5 ㎛ 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the primary particles may be 1 ㎛ or more. The average particle diameter (D 50 ) of the primary particles may be measured using a particle size analysis (PSA), and may be the middle value of the Gaussian curve in a graph of the Gaussian function of the measured particle size. Additionally, the average particle diameter of the primary particles may be the number average particle diameter of the primary particles confirmed by SEM. As a specific example, the average particle diameter of the primary particles may be 1 ㎛ or more, 10 ㎛ or less, 9 ㎛ or less, 8 ㎛ or less, 7 ㎛ or less, 6 ㎛ or less, or 5 ㎛ or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 고비용의 코발트를 포함하지 않는 것일 수 있고, 코발트를 포함하지 않으면서도 리튬이차전지의 초기 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium transition metal complex oxide may not contain expensive cobalt, and may improve the initial efficiency and stability of the lithium secondary battery without containing cobalt.

양극 활물질 제조방법Cathode active material manufacturing method

본 발명은 양극 활물질 제조방법을 제공한다. 상기 양극 활물질 제조방법은 상기 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며, 1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 양극 활물질을 제조하기 위한 방법일 수 있다.The present invention provides a method for manufacturing a positive electrode active material. The method of manufacturing the positive electrode active material includes a lithium transition metal composite oxide containing lithium, nickel, and manganese, and the lithium transition metal composite oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but the layered structure is contained in excess compared to the spinel structure. It may be a method for producing a positive electrode active material in which the average primary particle diameter is 1 ㎛ or more.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 제조방법은 수계 용매 중에서, 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체를 25 ℃ 이상 100 ℃ 이하의 온도에서 혼합하여 합성 용액을 형성하는 단계(S10); 및 상기 (S10) 단계에서 형성된 합성 용액을 건조하고 소성하는 단계(S20)를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method for producing a positive electrode active material is to prepare a synthetic solution by mixing a lithium raw material and a transition metal precursor including a nickel precursor and a manganese precursor in an aqueous solvent at a temperature of 25°C or more and 100°C or less. forming step (S10); And it may include a step (S20) of drying and calcining the synthetic solution formed in step (S10).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계는 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 전이금속의 복합 산화물을 형성하는데 있어서, 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 형성하기 위한 전구체를 제조하기 위한 단계일 수 있다. 상기 (S10) 단계는 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체를 혼합하여 실시됨으로써, 리튬 전이금속 복합 산화물 내 별도로 스피넬 구조를 인입시키기 위해, 침전법으로 NiMn(OH)2 등과 같은 전이금속 전구체를 형성하고, 추가적으로 망간 전구체를 추가하거나, 전구체 합성 시 고가의 코발트 전구체를 추가하거나, 스피넬 구조를 추가적으로 인입하는 공정이 필요하지 않아, 공정을 간소화할 수 있다. 또한, 상기 (S10) 단계에 따라, 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 형성하기 위한 전구체를 제조하는 경우, 공침에 따른 침전법을 실시하지 않기 때문에, 양극 활물질 1차 입자의 평균 입경을 1 ㎛ 이상으로 증대시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S10) is a step for producing a precursor for simultaneously forming a spinel structure and a layered structure in forming a complex oxide of transition metals containing lithium, nickel, and manganese. It can be. The step (S10) is performed by mixing a lithium raw material and a transition metal precursor including a nickel precursor and a manganese precursor, thereby separately introducing a spinel structure into the lithium transition metal complex oxide. NiMn(OH) 2 is deposited by a precipitation method. The process can be simplified because there is no need to form a transition metal precursor, add an additional manganese precursor, add an expensive cobalt precursor during precursor synthesis, or introduce an additional spinel structure. In addition, when manufacturing a precursor for simultaneously forming a spinel structure and a layered structure according to the step (S10), since the precipitation method according to coprecipitation is not performed, the average particle diameter of the primary particles of the positive electrode active material is 1 ㎛ or more. It can be increased.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 원료 물질은 양극 활물질 제조 시 이용될 수 있는 리튬 원료 물질, 예를 들어, 수산화리튬, 탄산 리튬 등을 그대로 이용할 수 있으나, 본 발명의 목적에 따른 관점에서 리튬 아세테이트를 이용하는 것이 바람직할 수 있고, 상기 리튬 아세테이트는 리튬 아세테이트 2 수화물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium raw material may be a lithium raw material that can be used in manufacturing a positive electrode active material, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, etc., but in terms of the purpose of the present invention, It may be preferable to use lithium acetate, and the lithium acetate may be lithium acetate dihydrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 니켈 전구체는 양극 활물질 전구체 제조 시 이용될 수 있는 니켈 전구체, 예를 들어, 니켈의 황산염, 질산염 등을 그대로 이용할 수 있으나, 본 발명의 목적에 따른 관점에서 니켈 아세테이트를 이용하는 것이 바람직할 수 있고, 상기 니켈 아세테이트는 니켈 아세테이트 4 수화물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the nickel precursor may be a nickel precursor that can be used in manufacturing a positive electrode active material precursor, for example, nickel sulfate, nitrate, etc., but from the perspective of the purpose of the present invention, nickel precursor may be used as is. It may be preferable to use acetate, and the nickel acetate may be nickel acetate tetrahydrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 망간 전구체는 양극 활물질 전구체 제조 시 이용될 수 있는 망간 전구체, 예를 들어, 망간의 황산염, 질산염 등을 그대로 이용할 수 있으나, 본 발명의 목적에 따른 관점에서 망간 아세테이트를 이용하는 것이 바람직할 수 있고, 상기 망간 아세테이트는 망간 아세테이트 4 수화물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the manganese precursor may be a manganese precursor that can be used in manufacturing a positive electrode active material precursor, for example, manganese sulfate, nitrate, etc., but from the perspective of the purpose of the present invention, manganese precursor It may be preferable to use acetate, and the manganese acetate may be manganese acetate tetrahydrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수계 용매는 이온 교환수일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the aqueous solvent may be ion-exchanged water.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계의 혼합 온도는 25 ℃ 이상 100 ℃ 이하일 수 있고, 구체적인 예로, 25 ℃ 이상, 30 ℃ 이상, 35 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 45 ℃ 이상, 50 ℃ 이상, 55 ℃ 이상, 60 ℃ 이상, 65 ℃ 이상, 70 ℃ 이상, 75 ℃ 이상, 또는 80 ℃ 이상일 수 있고, 또한, 100 ℃ 이하, 95 ℃ 이하, 90 ℃ 이하, 85 ℃ 이하, 또는 80 ℃ 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the mixing temperature in the step (S10) may be 25 ℃ or higher and 100 ℃ or lower, and specific examples include 25 ℃ or higher, 30 ℃ or higher, 35 ℃ or higher, 40 ℃ or higher, 45 ℃ or higher, It may be 50°C or higher, 55°C or higher, 60°C or higher, 65°C or higher, 70°C or higher, 75°C or higher, or 80°C or higher, and may also be 100°C or lower, 95°C or lower, 90°C or lower, 85°C or lower, or It may be below 80°C.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는 상기 (S10) 단계에서 형성된 합성 용액으로부터 리튬 전이금속 복합 산화물 형태의 양극 활물질을 수득하기 위해, 합성 용액을 건조하고 소성하는 단계일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the (S20) step may be a step of drying and calcining the synthesis solution to obtain a positive electrode active material in the form of a lithium transition metal complex oxide from the synthesis solution formed in the (S10) step. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계의 건조는 합성 용액 내 용매를 제거하여, 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 형성하기 위한 전구체를 수득하기 위해 실시될 수 있고, 구체적인 예로, 분무 건조로 실시되는 것일 수 있다. 이와 같이, 상기 (S20) 단계의 건조가 분무 건조로 실시되는 경우, 구형의 분말 형태로 전구체가 수득되기 때문에, 취급에 유리하고, 겔 형태의 전구체 등과 같이 분쇄 단계를 별도로 실시할 필요가 없다.According to one embodiment of the present invention, the drying in the step (S20) may be performed to obtain a precursor for simultaneously forming a spinel structure and a layered structure by removing the solvent in the synthesis solution, and as a specific example, spray drying It may be implemented. In this way, when the drying in the step (S20) is carried out by spray drying, the precursor is obtained in the form of a spherical powder, which is advantageous for handling, and there is no need to perform a separate pulverization step as with the gel-type precursor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분무 건조 시, 분무 건조 장치의 입구 온도 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하로 조절될 수 있고, 구체적인 예로, 100 ℃ 이상, 110 ℃ 이상, 120 ℃ 이상, 130 ℃ 이상, 140 ℃ 이상, 또는 150 ℃ 이상일 수 있고, 또한, 200 ℃ 이하, 190 ℃ 이하, 180 ℃ 이하, 170 ℃ 이하, 160 ℃ 이하, 또는 150 ℃ 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 구형화도가 높은 전구체를 수득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, during the spray drying, the inlet temperature of the spray drying device may be adjusted to 100 ℃ or more and 200 ℃ or less, and specific examples include 100 ℃ or more, 110 ℃ or more, 120 ℃ or more, 130 ℃ or more. , 140 ℃ or higher, or 150 ℃ or higher, and may also be 200 ℃ or lower, 190 ℃ or lower, 180 ℃ or lower, 170 ℃ or lower, 160 ℃ or lower, or 150 ℃ or lower, and within this range, the precursor with a high degree of spheroidization can be obtained.

본 발명의 일 실시에에 따르면, 상기 (S20) 단계의 소성은 상기 건조에 의해 수득된 전구체 분말을 산화시켜, 리튬 전이금속 복합 산화물 형태의 양극 활물질을 수득하기 위한 단계로서, 450 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하의 온도에서 실시될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the calcination in the step (S20) is a step for obtaining a positive electrode active material in the form of a lithium transition metal complex oxide by oxidizing the precursor powder obtained by the drying, at a temperature of 450°C or more and 1,000°C. It can be carried out at temperatures below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소성은 450 ℃ 이상, 500 ℃ 이상, 550 ℃ 이상, 600 ℃ 이상, 650 ℃ 이상, 700 ℃ 이상, 750 ℃ 이상, 800 ℃ 이상, 850 ℃ 이상, 900 ℃ 이상, 또는 950 ℃ 이상의 온도에서 실시될 수 있고, 또한, 1,000 ℃ 이하, 950 ℃ 이하, 또는 900 ℃ 이하의 온도에서 실시될 수 있다. 또한, 상기 소성은 1차 소성 및 2차 소성 등과 같이, 복수의 단계로 나누어 실시될 수 있고, 이 때, 1차 소성 보다 2차 소성이 높은 온도에서 실시될 수 있다. 더욱 구체적인 예로, 상기 소성은 450 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 온도에서 1차 소성, 800 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하의 온도에서 2차 소성으로 나누어 실시될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the firing is performed at 450°C or higher, 500°C or higher, 550°C or higher, 600°C or higher, 650°C or higher, 700°C or higher, 750°C or higher, 800°C or higher, 850°C or higher, and 900°C. It may be carried out at a temperature of 950°C or higher, and may also be carried out at a temperature of 1,000°C or lower, 950°C or lower, or 900°C or lower. In addition, the firing may be carried out in a plurality of stages, such as primary firing and secondary firing, and at this time, the secondary firing may be carried out at a higher temperature than the primary firing. As a more specific example, the firing may be divided into primary firing at a temperature of 450°C or higher and 600°C or lower, and secondary firing at a temperature of 800°C or higher and 1,000°C or lower.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소성은 1 시간 이상 24 시간 이하로 실시될 수 있고, 구체적인 예로, 1 시간 이상, 2 시간 이상, 3 시간 이상, 4 시간 이상, 또는 5 시간 이상으로 실시될 수 있고, 또한, 24 시간 이하, 22 시간 이하, 20 시간 이하, 18 시간, 이하, 16 시간 이하, 14 시간 이하, 또는 12 시간 이하로 실시될 수 있다. 또한, 상기 소성이 1차 소성 및 2차 소성 등과 같이, 복수의 단계로 나누어 실시되는 경우, 1차 소성 보다 2차 소성이 더 긴 시간 동안 실시될 수 있다. 더욱 구체적인 예로, 상기 소성은 1 시간 이상 10 시간 이하의 시간 동안 1차 소성, 8 시간 이상 24 시간 이하의 시간 동안 2차 소성으로 나누어 실시될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the firing may be carried out for 1 hour or more and 24 hours or less, and as a specific example, may be carried out for 1 hour or more, 2 hours or more, 3 hours or more, 4 hours or more, or 5 hours or more. It can also be carried out for 24 hours or less, 22 hours or less, 20 hours or less, 18 hours or less, 16 hours or less, 14 hours or less, or 12 hours or less. Additionally, when the firing is divided into a plurality of stages, such as primary firing and secondary firing, the secondary firing may be carried out for a longer time than the primary firing. As a more specific example, the firing may be divided into primary firing for a period of time between 1 hour and 10 hours and secondary firing for a period of between 8 hours and 24 hours.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 제조방법은 앞서 기재한 바와 같이, (S10) 단계에서 리튬 원료 물질과, 전이금속 전구체를 혼합하여 합성 용액을 형성하는 단일 공정 합성(one pot synthesis)으로 실시되는 것일 수 있고, 이에 따라, 1차 입자의 크기가 1 ㎛ 이상이면서도, 층상 구조에 스피넬 구조가 삽입되어, 이를 포함하는 리튬이차전지의 초기 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as described above, the method for producing the positive electrode active material is a one pot synthesis in which a lithium raw material and a transition metal precursor are mixed in step (S10) to form a synthesis solution. It may be carried out, and accordingly, while the size of the primary particle is 1 ㎛ or more, the spinel structure is inserted into the layered structure, and the initial efficiency and stability of the lithium secondary battery containing it can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 제조방법에 따라 제조된 양극 활물질은 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 스피넬 구조는 상기 (S10) 단계에서 혼합되는 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체의 비율을 조절함으로써 형성시킬 수 있다. 즉, 상기 스피넬 구조는 전구체 합성 시, 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체의 조성에 따라 결정될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 (S10) 단계에 따른 혼합 시, 리튬 원료 물질의 비율이 적은 경우, 상기 (S20) 단계의 소성 시 스피넬 구조가 형성되게 된다. 그러나, 리튬 원료 물질의 비율을 과다하게 낮추면 스피넬 구조의 비율이 증가하게 되고, 리튬 원료 물질의 비율을 과다하게 높이면 스피넬 구조가 형성되지 않게 된다. 따라서, 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 형성하기 위해서는 (S10) 단계에 따른 혼합 시, 리튬 원료 물질의 비율을 적절히 조절할 필요가 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode active material manufactured according to the positive electrode active material manufacturing method includes a lithium transition metal complex oxide containing lithium, nickel, and manganese, and the lithium transition metal complex oxide has a spinel structure and a layered structure. It may include both structures at the same time. Here, the spinel structure can be formed by adjusting the ratio of the lithium raw material mixed in step (S10) and the transition metal precursor including a nickel precursor and a manganese precursor. That is, the spinel structure may be determined depending on the composition of the transition metal precursor including lithium raw material, nickel precursor, and manganese precursor during precursor synthesis. As a specific example, when mixing in step (S10), if the proportion of lithium raw material is small, a spinel structure is formed during firing in step (S20). However, if the ratio of the lithium raw material is excessively reduced, the ratio of the spinel structure increases, and if the ratio of the lithium raw material is excessively increased, the spinel structure is not formed. Therefore, in order to form a lithium transition metal complex oxide containing both a spinel structure and a layered structure, but containing an excessive amount of the layered structure compared to the spinel structure, it is necessary to appropriately adjust the ratio of the lithium raw material when mixing in step (S10). there is.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계에서 투입되는 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체 사이의 몰비는 상기 화학식 3으로 표시되는 ICP로 측정된 평균 조성의 몰비와 동일할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 리튬 원료 물질의 몰 비율은, 1.12 초과, 1.121 이상, 1.122 이상, 1.123 이상, 1.124 이상, 또는 1.125 이상일 수 있고, 또한, 1.14 미만, 1.139 이하, 1.138 이하, 1.137 이하, 1.136 이하, 또는 1.135 이하일 수 있고, 상기 니켈 전구체의 몰 비율은, 0.300 초과, 0.301 이상, 0.302 이상, 0.303 이상, 0.304 이상, 0.305 이상, 0.306 이상, 0.307 이상, 0.308 이상, 또는 0.310 이상일 수 있고, 또한, 0.320 미만, 0.319 이하, 0.318 이하, 0.317 이하, 또는 0.316 이하일 수 있으며, 상기 망간 전구체의 몰 비율은 0.545 초과, 0.546 이상, 0.547 이상, 0.548 이상, 0.549 이상, 또는 0.550 이상일 수 있고, 또한, 0.570 미만, 0.569 이하, 0.568 이하, 0.567 이하, 0.566 이하, 0.565 이하, 0.564 이하, 0.563 이하, 0.562 이하, 0.561 이하, 또는 0.560 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the molar ratio between the lithium raw material introduced in the step (S10) and the transition metal precursor including the nickel precursor and the manganese precursor is the average composition measured by ICP represented by Formula 3 above. It may be the same as the molar ratio. As a specific example, the molar ratio of the lithium raw material may be greater than 1.12, greater than 1.121, greater than 1.122, greater than 1.123, greater than 1.124, or greater than 1.125, and may also be less than 1.14, less than 1.139, less than 1.138, less than 1.137, less than 1.136, Or it may be 1.135 or less, and the molar ratio of the nickel precursor may be greater than 0.300, 0.301 or greater, 0.302 or greater, 0.303 or greater, 0.304 or greater, 0.305 or greater, 0.306 or greater, 0.307 or greater, 0.308 or greater, or 0.310 or greater, and may be 0.320 or greater. may be less than 0.319, 0.318 or less, 0.317 or less, or 0.316 or less, and the molar ratio of the manganese precursor may be greater than 0.545, 0.546 or more, 0.547 or more, 0.548 or more, 0.549 or more, or 0.550 or more, and may also be less than 0.570, It may be 0.569 or less, 0.568 or less, 0.567 or less, 0.566 or less, 0.565 or less, 0.564 or less, 0.563 or less, 0.562 or less, 0.561 or less, or 0.560 or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 앞서 기재한 바와 같이, 상기 스피넬 구조와 층상 구조는 동시에 합성되는 것일 수 있고, 구체적으로, 상기 (S10) 단계에 의해 형성된 전구체에 대해 상기 (S20) 단계의 건조 및 소성을 실시함으로써 동시에 합성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as described above, the spinel structure and the layered structure may be synthesized simultaneously, and specifically, the precursor formed in the (S10) step is dried in the (S20) step. and baking.

양극anode

본 발명은 상기 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다.The present invention provides a positive electrode containing the above positive electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극은 양극 집전체, 상기 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함하는 것일 수 있고, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer may include the positive electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 집전체는 전도성이 높은 금속을 포함할 수 있으며, 양극 활물질층이 용이하게 접착하되, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 양극 집전체는 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode current collector may include a highly conductive metal, and the positive electrode active material layer is easily adhered, but is not particularly limited as long as it is not reactive within the voltage range of the battery. The positive electrode current collector may be, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or an aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. Additionally, the positive electrode current collector may typically have a thickness of 3 ㎛ to 500 ㎛, and fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesion of the positive electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 활물질과 함께, 필요에 따라 선택적으로 도전재, 및 바인더를 포함할 수 있다. 이때 상기 양극 활물질은 양극 활물질층 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 99 중량%, 보다 구체적으로는 85 중량% 내지 98.5중량%의 ?t량으로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 우수한 용량 특성을 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode active material layer may optionally include a conductive material and a binder along with the positive electrode active material. At this time, the positive electrode active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight, more specifically 85% to 98.5% by weight, based on the total weight of the positive electrode active material layer, and can exhibit excellent capacity characteristics within this range. there is.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 탄소나노튜브 등의 도전성 튜브; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the conductive material is used to provide conductivity to the electrode, and can be used without particular limitation as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity in the battery being constructed. Specific examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and carbon fiber; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Or conductive polymers such as polyphenylene derivatives, etc., of which one type alone or a mixture of two or more types may be used. The conductive material may be included in an amount of 0.1% to 15% by weight based on the total weight of the positive electrode active material layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethymethaxrylate), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리아크릴산(poly acrylic acid), 및 이들의 수소를 Li, Na, 또는 Ca로 치환된 고분자, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder serves to improve adhesion between positive electrode active material particles and adhesion between the positive active material and the current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylalcohol, polyacrylonitrile, and polymethylmethane. Crylate (polymethymethaxrylate), carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene- Diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluoroelastomer, polyacrylic acid, and polymers whose hydrogens are substituted with Li, Na, or Ca, or various copolymers thereof Combinations, etc. may be mentioned, and one type of these may be used alone or a mixture of two or more types may be used. The binder may be included in an amount of 0.1% by weight to 15% by weight based on the total weight of the positive electrode active material layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극은 상기한 양극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극은, 상기한 양극 활물질 및 필요에 따라 선택적으로 바인더, 도전재, 및 분산제를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 양극 활물질층 형성용 조성물을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조하거나, 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode can be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method except for using the positive electrode active material described above. Specifically, the positive electrode is prepared by dissolving or dispersing the positive electrode active material and optionally a binder, a conductive material, and a dispersant in a solvent, and the composition for forming a positive active material layer is applied to the positive electrode current collector and then dried. and rolling, or by casting the composition for forming the positive electrode active material layer on a separate support and then peeling from this support and laminating the film obtained on the positive electrode current collector.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재, 바인더, 및 분산제를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극 제조를 위한 도포시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.According to one embodiment of the present invention, the solvent may be a solvent commonly used in the art, such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, and N-methylpyrrolidone. (NMP), dimethylformamide (DMF), acetone, or water, among which one type alone or a mixture of two or more types may be used. The amount of the solvent used is to dissolve or disperse the positive electrode active material, conductive material, binder, and dispersant in consideration of the application thickness and manufacturing yield of the slurry, and to have a viscosity capable of exhibiting excellent thickness uniformity when applied for subsequent positive electrode production. That's enough.

리튬이차전지Lithium secondary battery

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

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬이차전지는 상기 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 리튬이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium secondary battery includes the positive electrode; cathode; It may include a separator and an electrolyte interposed between the anode and the cathode. Additionally, the lithium secondary battery may optionally further include a battery container that accommodates the electrode assembly of the positive electrode, negative electrode, and separator, and a sealing member that seals the battery container.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer located on the negative electrode current collector.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, plastic. Surface treatment of carbon, copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. In addition, the negative electrode current collector may typically have a thickness of 3 ㎛ to 500 ㎛, and like the positive electrode current collector, fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to strengthen the bonding force of the negative electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode active material layer may optionally include a binder and a conductive material along with the negative electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0<β<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또한, 탄소재료는 저결정성 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시 흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbonfiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. 상기 음극 활물질은 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used as the negative electrode active material. Specific examples include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, and amorphous carbon; Metallic compounds that can be alloyed with lithium, such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloy, Sn alloy, or Al alloy; Metal oxides that can dope and undope lithium, such as SiOβ (0<β<2), SnO 2 , vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; Alternatively, a composite containing the above-described metallic compound and a carbonaceous material, such as a Si-C composite or Sn-C composite, may be used, and any one or a mixture of two or more of these may be used. Additionally, a metallic lithium thin film may be used as the negative electrode active material. Additionally, the carbon material may include both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon. Representative examples of low-crystalline carbon include soft carbon and hard carbon, and high-crystalline carbon includes amorphous, plate-shaped, flaky, spherical, or fibrous natural graphite, artificial graphite, and Kish graphite. graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbonfiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum or coal tar pitch derived High-temperature calcined carbon such as cokes is a representative example. The negative electrode active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the negative electrode active material layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층의 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder of the negative electrode active material layer is a component that assists in bonding between the conductive material, the active material, and the current collector, and is typically contained in the amount of 0.1% by weight to 10% by weight based on the total weight of the negative electrode active material layer. is added. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, and polytetra. Examples include fluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluorine rubber, and various copolymers thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층의 도전재는 음극활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the conductive material of the negative electrode active material layer is a component to further improve the conductivity of the negative electrode active material, and is contained in an amount of 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, based on the total weight of the negative electrode active material layer. may be added. These conductive materials are not particularly limited as long as they have conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; fluorinated carbon; Metal powders such as aluminum and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 활물질층 형성용 조성물을 도포하고 건조함으로써 제조되거나, 또는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode is manufactured by applying and drying a composition for forming a negative electrode active material layer prepared by dissolving or dispersing the negative electrode active material and optionally the binder and the conductive material in a solvent on the negative electrode current collector, or Alternatively, it can be manufactured by casting the composition for forming the negative electrode active material layer on a separate support and then peeling off the support and laminating the film obtained on the negative electrode current collector.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또한 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또한, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ions to move. It can be used without particular restrictions as long as it is normally used as a separator in a lithium secondary battery, and in particular, it can be used for ion movement in the electrolyte. It is desirable to have low resistance and excellent electrolyte moisturizing ability. Specifically, porous polymer films, for example, porous polymer films made of polyolefin polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or these. A laminated structure of two or more layers may be used. In addition, conventional porous nonwoven fabrics, for example, nonwoven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, etc., may be used. Additionally, a coated separator containing ceramic components or polymer materials may be used to ensure heat resistance or mechanical strength, and may optionally be used in a single-layer or multi-layer structure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질로는 리튬 이차 전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrolyte may include an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte that can be used when manufacturing a lithium secondary battery. It is not limited to these. As a specific example, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent includes ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; Ether-based solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; Ketone-based solvents such as cyclohexanone; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) ), carbonate-based solvents such as; Alcohol-based solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a straight-chain, branched or ring-structured hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms and may include a double bond aromatic ring or ether bond); Amides such as dimethylformamide; Dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Alternatively, sulfolane, etc. may be used. Among these, carbonate-based solvents are preferable, and cyclic carbonates (e.g., ethylene carbonate or propylene carbonate, etc.) with high ionic conductivity and high dielectric constant that can improve the charging and discharging performance of the battery, and low-viscosity linear carbonate-based compounds ( For example, ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.) are more preferable.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬염은 리튬 이차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있고, 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 M 내지 2.0 M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium salt can be used without particular limitation as long as it is a compound that can provide lithium ions used in lithium secondary batteries. Specifically, the anions of the lithium salt include F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - , and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - It may be at least one selected from the group consisting of, The lithium salt is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAl0 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiCl, LiI, or LiB(C 2 O 4 ) 2 may be used. The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 M to 2.0 M. When the concentration of lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so excellent electrolyte performance can be achieved and lithium ions can move effectively.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in addition to the electrolyte components, the electrolyte contains halo such as difluoroethylene carbonate for the purpose of improving battery life characteristics, suppressing battery capacity reduction, and improving battery discharge capacity. Alkylene carbonate compounds, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexanoic acid triamide, nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazoli One or more additives such as dinon, N,N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, or aluminum trichloride may be further included. At this time, the additive may be included in an amount of 0.1% to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지는 우수한 용량 특성, 출력 특성 및 수명 특성을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 전기자동차(electric vehicle, EV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다.Since the lithium secondary battery containing the positive electrode active material according to the present invention stably exhibits excellent capacity characteristics, output characteristics, and lifespan characteristics, it is used in portable devices such as mobile phones, laptop computers, and digital cameras, and hybrid electric vehicles. It is useful in the field of electric vehicles such as HEV) and electric vehicles (EV).

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

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

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

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the battery module or battery pack includes a power tool; Electric vehicles, including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV); Alternatively, it can be used as a power source for any one or more mid- to large-sized devices among power storage systems.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예Example

실시예 1 Example 1

리튬 아세테이트 2 수화물(CH3COOLi·2H2O), 니켈 아세테이트 4 수화물(Ni(CH3COO)2·4H2O) 및 망간 아세테이트 4 수화물(Mn(CH3COO)2·4H2O)을 리튬:니켈:망간의 몰 비율이 1.13:0.316:0.550이 되도록 이온교환수에 투입하고, 80 ℃의 온도에서 교반하면서 합성 용액을 형성하였다. 이 때, 리튬은 소성 시 휘발하므로, 상기 합성 용액 형성 시, 리튬과 전이금속 사이의 몰비를 유지시키기 위해 리튬을 전이금속의 몰비 1을 기준으로 0.05 몰비를 과량 투입하였다. 교반이 충분히 완료된 후, 분무 건조 장치의 입구 온도 150 ℃에서 분무 건조를 실시하여, 건조품을 수득하였다. 상기 수득한 건조품을 450 ℃에서 5 시간 동안 1차 소성을 실시하고, 이어서 900 ℃에서 12 시간 동안 2차 소성을 실시하여, 양극 활물질을 제조하였다.Lithium acetate dihydrate (CH 3 COOLi.2H 2 O), nickel acetate tetrahydrate (Ni(CH3COO) 2.4H 2 O) and manganese acetate tetrahydrate ( Mn (CH3COO) 2.4H 2 O) were prepared by lithium:nickel: Manganese was added to ion-exchanged water so that the molar ratio was 1.13:0.316:0.550, and a synthetic solution was formed while stirring at a temperature of 80°C. At this time, lithium volatilizes during firing, so when forming the synthetic solution, lithium was added in an excessive amount of 0.05 molar ratio based on the molar ratio of the transition metal to 1 to maintain the molar ratio between lithium and the transition metal. After stirring was sufficiently completed, spray drying was performed at an inlet temperature of 150°C of the spray drying device, and a dried product was obtained. The dried product obtained above was heated at 450°C for 5 days. A positive electrode active material was manufactured by performing primary firing for 12 hours, followed by secondary firing at 900°C for 12 hours.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서, 2차 소성을 950 ℃에서 12 시간 동안 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 양극 활물질을 제조하였다.A positive electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the secondary calcination was performed at 950° C. for 12 hours.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서, 리튬 아세테이트 2 수화물(CH3COOLi·2H2O), 니켈 아세테이트 4 수화물(Ni(CH3COO)2·4H2O) 및 망간 아세테이트 4 수화물(Mn(CH3COO)2·4H2O)을 리튬:니켈:망간의 몰 비율이 1.17:0.283:0.543이 되도록 이온교환수에 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 양극 활물질을 제조하였다.In Example 1, lithium acetate dihydrate (CH 3 COOLi.2H 2 O), nickel acetate tetrahydrate (Ni(CH3COO) 2.4H 2 O), and manganese acetate tetrahydrate (Mn(CH3COO) 2.4H 2 O) ) was added to ion-exchanged water so that the molar ratio of lithium:nickel:manganese was 1.17:0.283:0.543, and a positive electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서, 리튬 아세테이트 2 수화물(CH3COOLi·2H2O), 니켈 아세테이트 4 수화물(Ni(CH3COO)2·4H2O) 및 망간 아세테이트 4 수화물(Mn(CH3COO)2·4H2O)을 리튬:니켈:망간의 몰 비율이 1.13:0.298:0.571이 되도록 이온교환수에 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 양극 활물질을 제조하였다.In Example 1, lithium acetate dihydrate (CH 3 COOLi.2H 2 O), nickel acetate tetrahydrate (Ni(CH3COO) 2.4H 2 O), and manganese acetate tetrahydrate (Mn(CH3COO) 2.4H 2 O) ) was added to ion-exchanged water so that the molar ratio of lithium:nickel:manganese was 1.13:0.298:0.571, and a positive electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1.

실험예Experiment example

실험예 1: 1차 입자 크기 분석Experimental Example 1: Primary particle size analysis

실시예 1에서 제조된 양극 활물질에 대해 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 후방 산란(back scattered) 방식으로 5 kV로 촬영하여 도 1에 나타내었다.The positive electrode active material prepared in Example 1 was photographed at 5 kV using a back scattered method using a scanning electron microscope (SEM), and is shown in FIG. 1.

도 1로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 양극 활물질은 1차 입자 크기가 1 ㎛ 이상인 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from Figure 1, the positive electrode active material manufactured according to the present invention was confirmed to have a primary particle size of 1 ㎛ or more.

실험예 2: XRD 분석Experimental Example 2: XRD analysis

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 양극 활물질에 대해, XRD 측정 후, 각 XRD 데이터를 도 2에 나타내었다.For each positive electrode active material prepared in the above examples and comparative examples, after XRD measurement, each XRD data is shown in FIG. 2.

이때, 상기 XRD는 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 양극 활물질 분말에서 양극 활물질 입자 2 g 내지 3 g을 채취하여, Cu-Kα선(파장 1.54 Å)을 이용하여 가속전압 40 kV/40 mA에서 0.2 °/sec의 스캔 속도로 15 ° 내지 90 °의 2θ 범위에서 X선 회절 분석방법으로 측정하였다.At this time, the XRD was performed by collecting 2 g to 3 g of positive electrode active material particles from each positive active material powder prepared in the examples and comparative examples, and using Cu-Kα line (wavelength 1.54 Å) at an acceleration voltage of 40 kV/40. Measurements were made using X-ray diffraction analysis in a 2θ range of 15° to 90° at a scan rate of 0.2°/sec at mA.

또한, XRD 데이터에 대해 BRUKER社의 TOPAS 소프트웨어를 이용한 리트벨트 분석을 통해, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 양극 활물질에 대해 스피넬 구조의 함량과 층상 구조의 함량을 계산하여, 하기 표 1에 나타내었다.In addition, through Rietveld analysis using BRUKER's TOPAS software on the shown in

XRD로 측정된 데이터는 상대적인 값으로 측정 장치 및 조건에 따라 변동될 수 있으나, 피크 강도 사이의 비율은 절대적인 값으로 측정 장치 및 조건에 따라 변동되지 않는다.Data measured by XRD are relative values and may vary depending on the measuring device and conditions, but the ratio between peak intensities is an absolute value and does not change depending on the measuring device and conditions.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 스피넬 구조 함량(%)Spinel structure content (%) 42.8742.87 42.8742.87 -- 53.0553.05 층상 구조 함량(%)Layered structure content (%) 57.1357.13 57.1357.13 100.00100.00 46.9546.95

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 및 2의 양극 활물질은 스피넬 구조와 층상 구조가 동시에 형성된 것은 물론, 합성 용액 형성 시, 리튬 원료 물질의 비율을 조절을 통해 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 2는 2차 소성 시 온도에 차이가 있음에도, 동일한 비율로 리튬 원료 물질을 포함하여 동일한 방법으로 전구체를 제조함으로 인해, 스피넬 구조와 층상 구조의 함량이 동일하게 나타난 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 prepared according to the present invention not only formed a spinel structure and a layered structure simultaneously, but also formed a spinel structure by controlling the ratio of lithium raw materials when forming the synthetic solution. It was confirmed that it contained an excessive amount of contrast layered structure. In addition, in Examples 1 and 2, although there was a difference in temperature during the secondary calcination, it was confirmed that the contents of the spinel structure and the layered structure were the same because the precursor was manufactured in the same way by including lithium raw materials in the same ratio. there was.

반면, 비교예 1의 경우, 리튬 원료 물질의 비율이 실시예 1 및 2 보다 과다하게 높아 스피넬 구조가 전혀 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1, it was confirmed that the ratio of lithium raw material was excessively higher than that of Examples 1 and 2, so that no spinel structure was formed at all.

또한, 비교예 2의 경우, 리튬 원료 물질의 비율이 실시예 1 및 2 보다 낮아 오히려 스피넬 구조가 층상 구조 보다 과량으로 형성된 것을 확인할 수 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 2, the ratio of lithium raw material was lower than that of Examples 1 and 2, so it was confirmed that the spinel structure was formed in excess of the layered structure.

실험예 3: ICP 분석Experimental Example 3: ICP analysis

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 양극 활물질을 0.1 g씩 취한 후, 0.1 M 염산 1.5 ml를 가하고, 80 ℃로 가열하여 양극 활물질을 용해시켰다. 이 후, 과산화수소수를 소량 첨가하여 양극 활물질을 완전히 용해시켜 용액을 제조하였다. 이어서, 이온 교환수로 상기 용액의 총 부피가 30 ml가 되도록 희석하고, 이를 다시 10 배 희석하여 분석 시료를 준비하였다. ICP 장치를 이용하여, 상기 분석 시료에 존재하는 구성 원소의 비율을 측정하고, 리튬, 니켈 및 망간의 원소의 비율을 하기 표 2에 나타내었다.After taking 0.1 g of each positive electrode active material prepared in the above Examples and Comparative Examples, 1.5 ml of 0.1 M hydrochloric acid was added and heated to 80° C. to dissolve the positive electrode active material. Afterwards, a small amount of hydrogen peroxide was added to completely dissolve the positive electrode active material to prepare a solution. Subsequently, the solution was diluted with ion-exchanged water so that the total volume was 30 ml, and this was diluted again 10 times to prepare an analysis sample. Using an ICP device, the ratio of constituent elements present in the analysis sample was measured, and the ratios of elements of lithium, nickel, and manganese are shown in Table 2 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 LiLi 1.131.13 1.131.13 1.171.17 1.131.13 NiNi 0.3160.316 0.3160.316 0.2830.283 0.2980.298 MnMn 0.5500.550 0.5500.550 0.5430.543 0.5710.571

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, ICP 분석 결과, 실시예 및 비교예에 따라 합성 용액 형성 시, 조절된 몰비에 따른 리튬 전이금속 복합 산화물인 양극 활물질이 제조된 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, as a result of ICP analysis, it was confirmed that a positive electrode active material, which is a lithium transition metal complex oxide, was prepared according to a controlled molar ratio when forming a synthetic solution according to Examples and Comparative Examples.

실험예 4: 코인형 반쪽전지 제조 및 용량 특성 평가Experimental Example 4: Coin-type half-cell manufacturing and capacity characteristic evaluation

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 양극 활물질 92.5 중량%, 도전재로 Super P 3.0 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 4.5 중량%를 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 양극 슬러리를 알루미늄 집전체의 일면에 도포한 후, 130 ℃에서 건조 후, 압연하여 양극을 제조하였다.92.5% by weight of the positive electrode active material prepared in the above examples and comparative examples, 3.0% by weight of Super P as a conductive material, and 4.5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) solvent. A positive electrode slurry was prepared. The prepared positive electrode slurry was applied to one side of an aluminum current collector, dried at 130°C, and rolled to prepare a positive electrode.

음극으로 리튬 금속 전극을 사용하고, 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조하였다. 이를 전지 케이스 내부에 위치시키고 에틸렌카보네이트(EC):에틸메틸카보네이트(EMC):디에틸카보네이트(DEC)를 3:4:3의 부피비로 혼합한 유기 용매에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 주액하여 코인형 반쪽전지를 제조하였다.An electrode assembly was manufactured using a lithium metal electrode as a negative electrode and a porous polyethylene separator between the positive and negative electrodes. Place it inside the battery case and inject an electrolyte solution in which 1 M LiPF 6 is dissolved in an organic solvent mixed with ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC): diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 3:4:3. A coin-type half cell was manufactured.

상기 제조된 실시예 및 비교예의 양극 활물질을 포함하는 코인형 반쪽전지를 이용하여, 45 ℃에서 0.1 C 정전류로 4.65 V까지 충전한 후, 0.1 C로 2.0 V까지 방전하여, 활성화 공정(formation)을 실시하고, 이 때의 충전 및 방전 용량을 측정하였다.Using the coin-type half-cell containing the positive electrode active material of the examples and comparative examples prepared above, charging to 4.65 V at 0.1 C constant current at 45 ° C, and then discharging to 2.0 V at 0.1 C, performed an activation process (formation). This was carried out, and the charging and discharging capacities at this time were measured.

이어서, 25 ℃에서 0.1 C 정전류로 4.4 V까지 충전한 후, 0.1 C로 2.5 V까지 방전하여, 초기 충전 및 방전 용량을 측정하였다.Subsequently, the battery was charged to 4.4 V at 0.1 C constant current at 25°C, and then discharged to 2.5 V at 0.1 C to measure the initial charge and discharge capacity.

이어서, 25 ℃에서 0.33 C 정전류로 4.4 V까지 충전한 후, 0.33 C로 2.5 V까지 방전하는 사이클을 1 사이클로하여, 총 50 사이클의 충전 및 방전을 반복하고, 충전 및 방전 용량을 측정한 후, 초기 충전 및 방전 용량 대비 용량 유지율을 측정하였다.Subsequently, after charging to 4.4 V at 0.33 C constant current at 25 ° C, one cycle of discharging to 2.5 V at 0.33 C was repeated for a total of 50 cycles of charging and discharging, and after measuring the charging and discharging capacity, The capacity maintenance rate was measured compared to the initial charge and discharge capacity.

각 단계에서 측정된 충전 및 방전 용량 및 용량 유지율을 하기 표 3에 나타내었다.The charging and discharging capacity and capacity maintenance rate measured at each stage are shown in Table 3 below.

구분division 활성화 공정activation process 초기 충전 및 방전Initial charge and discharge 용량 유지율
(%)
Capacity maintenance rate
(%)
충전 용량
(mAh/g)
charging capacity
(mAh/g)
방전 용량
(mAh/g)
discharge capacity
(mAh/g)
효율
(%)
efficiency
(%)
충전 용량
(mAh/g)
charging capacity
(mAh/g)
방전 용량
(mAh/g)
discharge capacity
(mAh/g)
효율
(%)
efficiency
(%)
실시예 1Example 1 267.87267.87 214.85214.85 80.2180.21 175.5175.5 168.17168.17 95.8295.82 96.0896.08 실시예 2Example 2 291.92291.92 241.71241.71 82.8082.80 189.47189.47 168.11168.11 88.7388.73 96.0896.08 비교예 1Comparative Example 1 279.81279.81 207.69207.69 74.2374.23 167.78167.78 150.96150.96 89.9789.97 95.7395.73 비교예 2Comparative Example 2 242.53242.53 179.87179.87 74.1774.17 126.25126.25 121.72121.72 96.4196.41 92.1192.11

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 및 2의 양극 활물질은, 리튬 전이금속 산화물이 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하고, 1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 것으로부터, 활성화 공정 시 충방전 용량 및 효율은 물론, 활성화 이후 초기 충방전 시 용량의 저하를 감소시키면서도, 효율이 우수하고, 용량 유지율도 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 3, in the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 prepared according to the present invention, the lithium transition metal oxide contains both a spinel structure and a layered structure, but contains an excessive amount of the layered structure compared to the spinel structure, Since the average particle diameter of the primary particles was 1 ㎛ or more, it was confirmed that the charge and discharge capacity and efficiency during the activation process were reduced, as well as the decrease in capacity during the initial charge and discharge after activation, while the efficiency was excellent and the capacity maintenance rate was also excellent. .

반면, 비교예 1의 양극 활물질은, 리튬 전이금속 산화물이 스피넬 구조를 포함하지 않음으로 인해, 활성화 공정 시 방전 용량이 급격하게 저하되어 효율이 저하되고, 활성화 이후 초기 충방전 시 용량이 급격하게 저하된 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the positive electrode active material of Comparative Example 1, since the lithium transition metal oxide does not contain a spinel structure, the discharge capacity rapidly decreases during the activation process, resulting in a decrease in efficiency, and the capacity rapidly decreases during the initial charge and discharge after activation. I was able to confirm that it was done.

또한, 비교예 2의 양극 활물질은, 리튬 전이금속 산화물이 스피넬 구조를 과량으로 포함함으로 인해, 오히려 층상 구조에 따른 충방전 용량을 충분히 확보할 수 없어, 활성화 공정 시는 물론, 활성화 이후 초기 충방전 시 모두 용량이 현저히 저하되고, 용량 유지율도 열악한 것을 확인할 수 있었다.In addition, the positive electrode active material of Comparative Example 2 cannot secure sufficient charge and discharge capacity according to the layered structure because the lithium transition metal oxide contains an excessive amount of spinel structure, resulting in initial charge and discharge not only during the activation process but also after activation. In all cases, it was confirmed that the capacity was significantly reduced and the capacity maintenance rate was poor.

이와 같은 결과로부터, 본 발명의 양극 활물질은 단일 공정 합성으로 제조되어, 1차 입자의 크기가 1 ㎛ 이상이면서도, 층상 구조에 스피넬 구조가 삽입되어, 이를 포함하는 리튬이차전지의 초기 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.From these results, the positive electrode active material of the present invention is manufactured through a single process synthesis, and the size of the primary particle is 1 ㎛ or more, and the spinel structure is inserted into the layered structure, improving the initial efficiency and stability of the lithium secondary battery containing it. It was confirmed that improvements could be made.

Claims (15)

리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고,
상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며,
1차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상인 양극 활물질.
Contains a lithium transition metal complex oxide containing lithium, nickel, and manganese,
The lithium transition metal complex oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but contains an excess of the layered structure compared to the spinel structure,
A positive electrode active material with an average primary particle diameter of 1 ㎛ or more.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 복수 개의 1차 입자가 응집된 2차 입자인 양극 활물질.
According to paragraph 1,
The positive electrode active material is a secondary particle in which a plurality of primary particles are aggregated.
제1항에 있어서,
상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 리트벨트 분석으로 확인된 스피넬 구조를 30 % 이상 50 % 미만의 함량으로 포함하고, 층상 구조를 50 % 초과 70 % 이하의 함량으로 포함하는 것인 양극 활물질.
According to paragraph 1,
The lithium transition metal complex oxide is a positive electrode active material containing a spinel structure confirmed by Rietveld analysis in an amount of 30% to 50% and a layered structure in an amount of more than 50% to 70% or less.
제1항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질:
[화학식 1]
LiNiaMnbO4
상기 화학식 1에서, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2이다.
According to paragraph 1,
The positive electrode active material in which the spinel-structured lithium transition metal complex oxide has an average composition represented by the following Chemical Formula 1:
[Formula 1]
LiNi a Mn b O 4
In Formula 1, 0.4<a<0.6, 1.4<b<1.6, a+b=2.
제1항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬 전이금속 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질:
[화학식 2]
LixNiyMnzO2
상기 화학식 2에서, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2이다.
According to paragraph 1,
The layered structure of the lithium transition metal composite oxide is a positive electrode active material having an average composition represented by the following formula (2):
[Formula 2]
LixNiyMnzO2 _ _ _
In Formula 2, 1.1<x<1.3, 0.1<y<0.3, 0.5<z<0.7, x+y+z=2.
제1항에 있어서,
상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 ICP로 측정된 하기 화학식 3으로 표시되는 평균 조성을 갖는 것인 양극 활물질:
[화학식 3]
LimNinMnoO2
상기 화학식 3에서, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, 1.98<m+n+o<2.02이다.
According to paragraph 1,
The lithium transition metal complex oxide is a positive electrode active material having an average composition represented by the following formula 3 as measured by ICP:
[Formula 3]
Li m Ni n M n o O 2
In Formula 3, 1.12<m<1.14, 0.300<n<0.320, 0.545<o<0.570, 1.98<m+n+o<2.02.
제1항에 있어서,
상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 코발트를 포함하지 않는 것인 양극 활물질.
According to paragraph 1,
A positive electrode active material in which the lithium transition metal complex oxide does not contain cobalt.
수계 용매 중에서, 리튬 원료 물질과, 니켈 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 전이금속 전구체를 25 ℃ 이상 100 ℃ 이하의 온도에서 혼합하여 합성 용액을 형성하는 단계(S10); 및
상기 (S10) 단계에서 형성된 합성 용액을 건조하고 소성하는 단계(S20)를 포함하는 양극 활물질 제조방법.
Forming a synthetic solution by mixing a lithium raw material and a transition metal precursor including a nickel precursor and a manganese precursor in an aqueous solvent at a temperature of 25°C or more and 100°C or less (S10); and
A method of producing a positive electrode active material including the step (S20) of drying and calcining the synthetic solution formed in step (S10).
제8항에 있어서,
상기 (S20) 단계의 건조는 분무 건조로 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법.
According to clause 8,
A method of manufacturing a positive electrode active material in which the drying in step (S20) is carried out by spray drying.
제9항에 있어서,
상기 분무 건조 시, 분무 건조 장치의 입구 온도 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 것인 양극 활물질 제조방법.
According to clause 9,
A method of producing a positive electrode active material, wherein during the spray drying, the inlet temperature of the spray drying device is 100°C or more and 200°C or less.
제8항에 있어서,
상기 (S20) 단계의 소성은 450 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하의 온도에서 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법.
According to clause 8,
A method for producing a positive electrode active material, wherein the firing in the step (S20) is performed at a temperature of 450 ℃ or more and 1,000 ℃ or less.
제8항에 있어서,
상기 양극 활물질 제조방법은 단일 공정 합성(one pot synthesis)으로 실시되는 것인 양극 활물질 제조방법.
According to clause 8,
The method of manufacturing a positive electrode active material is carried out through one pot synthesis.
제8항에 있어서,
상기 양극 활물질 제조방법에 따라 제조된 양극 활물질은 리튬과, 니켈 및 망간을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고,
상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 스피넬 구조와 층상 구조를 동시에 포함하되, 스피넬 구조 대비 층상 구조를 과량으로 포함하며,
상기 스피넬 구조와 층상 구조는 동시에 합성되는 것인 양극 활물질 제조방법.
According to clause 8,
The positive electrode active material manufactured according to the above positive electrode active material manufacturing method includes lithium, lithium transition metal complex oxide containing nickel, and manganese,
The lithium transition metal complex oxide includes both a spinel structure and a layered structure, but contains an excess of the layered structure compared to the spinel structure,
A method of manufacturing a positive electrode active material in which the spinel structure and the layered structure are synthesized simultaneously.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극.A positive electrode comprising the positive electrode active material according to any one of claims 1 to 7. 제14항에 따른 양극을 포함하는 리튬이차전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 14.
KR1020220081476A 2022-07-01 2022-07-01 Positive electrode and method for prepraring positive electrode KR20240003646A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220081476A KR20240003646A (en) 2022-07-01 2022-07-01 Positive electrode and method for prepraring positive electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220081476A KR20240003646A (en) 2022-07-01 2022-07-01 Positive electrode and method for prepraring positive electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240003646A true KR20240003646A (en) 2024-01-09

Family

ID=89538500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220081476A KR20240003646A (en) 2022-07-01 2022-07-01 Positive electrode and method for prepraring positive electrode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240003646A (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Spinel/Layered Heterostructured Cathode Mateiral for High-Capacity and High-Rate Li-Ion Batteries", ADVANCED MATERIALS, 2013, 25, 3722-3726
"Spinel-embedded lithium-rich oxide composites for Li-ion batteries", Journal of Power Sources, 360 (2017), 453-459

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102288292B1 (en) Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same and lithium secondary battery comprising the same
EP3780174B1 (en) Cathode active material for lithium secondary battery, method for manufacturing same, cathode comprising same for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
CN112204769A (en) Lithium cobalt-based positive electrode active material, method for preparing same, and positive electrode and secondary battery comprising same
KR20220079429A (en) Positive active material and lithium secondary battery comprising the same
JP7225415B2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR SECONDARY BATTERY
KR20240017880A (en) Positive electrode active material and lithium secondary battery using the same
KR20210047755A (en) Method for preparing positive electrode active material for secondary battery
JP2023513429A (en) Positive electrode active material for secondary battery and lithium secondary battery containing the same
KR102644802B1 (en) Method for preparing positive electrode active material for secondary battery
JP2023055674A (en) Positive electrode active material and lithium secondary battery including the same
EP4216311A1 (en) Cathode active material and lithium secondary battery comprising same
KR102581269B1 (en) Positive electrode active material, positive electrode and lithium secondary battery compring the same
KR102264804B1 (en) Lithium composite oxide and lithium secondary battery comprising the same
KR20230025318A (en) Negative electrode active material, negative electrode comprising same, secondary battery comprising same and method for manufacturing negative electrode active material
KR20220121219A (en) Positive electrode active material, positive electrode and secondary battery comprising the same
KR102663399B1 (en) Negative electrode active material, negative electrode comprising same, secondary battery comprising same and method for manufacturing negative electrode active material
KR102669346B1 (en) Preparing method of positive electrode active material for lithium secondary battery and positive electrode active material thereby
KR20240003646A (en) Positive electrode and method for prepraring positive electrode
EP4411876A1 (en) Cathode material, and cathode and lithium secondary battery comprising same
KR20240015245A (en) Positive electrode and manufacturing method of the same
KR20230172338A (en) Positive electrode and method for prepraring positive electrode
KR20240116401A (en) Positive electrode active material, positive electrode and lithium secondary battery comprising the same
KR20240032661A (en) Precursor for positive electrode active material, manufacturing method of the same, manufacturing method of positivie electrode active material using the same and positive electrode active material
KR20240048709A (en) Method for preparing positive electrode active material and positive electrode active material
KR20240101438A (en) Positive electrode active material, method for preparing the same, positive electrode and lithium secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination