KR20240123086A - Lithium-manganese-based transition metal oxide, positive electrode additive for lithium secondary battery, lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬-망간계 전이 금속 산화물, 리튬 이차 전지용 양극 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전해질과의 부반응을 최소화하여 리튬 이차 전지의 충방전시 가스의 발생을 억제할 수 있는 리튬-망간계 전이 금속 산화물이 제공된다.The present invention relates to a lithium-manganese transition metal oxide, a cathode additive for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery comprising the same. According to the present invention, a lithium-manganese transition metal oxide is provided which can suppress the generation of gas during charging and discharging of a lithium secondary battery by minimizing side reactions with an electrolyte.

Description

리튬-망간계 전이 금속 산화물, 리튬 이차 전지용 양극 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{LITHIUM-MANGANESE-BASED TRANSITION METAL OXIDE, POSITIVE ELECTRODE ADDITIVE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Lithium-manganese-based transition metal oxide, positive electrode additive for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same {LITHIUM-MANGANESE-BASED TRANSITION METAL OXIDE, POSITIVE ELECTRODE ADDITIVE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 리튬-망간계 전이 금속 산화물, 리튬 이차 전지용 양극 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium-manganese transition metal oxide, a cathode additive for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery comprising the same.

전자 기기의 다기능화와 함께 소비 전력이 증가함에 따라, 리튬 이차 전지의 용량을 늘리고 이의 충방전 효율을 개선하려는 많은 시도들이 있다.As electronic devices become more multifunctional and their power consumption increases, there are many attempts to increase the capacity of lithium secondary batteries and improve their charge/discharge efficiency.

일 예로, 리튬 이차 전지의 양극에 Ni 80 % 이상의 양극 활물질을 양극재로 적용하고, 음극에 SiO, Si 또는 SiC와 같은 금속 또는 금속 기반의 음극 활물질을 천연 흑연 또는 인조 흑연 등의 탄소계 음극 활물질과 함께 적용하는 기술이 제안된 바 있다.For example, a technology has been proposed to apply a cathode active material having a nickel content of 80% or more as a cathode material to the cathode of a lithium secondary battery, and to apply a metal or metal-based cathode active material such as SiO, Si or SiC together with a carbon-based cathode active material such as natural graphite or artificial graphite to the anode.

금속 및 금속 산화물 기반의 음극 활물질은 탄소계 음극 활물질보다 고용량의 발현을 가능하게 한다. 하지만, 금속 및 금속 산화물 기반의 음극 활물질은 충방전시 부피 변화가 흑연에 비해 훨씬 크기 때문에 음극 내 금속 및 금속 산화물의 함량을 15 % 이상으로 증가시키기가 어렵다. 또한, 금속 및 금속 산화물을 음극 내에 추가할 경우 초기 충방전에서 비가역적인 반응이 일어나 리튬의 손실이 탄소계 음극 활물질을 적용한 경우에 비하여 크다. 때문에 금속 및 금속 산화물 기반의 음극 활물질을 적용한 경우 전지의 용량이 커질수록 손실되는 리튬의 양이 늘어나게 되며, 이로 인한 초기 용량의 감소 폭도 커지게 된다.Metal and metal oxide-based negative electrode active materials enable higher capacity expression than carbon-based negative electrode active materials. However, since the volume change of metal and metal oxide-based negative electrode active materials during charge and discharge is much larger than that of graphite, it is difficult to increase the content of metal and metal oxide in the negative electrode to more than 15%. In addition, when metal and metal oxide are added to the negative electrode, an irreversible reaction occurs during the initial charge and discharge, and the loss of lithium is greater than when carbon-based negative electrode active materials are applied. Therefore, when metal and metal oxide-based negative electrode active materials are applied, the amount of lithium lost increases as the capacity of the battery increases, and the decrease in the initial capacity due to this also increases.

이에 리튬 이차 전지의 용량을 늘리거나 비가역 용량을 줄이기 위한 다양한 방안들이 연구되어 왔다. 그 중 하나가 초기 상태에서 SEI 층(solid electrolyte interphase layer)의 형성에 소모되는 리튬을 배터리 내에서 보충해 주는 개념인 예비 리튬화(prelithiation)이다.Accordingly, various methods have been studied to increase the capacity of lithium secondary batteries or reduce the irreversible capacity. One of them is prelithiation, which is a concept of replenishing lithium consumed in the formation of the solid electrolyte interphase layer (SEI) layer in the initial state within the battery.

배터리 내에서 예비 리튬화를 하기 위한 다양한 방법들이 제안되어 왔다.Various methods have been proposed to achieve pre-lithiation within batteries.

일 예로, 배터리 구동 전에 음극을 미리 전기화학적으로 리튬화(lithiation)하는 방법이다. 그런데, 리튬화된 음극은 대기 중에서 매우 불안정하고, 전기화학적 리튬화 방법은 공정을 scale-up 하기에 어려움이 있다.For example, there is a method of electrochemically lithiating the negative electrode before battery operation. However, the lithiated negative electrode is very unstable in the air, and the electrochemical lithiation method is difficult to scale up the process.

다른 일 예로, 음극에 리튬 금속 또는 리튬 실리사이드(lithium silicide, LixSi) 분말을 코팅하는 방법이다. 그런데, 상기 분말은 반응성이 높아 대기 안정성이 저하되므로, 음극에 코팅시 적합한 용매 및 공정 조건을 확립하기 어려운 문제가 있다.Another example is a method of coating lithium metal or lithium silicide (Li x Si) powder on a cathode. However, since the powder has high reactivity and thus has low atmospheric stability, there is a problem in establishing suitable solvents and process conditions when coating the cathode.

양극에서 예비 리튬화하는 방법으로는, 음극에서 소모되는 리튬의 양 만큼 양극재를 더 많이 코팅하는 방법이 있다. 그러나, 양극재 자체의 낮은 용량으로 인하여, 추가되는 양극재의 양이 증가하며, 증가하는 양극재의 양 만큼 최종 배터리의 에너지 밀도 및 무게당 용량이 감소하게 된다.One way to pre-lithiate the cathode is to coat more cathode material equal to the amount of lithium consumed from the anode. However, due to the low capacity of the cathode material itself, the amount of added cathode material increases, and the energy density and capacity per weight of the final battery decrease by the amount of the increased cathode material.

이에, 양극에서 배터리의 예비 리튬화에 적합한 소재는 첫 충전시 리튬이 기존 양극재보다 적어도 두 배 이상 많이 탈리되면서, 이후 방전시에는 리튬과 반응하지 않는 비가역적인 특성을 지녀야 한다. 이러한 조건을 만족시키는 첨가제를 희생 양극재(sacrificial positive electrode materials)라고 한다.Accordingly, a material suitable for preliminary lithiation of a battery in the positive electrode must have the irreversible characteristic of releasing at least twice as much lithium as the existing positive electrode material during the first charge and not reacting with lithium during subsequent discharge. Additives that satisfy these conditions are called sacrificial positive electrode materials.

상용 배터리의 경우, 적층된 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 케이스에 전해질을 주입한 후, 맨 처음으로 충/방전 동작을 실행하는 포메이션(formation) 공정을 거치게 된다. 이 과정에서 음극 상에 SEI 층 형성 반응이 일어나며, 전해질의 분해로 인해 가스가 발생한다. 상기 포메이션 공정에서 희생 양극재는 리튬을 내놓고 분해되면서 전해질과 반응하고, 그 과정에서 발생한 N2, O2, CO2 등의 가스는 가스 포켓 제거 공정을 통해 회수된다.In the case of commercial batteries, after the electrolyte is injected into the case including the laminated positive electrode, separator, and negative electrode, the formation process is performed for the first time to perform the charge/discharge operation. During this process, an SEI layer formation reaction occurs on the negative electrode, and gas is generated due to the decomposition of the electrolyte. In the formation process, the sacrificial positive electrode material reacts with the electrolyte while decomposing and releasing lithium, and the gases such as N 2 , O 2 , and CO 2 generated during this process are recovered through the gas pocket removal process.

상기 희생 양극재로는 리튬이 풍부한 금속 산화물인 over-lithiated positive electrode materials가 많이 사용되고 있다. 상기 over-lithiated positive electrode materials로는 anti-fluorite 구조인 Li6CoO4, Li5FeO4 및 Li6MnO4 등이 잘 알려져 있다. 이들의 이론 용량은 Li6CoO4가 977 mAh/g, Li5FeO4가 867 mAh/g, 그리고 Li6MnO4가 1001 mAh/g로서, 희생 양극재로 사용하기에 충분한 용량을 가지고 있다. 그 중에서 Li6CoO4의 전기전도도가 가장 뛰어나 희생 양극재로 사용하기에 좋은 전기화학적 특성을 가지고 있다.As the above sacrificial anode material, over-lithiated positive electrode materials, which are lithium-rich metal oxides, are widely used. As the above over-lithiated positive electrode materials, Li 6 CoO 4 , Li 5 FeO 4 , and Li 6 MnO 4 , which have an anti-fluorite structure, are well known. The theoretical capacities of Li 6 CoO 4 are 977 mAh/g, Li 5 FeO 4 , and Li 6 MnO 4 , which are 867 mAh/g and 1001 mAh/g, respectively, which have sufficient capacities to be used as sacrificial anode materials. Among them, Li 6 CoO 4 has the best electrical conductivity and thus has excellent electrochemical properties to be used as a sacrificial anode material.

그러나, 희생 양극재의 특성상 전기화학적 구조안정성이 충분치 못하므로, 초기 충방전 과정에서 비가역 용량 손실 보상을 위한 과량의 리튬이 탈리되어 음극에 공급될 때, 희생 양극재의 구조 붕괴가 일어난다. 이러한 구조 붕괴로 인해, 양극 및 전지 내부에 다량의 O2 가스가 발생하며, 이는 배터리 내부의 압력을 증가시켜 리튬 이차 전지의 안정성을 크게 저하시킬 수 있다.However, since the electrochemical structural stability of the sacrificial cathode material is insufficient due to the nature of the sacrificial cathode material, when an excessive amount of lithium is desorbed and supplied to the anode to compensate for the irreversible capacity loss during the initial charge/discharge process, the structural collapse of the sacrificial cathode material occurs. Due to this structural collapse, a large amount of O 2 gas is generated inside the cathode and the battery, which increases the pressure inside the battery and can significantly reduce the stability of the lithium secondary battery.

이러한 종래의 희생 양극재가 갖는 문제점으로 인해, 초기 충전 과정 중 높은 비가역 용량 특성을 나타내면서도, 리튬이 탈리되는 과정 중 가스 발생이 억제되어 전지의 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 양극 첨가제의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.Due to the problems of these conventional sacrificial cathode materials, there is a continuous demand for the development of new cathode additives that can improve the stability of the battery by suppressing gas generation during the lithium desorption process while exhibiting high irreversible capacity characteristics during the initial charging process.

본 발명은, 높은 초기 비가역 용량을 나타내면서도, 비가역 용량 손실 보상시의 가스 발생이 억제되어 전지의 안정성을 향상시킬 수 있는 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a lithium-manganese transition metal oxide which exhibits a high initial irreversible capacity while suppressing gas generation during compensation for irreversible capacity loss, thereby improving the stability of a battery.

본 발명은, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method for producing the lithium-manganese transition metal oxide.

본 발명은, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 첨가제를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a cathode additive for a lithium secondary battery comprising the lithium-manganese transition metal oxide.

본 발명은, 상기 양극 첨가제를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the positive electrode additive.

그리고, 본 발명은 상기 이차 전지용 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.And, the present invention is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode for the secondary battery.

발명의 일 구현 예에 따르면, 철(Fe) 및 아연(Zn)을 이종 원소로 포함하는 리튬(Li)-망간(Mn)계 전이 금속 산화물이 제공된다.According to one embodiment of the invention, a lithium (Li)-manganese (Mn) transition metal oxide containing iron (Fe) and zinc (Zn) as heterogeneous elements is provided.

발명의 다른 일 구현 예에 따르면,According to another embodiment of the invention,

리튬 전구체, 망간 전구체, 철 전구체, 및 아연 전구체를 고상 혼합한 원료 혼합물을 제공하는 단계; 및A step of providing a raw material mixture comprising a lithium precursor, a manganese precursor, an iron precursor, and a zinc precursor in a solid state; and

상기 원료 혼합물을 불활성 분위기 및 500 ℃ 내지 900 ℃의 온도 하에서 소성하여 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 얻는 단계A step of calcining the above raw material mixture under an inert atmosphere and a temperature of 500° C. to 900° C. to obtain the lithium-manganese transition metal oxide.

를 포함하는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법이 제공된다.A method for producing a lithium-manganese transition metal oxide, including:

발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 첨가제가 제공된다.According to another embodiment of the invention, a cathode additive for a lithium secondary battery comprising the lithium-manganese transition metal oxide is provided.

발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면, 양극 활물질, 바인더, 도전재, 및 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극이 제공된다.According to another embodiment of the invention, a positive electrode for a lithium secondary battery is provided, comprising a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, and the lithium-manganese transition metal oxide.

발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 리튬 이차 전지용 양극; 음극; 분리막; 및 전해질을 포함하는, 리튬 이차 전지가 제공된다.According to another embodiment of the invention, a lithium secondary battery is provided, including a positive electrode; an anode; a separator; and an electrolyte for the lithium secondary battery.

이하, 발명의 구현 예들에 따른 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법, 상기 리튬 이차 전지용 양극 첨가제, 상기 리튬 이차 전지용 양극, 및 상기 리튬 이차 전지에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the lithium-manganese transition metal oxide, the method for producing the lithium-manganese transition metal oxide, the positive electrode additive for a lithium secondary battery, the positive electrode for a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery according to embodiments of the invention will be described in more detail.

본 명세서 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 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be interpreted as limited to their usual or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the invention, based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his or her own invention in the best way.

본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 통상의 기술자들에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined herein, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description of this invention is only for the purpose of effectively describing particular embodiments and is not intended to be limiting of the invention.

본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.As used herein, the singular forms include the plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.

본 명세서에서 사용되는 "포함"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The term "including" as used herein specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and/or component, but does not exclude the presence or addition of any other particular characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 상기 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may have various modifications and may take various forms, and thus specific embodiments are illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to specific disclosed forms, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope thereof.

본 명세서에서, 예를 들어 '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.In this specification, when the positional relationship between two parts is described as, for example, ‘on’, ‘upper’, ‘lower’, ‘next to’, etc., one or more other parts may be located between the two parts, unless the expression ‘directly’ or ‘immediately’ is used.

본 명세서에서, 예를 들어 '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In this specification, when a temporal relationship is described as, for example, “after”, “following”, “next to”, “before”, etc., it may also include cases where it is not continuous, unless the expression “immediately” or “directly” is used.

본 명세서에서 '적어도 하나'의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The term 'at least one' in this specification should be understood to include all possible combinations of one or more associated items.

본 명세서에서 사용된 용어 “양극 첨가제”는 전지의 초기 충전시 리튬이 기존 양극재보다 적어도 두 배 이상 많이 탈리되면서 이후 방전시에는 리튬과 반응하지 않는 비가역적인 특성을 지니는 물질을 의미한다. 상기 양극 첨가제는 희생 양극재(sacrificial positive electrode materials)라고 할 수도 있다. 상기 양극 첨가제는 리튬 손실을 보상해 주기 때문에, 결과적으로 전지의 손실되는 용량을 복구하여 전지의 용량이 증가하게 되며, 가스 발생을 억제함으로써, 전지가 폭발하는 것을 방지하여 전지의 수명 특성 및 안전성을 개선할 수 있다.The term “positive electrode additive” as used herein refers to a material having an irreversible characteristic of releasing at least twice as much lithium as a conventional positive electrode material during the initial charge of a battery and not reacting with lithium during subsequent discharge. The positive electrode additive may also be referred to as a sacrificial positive electrode material. Since the positive electrode additive compensates for lithium loss, the lost capacity of the battery is restored as a result, thereby increasing the capacity of the battery. In addition, by suppressing gas generation, the battery can be prevented from exploding, thereby improving the life characteristics and safety of the battery.

발명의 일 구현 예에 따르면, 철(Fe) 및 아연(Zn)을 이종 원소로 포함하는 리튬(Li)-망간(Mn)계 전이 금속 산화물이 제공된다.According to one embodiment of the invention, a lithium (Li)-manganese (Mn) transition metal oxide containing iron (Fe) and zinc (Zn) as heterogeneous elements is provided.

상기 구현 예에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 기본적으로 희생 양극재로 알려진 Li6MnO4 화합물을 기반으로 한다.The lithium-manganese transition metal oxide according to the above implementation example is basically based on Li 6 MnO 4 compound known as a sacrificial cathode material.

그런데, Li6MnO4 화합물은 다른 희생 양극재들에 비하여 상대적으로 낮은 비가역 용량을 나타내고, 비가역 용량 손실 보상 과정에서 과량의 리튬이 탈리되면서 화학적 및 구조적으로 붕괴되어 다량의 가스를 발생시키는 것으로 확인되었다.However, the Li 6 MnO 4 compound exhibited a relatively low irreversible capacity compared to other sacrificial cathode materials, and it was confirmed that it was chemically and structurally decomposed as excess lithium was desorbed during the irreversible capacity loss compensation process, generating a large amount of gas.

상기 구현 예에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 전기 화학적으로 비활성을 가지면서, 망간(Mn)과 합금화되어 안정적인 단일상을 형성할 수 있는 철(Fe) 및 아연(Zn)을 이종 원소로 포함한다. 그에 따라, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 고용량의 리튬 이차 전지에서 비가역 용량 손실을 적절히 보상할 수 있으면서도, 이러한 비가역 용량 손실 보상 과정에서 가스의 발생을 억제할 수 있다.The lithium-manganese transition metal oxide according to the above embodiment contains iron (Fe) and zinc (Zn) as heteroelements, which are electrochemically inactive and can form a stable single phase by alloying with manganese (Mn). Accordingly, the lithium-manganese transition metal oxide can appropriately compensate for irreversible capacity loss in a high-capacity lithium secondary battery, while suppressing the generation of gas during the irreversible capacity loss compensation process.

상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 철(Fe) 및 아연(Zn)을 이종 원소로 포함함에 따라, 이종 원소로 철, 아연 또는 다른 종류의 원소를 포함하는 경우에 비하여, 충전 용량의 발현 및 가스 발생량 저감에 있어서 현저한 우수한 효과를 나타낼 수 있다.Since the lithium-manganese transition metal oxide above contains iron (Fe) and zinc (Zn) as heterogeneous elements, it can exhibit significantly superior effects in expression of charge capacity and reduction of gas generation compared to cases where iron, zinc or other types of elements are contained as heterogeneous elements.

일 실시예에 따르면, 상기 이종 원소는 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에서 리튬을 제외한 금속 원소 전체를 기준으로 10 몰% 내지 90 몰%로 포함될 수 있다.According to one embodiment, the heterogeneous element may be included in an amount of 10 mol% to 90 mol% based on the total metal elements excluding lithium in the lithium-manganese transition metal oxide.

구체적으로, 상기 이종 원소는 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에서 리튬을 제외한 금속 원소 전체를 기준으로 10 몰% 이상 혹은 15 몰% 이상; 그리고 90 몰% 이하 혹은 85 몰% 이하로 포함될 수 있다.Specifically, the heterogeneous element may be included in an amount of 10 mol% or more or 15 mol% or more, and 90 mol% or less or 85 mol% or less, based on the total metal elements excluding lithium in the lithium-manganese transition metal oxide.

바람직하게는, 상기 이종 원소는 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에서 리튬을 제외한 금속 원소 전체를 기준으로 10 몰% 내지 90 몰%, 혹은 15 몰% 내지 90 몰%, 혹은 15 몰% 내지 85 몰%로 포함될 수 있다.Preferably, the heterogeneous element may be included in an amount of 10 mol% to 90 mol%, or 15 mol% to 90 mol%, or 15 mol% to 85 mol%, based on the total metal elements excluding lithium in the lithium-manganese transition metal oxide.

상기 이종 원소가 상기 함량 범위로 포함됨에 따라, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 화학적 및 구조적으로 매우 높은 안정성을 나타낼 수 있으며, 과량의 리튬이 탈리된 후에도 구조적 붕괴가 억제되고 화학적으로 안정한 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 초기 충방전시 비가역 용량 손실 보상 후에도, 양극 및 리튬 이차 전지 내에 산소 가스의 발생을 억제하여, 고용량 리튬 이차 전지의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 이종 원소가 상기 함량 범위로 포함됨에 따라, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 높은 비가역 용량과 초기 충전시의 높은 용량 특성을 나타낼 수 있으며, 그 결과 고용량 전지에서 비가역 용량 손실을 충분히 보상할 수 있다.As the heterogeneous element is included in the above content range, the lithium-manganese transition metal oxide can exhibit very high chemical and structural stability, and structural collapse can be suppressed and a chemically stable state can be maintained even after an excess of lithium is desorbed. Accordingly, even after compensation for irreversible capacity loss during initial charge and discharge, the generation of oxygen gas within the positive electrode and the lithium secondary battery can be suppressed, thereby greatly improving the stability of a high-capacity lithium secondary battery. Furthermore, as the heterogeneous element is included in the above content range, the lithium-manganese transition metal oxide can exhibit high irreversible capacity and high capacity characteristics during initial charge, and as a result, irreversible capacity loss can be sufficiently compensated for in a high-capacity battery.

다만, 상기 이종 원소의 함량이 너무 낮을 경우, 리튬 전이 금속 산화물이 구조적으로 충분히 안정화되지 못하여, 여전히 다량의 산소 가스가 발생할 수 있다. 반대로 상기 이종 원소의 함량이 너무 높을 경우, 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 비가역 용량과 용량 특성이 저하할 수 있다.However, if the content of the above-mentioned heterogeneous element is too low, the lithium transition metal oxide may not be sufficiently structurally stabilized, so that a large amount of oxygen gas may still be generated. On the other hand, if the content of the above-mentioned heterogeneous element is too high, the irreversible capacity and capacity characteristics of the lithium-manganese transition metal oxide may be reduced.

일 실시예에 따르면, 상기 이종 원소는 철 및 아연을 1 : 0.1 내지 1 : 10의 몰 비로 포함할 수 있다.In one embodiment, the heterogeneous elements may include iron and zinc in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10.

구체적으로, 상기 이종 원소는 철 및 아연을 1 : 0.1 내지 1 : 10, 혹은 1 : 0.15 내지 1 : 10, 혹은 1 : 0.15 내지 1 : 9.5, 혹은 1 : 0.2 내지 1 : 9.5, 혹은 1 : 0.2 내지 1 : 9, 혹은 1 : 0.2 내지 1 : 8.5, 혹은 1 : 0.2 내지 1 : 8의 몰 비로 포함할 수 있다.Specifically, the heterogeneous elements may include iron and zinc in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10, or 1:0.15 to 1:10, or 1:0.15 to 1:9.5, or 1:0.2 to 1:9.5, or 1:0.2 to 1:9, or 1:0.2 to 1:9, or 1:0.2 to 1:8.5, or 1:0.2 to 1:8.

상기 이종 원소 중 철의 몰 비가 너무 낮을 경우 단일상 형성 및 전기화학적 특성의 향상 효과를 기대하기 어렵다. 반대로 상기 철의 몰 비가 너무 높을 경우 상대적으로 소성 온도가 낮은 Li5FeO4 결정상이 생성되어 입자의 소결이 심해질 수 있다. 상기 이종 원소 중 아연의 몰 비가 너무 낮을 경우 가스 발생 억제 효과를 기대하기 어렵다. 반대로 상기 아연의 몰 비가 너무 높을 경우 전기화학적 특성이 열악해질 수 있다.If the molar ratio of iron among the above heterogeneous elements is too low, it is difficult to expect the effect of forming a single phase and improving the electrochemical characteristics. On the contrary, if the molar ratio of iron is too high, a Li 5 FeO 4 crystal phase having a relatively low sintering temperature is generated, which may cause severe sintering of the particles. If the molar ratio of zinc among the above heterogeneous elements is too low, it is difficult to expect the effect of suppressing gas generation. On the contrary, if the molar ratio of zinc is too high, the electrochemical characteristics may deteriorate.

일 실시예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다:According to one embodiment, the lithium-manganese transition metal oxide may be represented by the following chemical formula 1:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li6-xMn1-x-yFexZnyO4 Li 6-x Mn 1-xy Fe x Zn y O 4

상기 화학식 1에서 0.05 < x < 0.5 및 0.05 < y < 0.5 이다.In the above chemical formula 1, 0.05 < x < 0.5 and 0.05 < y < 0.5.

상기 화학식 1에서, 상기 x는 0.05 초과 혹은 0.1 이상; 그리고 0.5 미만 혹은 0.45 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 x는 0.05 초과 0.5 미만, 혹은 0.1 이상 0.5 미만, 혹은 0.1 이상 0.45 이하일 수 있다.In the above chemical formula 1, x may be greater than 0.05 or greater than 0.1; and less than 0.5 or less than 0.45. Preferably, x may be greater than 0.05 and less than 0.5, or greater than 0.1 and less than 0.5, or greater than 0.1 and less than 0.45.

단일상 형성 및 전기화학적 특성의 향상 효과가 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 x는 0.05 초과 혹은 0.1 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 x가 너무 클 경우 상대적으로 소성 온도가 낮은 Li5FeO4 결정상이 생성되어 입자의 소결이 심해질 수 있다. 그러므로, 상기 x는 0.5 미만 혹은 0.45 이하인 것이 바람직하다.In order to realize the effect of single-phase formation and improvement of electrochemical characteristics, it is preferable that x is greater than 0.05 or greater than 0.1. However, if x is too large, a Li 5 FeO 4 crystal phase having a relatively low sintering temperature is generated, which may cause severe sintering of the particles. Therefore, it is preferable that x is less than 0.5 or less than 0.45.

상기 화학식 1에서, 상기 y는 0.05 초과 혹은 0.1 이상; 그리고 0.5 미만 혹은 0.45 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 y는 0.05 초과 0.5 미만, 혹은 0.1 이상 0.5 미만, 혹은 0.1 이상 0.45 이하일 수 있다.In the above chemical formula 1, y may be greater than 0.05 or greater than 0.1; and less than 0.5 or less than 0.45. Preferably, y may be greater than 0.05 and less than 0.5, or greater than 0.1 and less than 0.5, or greater than 0.1 and less than 0.45.

가스 발생 억제 효과가 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 y는 0.05 초과 혹은 0.1 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 y가 너무 클 경우 전기화학적 특성이 열악해질 수 있다. 그러므로, 상기 y는 0.5 미만 혹은 0.45 이하인 것이 바람직하다.In order to enable the gas generation suppression effect to be expressed, it is preferable that y is greater than 0.05 or greater than 0.1. However, if y is too large, the electrochemical characteristics may deteriorate. Therefore, it is preferable that y is less than 0.5 or less than 0.45.

바람직하게는, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 Li5.9Mn0.8Fe0.1Zn0.1O4, Li5.9Mn0.75Fe0.1Zn0.15O4, Li5.9Mn0.7Fe0.1Zn0.2O4, Li5.9Mn0.65Fe0.1Zn0.25O4, Li5.9Mn0.6Fe0.1Zn0.3O4, Li5.9Mn0.55Fe0.1Zn0.35O4, Li5.9Mn0.5Fe0.1Zn0.4O4, Li5.9Mn0.45Fe0.1Zn0.45O4, Li5.85Mn0.75Fe0.15Zn0.1O4, Li5.85Mn0.7Fe0.15Zn0.15O4, Li5.85Mn0.65Fe0.15Zn0.2O4, Li5.85Mn0.6Fe0.15Zn0.25O4, Li5.85Mn0.55Fe0.15Zn0.3O4, Li5.85Mn0.5Fe0.15Zn0.35O4, Li5.85Mn0.45Fe0.15Zn0.4O4, Li5.85Mn0.4Fe0.15Zn0.45O4, Li5.8Mn0.7Fe0.2Zn0.1O4, Li5.8Mn0.65Fe0.2Zn0.15O4, Li5.8Mn0.6Fe0.2Zn0.2O4, Li5.8Mn0.55Fe0.2Zn0.25O4, Li5.8Mn0.5Fe0.2Zn0.3O4, Li5.8Mn0.45Fe0.2Zn0.35O4, Li5.8Mn0.4Fe0.2Zn0.4O4, Li5.8Mn0.35Fe0.2Zn0.45O4, Li5.75Mn0.65Fe0.25Zn0.1O4, Li5.75Mn0.6Fe0.25Zn0.15O4, Li5.75Mn0.55Fe0.25Zn0.2O4, Li5.75Mn0.5Fe0.25Zn0.25O4, Li5.75Mn0.45Fe0.25Zn0.3O4, Li5.75Mn0.4Fe0.25Zn0.35O4, Li5.75Mn0.35Fe0.25Zn0.4O4, Li5.75Mn0.3Fe0.25Zn0.45O4, Li5.7Mn0.6Fe0.3Zn0.1O4, Li5.7Mn0.55Fe0.3Zn0.15O4, Li5.7Mn0.5Fe0.3Zn0.2O4, Li5.7Mn0.45Fe0.3Zn0.25O4, Li5.7Mn0.4Fe0.3Zn0.3O4, Li5.7Mn0.35Fe0.3Zn0.35O4, Li5.7Mn0.3Fe0.3Zn0.4O4, Li5.7Mn0.25Fe0.3Zn0.45O4, Li5.65Mn0.55Fe0.35Zn0.1O4, Li5.65Mn0.5Fe0.35Zn0.15O4, Li5.65Mn0.45Fe0.35Zn0.2O4, Li5.65Mn0.4Fe0.35Zn0.25O4, Li5.65Mn0.35Fe0.35Zn0.3O4, Li5.65Mn0.3Fe0.35Zn0.35O4, Li5.65Mn0.25Fe0.35Zn0.4O4, Li5.65Mn0.2Fe0.35Zn0.45O4, Li5.6Mn0.5Fe0.4Zn0.1O4, Li5.6Mn0.45Fe0.4Zn0.15O4, Li5.6Mn0.4Fe0.4Zn0.2O4, Li5.6Mn0.35Fe0.4Zn0.25O4, Li5.6Mn0.3Fe0.4Zn0.3O4, Li5.6Mn0.25Fe0.4Zn0.35O4, Li5.6Mn0.2Fe0.4Zn0.4O4, Li5.6Mn0.15Fe0.4Zn0.45O4, Li5.55Mn0.45Fe0.45Zn0.1O4, Li5.55Mn0.4Fe0.45Zn0.15O4, Li5.55Mn0.35Fe0.45Zn0.2O4, Li5.55Mn0.3Fe0.45Zn0.25O4, Li5.55Mn0.25Fe0.45Zn0.3O4, Li5.55Mn0.2Fe0.45Zn0.35O4, Li5.55Mn0.15Fe0.45Zn0.4O4, 및 Li5.55Mn0.1Fe0.45Zn0.45O4 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.Preferably, the lithium-manganese transition metal oxide is Li 5.9 Mn 0.8 Fe 0.1 Zn 0.1 O 4 , Li 5.9 Mn 0.75 Fe 0.1 Zn 0.15 O 4 , Li 5.9 Mn 0.7 Fe 0.1 Zn 0.2 O 4 , Li 5.9 Mn 0.65 Fe 0.1 Zn 0.25 O 4 , Li 5.9 Mn 0.6 Fe 0.1 Zn 0.3 O 4 , Li 5.9 Mn 0.55 Fe 0.1 Zn 0.35 O 4 , Li 5.9 Mn 0.5 Fe 0.1 Zn 0.4 O 4 , Li 5.9 Mn 0.45 Fe 0.1 Zn 0.45 O 4 , Li 5.85 Mn 0.75 Fe 0.15 Zn 0.1 O 4 , Li 5.85 Mn 0.7 Fe 0.15 Zn 0.15 O 4 , Li 5.85 Mn 0.65 Fe 0.15 Zn 0.2 O 4 , Li 5.85 Mn 0.6 Fe 0.15 Zn 0.25 O 4 , Li 5.85 Mn 0.55 Fe 0.15 Zn 0.3 O 4 , Li 5.85 Mn 0.5 Fe 0.15 Zn 0.35 O 4 , Li 5.85 Mn 0.45 Fe 0.15 Zn 0.4 O 4 , Li 5.85 Mn 0.4 Fe 0.15 Zn 0.45 O 4 , Li 5.8 Mn 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 O 4 , Li 5.8 Mn 0.65 Fe 0.2 Zn 0.15 O 4 , Li 5.8 Mn 0.6 Fe 0.2 Zn 0.2 O 4 , Li 5.8 Mn 0.55 Fe 0.2 Zn 0.25 O 4 , Li 5.8 Mn 0.5 Fe 0.2 Zn 0.3 O 4 , Li 5.8 Mn 0.45 Fe 0.2 Zn 0.35 O 4 , Li 5.8 Mn 0.4 Fe 0.2 Zn 0.4 O 4 , Li 5.8 Mn 0.35 Fe 0.2 Zn 0.45 O 4 , Li 5.75 Mn 0.65 Fe 0.25 Zn 0.1 O 4 , Li 5.75 Mn 0.6 Fe 0.25 Zn 0.15 O 4 , Li 5.75 Mn 0.55 Fe 0.25 Zn 0.2 O 4 , Li 5.75 Mn 0.5 Fe 0.25 Zn 0.25 O 4 , Li 5.75 Mn 0.45 Fe 0.25 Zn 0.3 O 4 , Li 5. 75 Mn 0.4 Fe 0.25 Zn 0.35 O 4 , Li 5.75 Mn 0.35 Fe 0.25 Zn 0.4 O 4 , Li 5.75 Mn 0.3 Fe 0.25 Zn 0.45 O 4 , Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Zn 0.1 O 4 , Li 5.7 Mn 0.55 Fe 0.3 Zn 0.15 O 4 , Li 5.7 Mn 0.5 Fe 0.3 Zn 0.2 O 4 , Li 5.7 Mn 0.45 Fe 0.3 Zn 0.25 O 4 , Li 5.7 Mn 0.4 Fe 0.3 Zn 0.3 O 4 , Li 5.7 Mn 0.35 Fe 0.3 Z n 0.35 O 4 , Li 5.7 Mn 0.3 Fe 0.3 Zn 0.4 O 4 , Li 5.7 Mn 0.25 Fe 0.3 Zn 0.45 O 4 , Li 5.65 Mn 0.55 Fe 0.35 Zn 0.1 O 4 , Li 5.65 Mn 0.5 Fe 0.35 Zn 0.15 O 4 , Li 5.65 Mn 0.45 Fe 0.35 Zn 0.2 O 4 , Li 5.65 Mn 0.4 Fe 0.35 Zn 0.25 O 4 , Li 5.65 Mn 0.35 Fe 0.35 Zn 0.3 O 4 , Li 5.65 Mn 0.3 Fe 0.35 Zn 0.35 O 4 , Li 5.65 Mn 0.25 Fe 0.35 Zn 0.4 O 4 , Li 5.65 Mn 0.2 Fe 0.35 Zn 0.45 O 4 , Li 5.6 Mn 0.5 Fe 0.4 Zn 0.1 O 4 , Li 5.6 Mn 0.45 Fe 0.4 Zn 0.15 O 4 , Li 5.6 Mn 0.4 Fe 0.4 Zn 0.2 O 4 , Li 5.6 Mn 0.35 Fe 0.4 Zn 0.25 O 4 , Li 5.6 Mn 0.3 Fe 0.4 Zn 0.3 O 4 , Li 5.6 Mn 0.25 Fe 0.4 Zn 0.35 O 4 , Li 5.6 Mn 0.2 Fe Zn 0.4 O 4 , Li 5.6 Mn 0.15 Fe 0.4 Zn 0.45 O 4 , Li 5.55 Mn 0.45 Fe 0.45 Zn 0.1 O 4 , Li 5.55 Mn 0.4 Fe 0.45 Zn 0.15 O 4 , Li 5.55 Mn 0.35 Fe 0.45 Zn 0.2 O 4 , Li 5.55 Mn 0.3 Fe 0.45 Zn 0.25 O 4 , Li 5.55 Mn 0.25 Fe 0.45 Zn 0.3 O 4 , Li 5.55 Mn 0.2 Fe 0.45 Zn 0.35 O 4 , Li 5.55 Mn 0.15 Fe 0.45 Zn 0.4 O 4 , and Li 5.55 Mn 0.1 Fe 0.45 Zn 0.45 O 4 may be at least one compound selected from the group consisting of:

상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에서, 상기 이종 원소는 망간(Mn)과 합금을 형성하여 안정적인 단일상을 나타낼 수 있다. 이러한 단일상의 형성으로 인해 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 일부를 비활성화하여 그 구조적 안정성을 형상시키고, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 분해에 의한 가스의 다량 발생을 억제할 수 있다.In the lithium-manganese transition metal oxide, the heterogeneous element can form an alloy with manganese (Mn) to exhibit a stable single phase. Due to the formation of this single phase, a part of the lithium-manganese transition metal oxide can be deactivated to form its structural stability, and a large amount of gas generated by decomposition of the lithium-manganese transition metal oxide can be suppressed.

이러한 이종 원소가 합금화된 단일상의 형성은, 예를 들어, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 XRD로 분석하여 확인할 수 있다. 구체적으로, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 XRD로 분석하면, 망간(Mn)에서 유래한 피크가 합금화에 의해 시프트(shift)되면서 이차상이 아닌 안정적인 단일상을 나타내는 단일 피크로 나타날 수 있다.The formation of a single phase in which these heterogeneous elements are alloyed can be confirmed, for example, by analyzing the lithium-manganese transition metal oxide using XRD. Specifically, when the lithium-manganese transition metal oxide is analyzed using XRD, a peak derived from manganese (Mn) may shift due to alloying, resulting in a single peak indicating a stable single phase rather than a secondary phase.

이와 달리, 상기 이종 원소와 다른 원소가 포함되어 이차상이 나타나거나, 상기 이종 원소가 충분히 포함되지 못하여 단일상의 형성이 충분치 못한 경우, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물과는 상이한 XRD 분석 결과가 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 이차상이 형성된 경우, XRD에서 망간(Mn) 및 별도 원소에 의한 피크가 서로 분리되어 확인될 수 있다. 또한, 상기 이종 원소가 충분히 포함되지 못하여 단일상의 형성이 충분치 못한 경우에는, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에 비해, 상기 단일 피크의 시프트가 충분히 관찰되지 않을 수 있다. 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 상기 이종 원소가 충분한 함유 비율로 합금화된 상태로 포함되므로, XRD 분석 결과에서 충분한 단일 피크 시프트가 확인될 수 있다.In contrast, when a secondary phase appears because another element is included in addition to the above-mentioned heterogeneous element, or when the heterogeneous element is not sufficiently included and the formation of a single phase is insufficient, an XRD analysis result different from that of the lithium-manganese transition metal oxide may be derived. For example, when the secondary phase is formed, peaks due to manganese (Mn) and another element may be confirmed to be separated from each other in XRD. In addition, when the heterogeneous element is not sufficiently included and the formation of a single phase is insufficient, the shift of the single peak may not be sufficiently observed compared to the lithium-manganese transition metal oxide. Since the lithium-manganese transition metal oxide includes the heterogeneous element in an alloyed state at a sufficient content ratio, a sufficient single peak shift can be confirmed in the XRD analysis result.

한편, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 양극 활물질과 균일하게 혼합되어 양극 내에서 적절한 특성을 나타낼 수 있는 입자 크기를 가질 수 있다.Meanwhile, the lithium-manganese transition metal oxide can have a particle size that can be uniformly mixed with the cathode active material and exhibit appropriate characteristics within the cathode.

일 실시예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 혹은 7 ㎛ 내지 15 ㎛, 혹은 9 ㎛ 내지 13 ㎛의 체적 평균 입경(D50)을 갖는 1차 입자, 또는 1차 입자들이 응집된 2차 입자의 형태를 가질 수 있다. 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 체적 평균 입경(D50)은 잘 알려진 레이저 입도 분석기 등을 이용해 측정 및 산출될 수 있다.According to one embodiment, the lithium-manganese based transition metal oxide may have a form of primary particles having a volume average particle diameter (D50) of 5 ㎛ to 20 ㎛, or 7 ㎛ to 15 ㎛, or 9 ㎛ to 13 ㎛, or secondary particles in which primary particles are aggregated. The volume average particle diameter (D50) of the lithium-manganese based transition metal oxide can be measured and calculated using a well-known laser particle size analyzer, etc.

상술한 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 별도의 양극 활물질과 혼합되어, 리튬 이차 전지의 초기 충방전 과정에서 음극의 비가역 용량을 보상하는 희생 양극재로 작용할 수 있으며, 이러한 비가역 용량 보상 이후에는 상기 양극 활물질이 작용할 수 있다.The above-described lithium-manganese transition metal oxide can be mixed with a separate cathode active material and act as a sacrificial cathode material that compensates for the irreversible capacity of the anode during the initial charge/discharge process of a lithium secondary battery, and after this irreversible capacity compensation, the cathode active material can act.

발명의 다른 일 구현 예에 따르면,According to another embodiment of the invention,

리튬 전구체, 망간 전구체, 철 전구체, 및 아연 전구체를 고상 혼합한 원료 혼합물을 제공하는 단계; 및A step of providing a raw material mixture comprising a lithium precursor, a manganese precursor, an iron precursor, and a zinc precursor in a solid state; and

상기 원료 혼합물을 불활성 분위기 및 500 ℃ 내지 900 ℃의 온도 하에서 소성하여 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 얻는 단계A step of calcining the above raw material mixture under an inert atmosphere and a temperature of 500° C. to 900° C. to obtain the lithium-manganese transition metal oxide.

를 포함하는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법이 제공된다.A method for producing a lithium-manganese transition metal oxide, including:

상기 제1 단계에서는 리튬 전구체, 망간 전구체, 철 전구체, 및 아연 전구체를 포함하는 원료 혼합물이 준비된다. 상기 원료 혼합물은 상기 리튬-망간 전이 금속 산화물에 대해 설명된 화학양론 비에 맞도록 리튬 전구체, 망간 전구체, 철 전구체, 및 아연 전구체를 고상 혼합하여 준비될 수 있다.In the first step, a raw material mixture including a lithium precursor, a manganese precursor, an iron precursor, and a zinc precursor is prepared. The raw material mixture can be prepared by solid-phase mixing the lithium precursor, the manganese precursor, the iron precursor, and the zinc precursor so as to match the stoichiometric ratio described for the lithium-manganese transition metal oxide.

상기 리튬 전구체로는 Li2O와 같이 리튬을 포함한 산화물이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.As the lithium precursor, an oxide containing lithium, such as Li2O , can be used without any special limitation.

상기 망간 전구체로는 MnO와 같이 망간을 포함한 산화물이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.As the manganese precursor, an oxide containing manganese, such as MnO, can be used without any special limitation.

상기 철 전구체 및 상기 아연 전구체로는 철 또는 아연을 포함한 염화물, 질산화물, 황산화물, 인산화물, 산화물, 할로겐화물, 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.As the above iron precursor and the above zinc precursor, one or more compounds selected from the group consisting of chlorides, nitrates, sulfur oxides, phosphates, oxides, halides, and hydrates thereof containing iron or zinc can be used.

상기 제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 얻어진 원료 혼합물을 불활성 분위기 및 500 ℃ 이상의 온도 하에서 소성함으로써 상기 리튬 전이 금속 산화물을 얻는다.In the second step, the lithium transition metal oxide is obtained by calcining the raw material mixture obtained in the first step under an inert atmosphere and a temperature of 500° C. or higher.

상기 제2 단계는 Ar, N2, Ne, 및 He와 같은 불활성 기체를 사용하여 형성되는 불활성 분위기 하에서 수행될 수 있다.The second step can be performed under an inert atmosphere formed using an inert gas such as Ar, N 2 , Ne, and He.

상기 제2 단계에서의 소성은 500 ℃ 내지 900 ℃ 혹은 550 ℃ 내지 850 ℃의 온도 하에서 수행될 수 있다. 적정한 속도로 결정 시드(seed)가 생성될 수 있도록 하기 위하여, 상기 소성 온도는 500 ℃ 이상, 혹은 550 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 다만, 소성 온도가 과도하게 높을 경우 성장한 결정 입자들끼리 뭉치는 소결 현성이 일어날 수 있다. 그러므로, 상기 소성 온도는 900 ℃ 이하 혹은 850 ℃ 이하인 것이 바람직하다.The sintering in the second step can be performed at a temperature of 500°C to 900°C or 550°C to 850°C. In order to allow crystal seeds to be generated at an appropriate rate, the sintering temperature is preferably 500°C or higher or 550°C or higher. However, if the sintering temperature is excessively high, sintering phenomenon in which grown crystal particles clump together may occur. Therefore, the sintering temperature is preferably 900°C or lower or 850°C or lower.

상기 소성은 상기 소성 온도 하에서 2 시간 내지 20 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 소성 시간은 이종 원소가 리튬-망간 산화물에 합금의 형태로 도입되어 결정이 안정화되는데 소요되는 시간을 고려하여 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 소성 시간은 2 시간 이상, 혹은 3 시간 이상, 혹은 4 시간 이상; 그리고 20 시간 이하, 혹은 15 시간 이하, 혹은 12 시간 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 소성 시간은 3 시간 내지 20 시간, 혹은 3 시간 내지 15 시간, 혹은 4 시간 내지 15 시간, 혹은 4 시간 내지 12 시간일 수 있다.The above-mentioned calcination can be performed for 2 hours to 20 hours under the above-mentioned calcination temperature. The above-mentioned calcination time can be controlled in consideration of the time required for the heterogeneous element to be introduced into the lithium-manganese oxide in the form of an alloy and for the crystal to be stabilized. Specifically, the above-mentioned calcination time can be 2 hours or more, or 3 hours or more, or 4 hours or more; and 20 hours or less, or 15 hours or less, or 12 hours or less. Preferably, the above-mentioned calcination time can be 3 hours to 20 hours, or 3 hours to 15 hours, or 4 hours to 15 hours, or 4 hours to 12 hours.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 단계에서는, 상기 원료 혼합물을 불활성 분위기 하에서 1.4 ℃/min 내지 2.0 ℃/min의 승온 속도로 가열하여 상기 소성 온도에 도달하도록 하는 것이 바람직하다.According to one embodiment, in the second step, it is preferable to heat the raw material mixture at a heating rate of 1.4 °C/min to 2.0 °C/min under an inert atmosphere to reach the sintering temperature.

상기 승온 속도가 너무 느릴 경우 결정 시드가 천천히 형성되고 결정의 성장이 지속되어 입자가 너무 커질 수 있다. 그러므로, 상기 승온 속도는 1.4 ℃/min 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 승온 속도가 과도하게 빠를 경우 결정 시드가 매우 빠른 속도로 다량 생성되며, 입자의 성장 시간이 상대적으로 부족하여 결정성이 상대적으로 낮아지고 입자 크기도 상대적으로 작아질 수 있다. 그러므로, 상기 승온 속도는 2.0 ℃/min 이하인 것이 바람직하다.If the above heating rate is too slow, crystal seeds are formed slowly and the crystals continue to grow, which may cause the particles to become too large. Therefore, the heating rate is preferably 1.4 ℃/min or more. However, if the heating rate is excessively fast, crystal seeds are generated in large quantities at a very fast rate, and the growth time of the particles is relatively insufficient, which may cause the crystallinity to be relatively low and the particle size to become relatively small. Therefore, the heating rate is preferably 2.0 ℃/min or less.

구체적으로, 상기 승온 속도는 1.40 ℃/min 이상, 혹은 1.45 ℃/min 이상, 혹은 1.50 ℃/min 이상; 그리고 2.00 ℃/min 이하, 혹은 1.95 ℃/min 이하, 혹은 1.90 ℃/min 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 승온 속도는 1.40 ℃/min 내지 2.00 ℃/min, 혹은 1.45 ℃/min 내지 2.00 ℃/min, 혹은 1.45 ℃/min 내지 1.95 ℃/min, 혹은 1.50 ℃/min 내지 1.95 ℃/min, 혹은 1.50 ℃/min 내지 1.90 ℃/min일 수 있다.Specifically, the heating rate may be 1.40° C./min or more, or 1.45° C./min or more, or 1.50° C./min or more; and 2.00° C./min or less, or 1.95° C./min or less, or 1.90° C./min or less. Preferably, the heating rate may be 1.40° C./min to 2.00° C./min, or 1.45° C./min to 2.00° C./min, or 1.45° C./min to 1.95° C./min, or 1.50° C./min to 1.95° C./min, or 1.50° C./min to 1.90° C./min.

필요에 따라, 상기 상기 제2 단계에서 얻어진 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 세정하고 건조 하는 단계가 수행될 수 있다.If necessary, a step of washing and drying the lithium-manganese transition metal oxide obtained in the second step may be performed.

비제한적인 예로, 상기 세정 공정은 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 세정액을 1: 2 내지 1: 10의 중량비로 혼합하고 교반하는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 세정액으로는 증류수, 암모니아수 등이 사용될 수 있다. 상기 건조 공정은 100 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 1 시간 내지 10 시간 동안 열처리하는 방법으로 수행될 수 있다.As a non-limiting example, the cleaning process can be performed by mixing and stirring the lithium-manganese transition metal oxide and the cleaning solution in a weight ratio of 1:2 to 1:10. Distilled water, ammonia water, or the like can be used as the cleaning solution. The drying process can be performed by heat treating at a temperature of 100° C. to 200° C. for 1 to 10 hours.

발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 첨가제가 제공된다.According to another embodiment of the invention, a cathode additive for a lithium secondary battery comprising the lithium-manganese transition metal oxide is provided.

상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 높은 초기 비가역 용량을 나타내면서도, 비가역 용량 손실 보상시의 가스 발생이 억제되어 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다. The above lithium-manganese transition metal oxide exhibits high initial irreversible capacity, while suppressing gas generation during compensation of irreversible capacity loss, thereby improving the stability of the battery.

상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 첨가제는 리튬 이차 전지의 충방전시 비가역적으로 리튬을 내놓는 특성을 가진다. 그러므로, 상기 리튬 이차 전지용 양극 첨가제는 리튬 이차 전지용 양극에 포함되어 예비 리튬화(prelithiation)를 위한 희생 양극재(sacrificial positive electrode materials)의 역할을 수행할 수 있다.The positive electrode additive for a lithium secondary battery including the above lithium-manganese transition metal oxide has a characteristic of irreversibly releasing lithium during charging and discharging of a lithium secondary battery. Therefore, the positive electrode additive for a lithium secondary battery can be included in a positive electrode for a lithium secondary battery and play a role as a sacrificial positive electrode material for prelithiation.

발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극이 제공된다.According to another embodiment of the invention, a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the lithium-manganese transition metal oxide is provided.

상기 리튬 이차 전지용 양극은 양극 활물질, 바인더, 도전재, 및 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다.The above-mentioned positive electrode for a lithium secondary battery may include a positive electrode active material, a binder, a conductive material, and the lithium-manganese transition metal oxide.

바람직하게는, 상기 리튬 이차 전지용 양극은 양극 활물질, 도전재, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물, 및 바인더를 포함하는 양극재; 그리고, 상기 양극재를 지지하는 전류 집전체를 포함한다.Preferably, the positive electrode for the lithium secondary battery comprises a positive electrode material including a positive electrode active material, a conductive material, the lithium-manganese transition metal oxide, and a binder; and a current collector supporting the positive electrode material.

고용량 전지로 갈수록 전지의 용량을 늘리기 위해 음극 내 음극 활물질의 비율을 더 높여야 하고, 이에 따라 SEI 층에 소모되는 리튬의 양도 따라 증가한다. 때문에 음극의 SEI 층에 소모되는 리튬의 양을 계산한 다음, 양극 쪽에 적용되어야 할 희생 양극재의 양을 역산하여 전지의 설계 용량을 정할 수 있다.As the capacity of the battery increases, the ratio of the cathode active material in the cathode must increase, and accordingly, the amount of lithium consumed in the SEI layer also increases. Therefore, the amount of lithium consumed in the SEI layer of the cathode can be calculated, and then the amount of sacrificial cathode material to be applied to the cathode side can be reversed to determine the design capacity of the battery.

일 실시 예에 따르면, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 상기 양극재의 총 중량 대비 0 중량% 초과 15 중량% 이하로 포함될 수 있다.According to one embodiment, the lithium-manganese transition metal oxide may be included in an amount of more than 0 wt% and less than or equal to 15 wt% relative to the total weight of the cathode material.

상기 SEI 층의 형성에 소모되는 비가역 리튬을 보상하기 위하여, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 0 중량% 초과인 것이 바람직하다.In order to compensate for the irreversible lithium consumed in the formation of the SEI layer, it is preferable that the content of the lithium-manganese transition metal oxide exceeds 0 wt% based on the total weight of the cathode material.

다만, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물이 과량으로 포함될 경우, 가역적인 충방전 용량을 나타내는 상기 양극 활물질의 함량이 줄어들어 배터리의 용량이 감소하게 되고, 전지 내에 잔여 리튬이 음극에 플레이팅되어 전지의 쇼트를 유발하거나 안전성을 저해할 수 있다. 그러므로, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 15 중량% 이하인 것이 바람직하다.However, when the lithium-manganese transition metal oxide is included in an excessive amount, the content of the positive electrode active material exhibiting reversible charge/discharge capacity decreases, thereby reducing the capacity of the battery, and residual lithium in the battery may plate on the negative electrode, causing a short circuit in the battery or compromising safety. Therefore, the content of the lithium-manganese transition metal oxide is preferably 15 wt% or less relative to the total weight of the positive electrode material.

구체적으로, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 0 중량% 초과, 혹은 0.5 중량% 이상, 혹은 1 중량% 이상, 혹은 2 중량% 이상, 혹은 3 중량% 이상; 그리고, 15 중량% 이하, 혹은 12 중량% 이하, 혹은 10 중량% 이하일 수 있다.Specifically, the content of the lithium-manganese transition metal oxide may be greater than 0 wt%, or greater than 0.5 wt%, or greater than 1 wt%, or greater than 2 wt%, or greater than 3 wt%; and may be less than 15 wt%, or less than 12 wt%, or less than 10 wt% relative to the total weight of the cathode material.

바람직하게는, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 0.5 중량% 내지 15 중량%, 혹은 1 중량% 내지 15 중량%, 혹은 1 중량% 내지 12 중량%, 혹은 2 중량% 내지 12 중량%, 혹은 2 중량% 내지 10 중량%, 혹은 3 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.Preferably, the content of the lithium-manganese transition metal oxide may be 0.5 wt% to 15 wt%, or 1 wt% to 15 wt%, or 1 wt% to 12 wt%, or 2 wt% to 12 wt%, or 2 wt% to 10 wt%, or 3 wt% to 10 wt% relative to the total weight of the cathode material.

상기 양극 활물질로는 리튬 이온의 가역적인 삽입 및 탈리가 가능한 물질이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈, 철, 또는 이들 조합의 금속과 리튬을 포함한 복합 산화물 또는 인산화물일 수 있다.As the positive electrode active material, any material capable of reversible insertion and de-insertion of lithium ions may be used without special limitation. For example, the positive electrode active material may be a composite oxide or phosphate containing lithium and a metal such as cobalt, manganese, nickel, iron, or a combination thereof.

비제한적인 예로, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.As a non-limiting example, the positive electrode active material may be a compound represented by any one of the following chemical formulas:

LiaA1-bRbD2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5); LiaE1-bRbO2-cDc (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiE2-bRbO4-cDc (0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiaNi1-b-cCobRcDd (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d≤2); LiaNi1-b-cCobRcO2-dZd (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); LiaNi1-b-cCobRcO2-dZ2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); LiaNi1-b-cMnbRcDd (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d≤2); LiaNi1-b-cMnbRcO2-dZd (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); LiaNi1-b-cMnbRcO2-dZ2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); LiaNibEcGdO2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤0.1.); LiaNibCocMndGeO2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1); LiaNiGbO2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaCoGbO2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaMnGbO2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); LiaMn2GbO4 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3 (0≤f≤2); Li(3-f)Fe2(PO4)3 (0≤f≤2); 및 LiFePO4.Li a A 1-b R b D 2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5); Li a E 1-b R b O 2-c D c (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiE 2-b R b O 4-c D c (0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); Li a Ni 1-bc Co b R c D d (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d≤2); Li a Ni 1-bc Co b R c O 2-d Z d (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); Li a Ni 1-bc Co b R c O 2-d Z 2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); Li a Ni 1-bc Mn b R c D d (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d≤2); Li a Ni 1-bc Mn b R c O 2-d Z d (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); Li a Ni 1-bc Mn b R c O 2-d Z 2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<d<2); Li a Ni b E c G d O 2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤0.1.); Li a Ni b Co c Mn d G e O 2 (0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1); Li a NiG b O 2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); Li a CoG b O 2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); Li a MnG b O 2 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LITO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≤f≤2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≤f≤2); and LiFePO 4 .

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.In the chemical formula, A is Ni, Co, Mn or a combination thereof; R is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; Z is F, S, P or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn or a combination thereof; T is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu or a combination thereof.

물론 상기 양극 활물질의 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 양극 활물질과 코팅층을 갖는 양극 활물질을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Of course, it is also possible to use a material having a coating layer on the surface of the above-mentioned positive electrode active material, or it is also possible to use a mixture of the above-mentioned positive electrode active material and a positive electrode active material having a coating layer. As the coating element included in the above-mentioned coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof can be used.

일 실시 예에 따르면, 상기 양극 활물질은 상기 양극재의 총 중량 대비 80 중량% 내지 95 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment, the positive electrode active material may be included in an amount of 80 wt% to 95 wt% relative to the total weight of the positive electrode material.

구체적으로, 상기 양극 활물질의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 80 중량% 이상, 혹은 82 중량% 이상, 혹은 85 중량% 이상; 그리고, 95 중량% 이하, 혹은 93 중량% 이하, 혹은 90 중량% 이하일 수 있다.Specifically, the content of the positive electrode active material may be 80 wt% or more, or 82 wt% or more, or 85 wt% or more; and 95 wt% or less, or 93 wt% or less, or 90 wt% or less, relative to the total weight of the positive electrode material.

바람직하게는, 상기 양극 활물질의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 82 중량% 내지 95 중량%, 혹은 82 중량% 내지 93 중량%, 혹은 85 중량% 내지 93 중량%, 혹은 85 중량% 내지 90 중량%일 수 있다.Preferably, the content of the positive electrode active material may be 82 wt% to 95 wt%, or 82 wt% to 93 wt%, or 85 wt% to 93 wt%, or 85 wt% to 90 wt% relative to the total weight of the positive electrode material.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것이다.The above-mentioned conductive material is used to provide conductivity to the electrode.

상기 도전재로는 전지의 화학 변화를 야기하지 않으면서 전자 전도성을 가지는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 도전재는 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등일 수 있다. 상기 도전재로는 상술한 예들 중 1종 혹은 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.As the conductive material, any material having electronic conductivity and not causing a chemical change in the battery may be used without particular limitation. Non-limiting examples thereof include carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber; graphite such as natural graphite or artificial graphite; metal powder or metal fiber such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive whiskey such as zinc oxide or potassium titanate; conductive metal oxide such as titanium oxide; or conductive polymers such as polyphenylene derivatives. The conductive material may be one or a mixture of two or more of the above-described examples.

상기 도전재의 함량은 적절한 수준의 도전성을 발현하면서도 배터리의 용량 감소를 유발하지 않는 범위에서 조절될 수 있다. 바람직하게는, 상기 도전재의 함량은 상기 양극재의 총 중량 대비 1 중량% 내지 10 중량% 혹은 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.The content of the conductive material can be adjusted within a range that does not cause a decrease in the capacity of the battery while exhibiting an appropriate level of conductivity. Preferably, the content of the conductive material can be 1 wt% to 10 wt% or 1 wt% to 5 wt% relative to the total weight of the cathode material.

상기 바인더는 상기 양극재를 상기 전류 집전체에 잘 부착시키기 위해 사용되는 것이다.The above binder is used to properly attach the positive electrode material to the current collector.

비제한적인 예로, 상기 바인더는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 수지 등일 수 있다. 상기 바인더로는 상술한 예들 중 1종 혹은 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.As non-limiting examples, the binder may be a polymer including polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon resin, etc. The binder may be one or a mixture of two or more of the above-described examples.

상기 바인더의 함량은 적절한 수준의 접착성을 발현하면서도 리튬 이차 전지의 용량 감소를 유발하지 않는 범위에서 조절될 수 있다. 바람직하게는, 상기 바인더의 함량은 상기 전극재의 총 중량 대비 1 중량% 내지 10 중량% 혹은 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.The content of the binder can be adjusted within a range that does not cause a decrease in the capacity of the lithium secondary battery while exhibiting an appropriate level of adhesiveness. Preferably, the content of the binder can be 1 wt% to 10 wt% or 1 wt% to 5 wt% relative to the total weight of the electrode material.

상기 전류 집전체로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 리튬 이차 전지의 양극에 적용 가능한 것으로 알려진 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.As the above current collector, any material known to be applicable to a positive electrode of a lithium secondary battery in the technical field to which the present invention belongs can be used without any particular limitation.

비제한적인 예로, 상기 전류 집전체로는 스테인리스 스틸; 알루미늄; 니켈; 티탄; 소성 탄소; 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다Non-limiting examples of the current collectors may include stainless steel; aluminum; nickel; titanium; calcined carbon; or aluminum or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc.

바람직하게는, 상기 전류 집전체는 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 양극재의 접착력을 높이기 위하여, 상기 전류 집전체는 그 표면에 미세한 요철이 형성된 것일 수 있다. 상기 전류 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 가질 수 있다.Preferably, the current collector may have a thickness of 3 μm to 500 μm. In order to increase the adhesive strength of the positive electrode material, the current collector may have fine unevenness formed on its surface. The current collector may have various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a non-woven fabric, etc.

상기 리튬 이차 전지용 양극은 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물, 및 바인더를 포함하는 양극재를 상기 전류 집전체 상에 적층하여 형성될 수 있다.The above-described positive electrode for a lithium secondary battery can be formed by laminating a positive electrode material including the positive electrode active material, the conductive material, the lithium-manganese transition metal oxide, and a binder on the current collector.

발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 리튬 이차 전지용 양극; 음극; 분리막; 및 전해질을 포함하는, 리튬 이차 전지가 제공된다.According to another embodiment of the invention, a lithium secondary battery is provided, including a positive electrode; an anode; a separator; and an electrolyte for the lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지는 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함한 양극을 구비한다. 그에 따라, 상기 리튬 이차 전지는 충방전지 양극에서의 가스 발생이 억제될 수 있고, 향상된 안전성과 수명 특성을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 리튬 이차 전지는 높은 방전 용량, 우수한 출력 특성 및 용량 유지율을 나타낼 수 있다.The above lithium secondary battery has a cathode including the lithium-manganese transition metal oxide. Accordingly, the lithium secondary battery can suppress gas generation at the cathode during charging and discharging, and can exhibit improved safety and life characteristics. In addition, the lithium secondary battery can exhibit high discharge capacity, excellent output characteristics, and capacity retention rate.

상기 리튬 이차 전지는 휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 배터리, 디지털 카메라와 같은 휴대용 전자 기기 분야; 및 전기 자동차, 전기 오토바이, 퍼스널 모빌리티 디바이스와 같은 이동 수단 분야에서 향상된 성능과 안전성을 갖는 에너지 공급원으로 이용될 수 있다.The above lithium secondary battery can be used as an energy source with improved performance and safety in the field of portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, tablet computers, mobile batteries, and digital cameras; and in the field of transportation means such as electric vehicles, electric motorcycles, and personal mobility devices.

상기 리튬 이차 전지는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내장되는 케이스를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 분리막은 전해질에 함침되어 있을 수 있다.The above lithium secondary battery may include an electrode assembly wound with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a case in which the electrode assembly is built. In addition, the positive electrode, the negative electrode, and the separator may be impregnated with an electrolyte.

상기 리튬 이차 전지는 각형, 원통형, 파우치형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.The above lithium secondary battery can have various shapes such as square, cylindrical, and pouch shapes.

상기 음극은 음극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극재; 그리고 상기 음극재를 지지하는 전류 집전체를 포함할 수 있다.The above negative electrode may include a negative electrode material including a negative electrode active material, a conductive material, and a binder; and a current collector supporting the negative electrode material.

상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼레이션(deintercalation)할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질, 및 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다.The above negative active material may include a material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, a lithium metal, an alloy of a lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, and a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소질 물질로서 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소질 물질은 천연 흑연, 인조 흑연, 키쉬 흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitches), 메조페이스 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 석유 또는 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes), 연화 탄소(soft carbon), 및 경화 탄소(hard carbon) 등일 수 있다.As the material capable of reversibly intercalating and deintercalating the lithium ions, carbonaceous materials may be exemplified by crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. Specifically, the carbonaceous material may be natural graphite, artificial graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitches, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, petroleum or coal tar pitch derived cokes, soft carbon, and hard carbon.

상기 리튬 금속의 합금은 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, Sn, Bi, Ga, 및 Cd로 이루어진 군에서 선택되는 금속과 리튬의 합금일 수 있다.The above lithium metal alloy may be an alloy of lithium and a metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, Sn, Bi, Ga, and Cd.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질은 Si, Si-C 복합체, SiOx (0<x<2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이 금속, 희토류 원소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다; 단, Si는 제외한다), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이 금속, 희토류 원소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다; 단, Sn은 제외한다.) 등일 수 있다. 그리고, 상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 상기 예들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 Q 및 R은 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 등일 수 있다.The material capable of doping and dedoping lithium may be Si, a Si-C composite, SiOx (0<x<2), a Si-Q alloy (wherein Q is an element selected from the group consisting of an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a Group 15 element, a Group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and combinations thereof; however, Si is excluded), Sn, SnO 2 , a Sn-R alloy (wherein R is an element selected from the group consisting of an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a Group 15 element, a Group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and combinations thereof; however, Sn is excluded). In addition, the material capable of doping and dedoping lithium may be a mixture of at least one of the above examples and SiO 2 . The Q and R are Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, It may be Te, Po, etc.

그리고, 상기 전이 금속 산화물은 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 티타늄 산화물 등일 수 있다.And, the transition metal oxide may be vanadium oxide, lithium vanadium oxide, lithium titanium oxide, etc.

바람직하게는, 상기 음극은 탄소질 물질 및 규소 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 음극 활물질을 포함할 수 있다.Preferably, the negative electrode may include at least one negative electrode active material selected from the group consisting of carbonaceous materials and silicon compounds.

여기서, 상기 탄소질 물질은, 앞서 예시된, 천연 흑연, 인조 흑연, 키쉬 흑연, 열분해 탄소, 메조페이스 피치, 메조페이스 피치계 탄소섬유, 탄소 미소구체, 석유 또는 석탄계 코크스, 연화 탄소, 및 경화 탄소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질이다. 그리고, 상기 규소 화합물은, 앞서 예시된 Si를 포함하는 화합물, 즉 Si, Si-C 복합체, SiOx (0<x<2), 상기 Si-Q 합금, 이들의 혼합물, 또는 이들 중 적어도 하나와 SiO2의 혼합물일 수 있다.Here, the carbonaceous material is at least one material selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch, mesophase pitch-based carbon fibers, carbon microspheres, petroleum or coal-based coke, softened carbon, and hardened carbon, as exemplified above. And, the silicon compound can be a compound including Si as exemplified above, that is, Si, a Si-C composite, SiOx (0<x<2), the Si-Q alloy, a mixture thereof, or a mixture of at least one of these and SiO2 .

일 실시 예에 따르면, 상기 음극 활물질은 상기 음극재의 총 중량 대비 85 중량% 내지 98 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment, the negative electrode active material may be included in an amount of 85 wt% to 98 wt% relative to the total weight of the negative electrode material.

구체적으로, 상기 음극 활물질의 함량은 상기 음극재의 총 중량 대비 85 중량% 이상, 혹은 87 중량% 이상, 혹은 90 중량% 이상; 그리고, 98 중량% 이하, 혹은 97 중량% 이하, 혹은 95 중량% 이하일 수 있다.Specifically, the content of the negative electrode active material may be 85 wt% or more, or 87 wt% or more, or 90 wt% or more, and 98 wt% or less, or 97 wt% or less, or 95 wt% or less, relative to the total weight of the negative electrode material.

바람직하게는, 상기 음극 활물질의 함량은 상기 음극재의 총 중량 대비 85 중량% 내지 97 중량%, 혹은 87 중량% 내지 97 중량%, 혹은 87 중량% 내지 95 중량%, 혹은 90 중량% 내지 95 중량%일 수 있다.Preferably, the content of the negative electrode active material may be 85 wt% to 97 wt%, or 87 wt% to 97 wt%, or 87 wt% to 95 wt%, or 90 wt% to 95 wt% relative to the total weight of the negative electrode material.

상기 음극재에 포함되는 상기 도전재와 상기 바인더, 그리고 상기 전류 집전체에 대해서는 상기 리튬 이차 전지용 양극에서 설명된 내용들로 갈음한다.The conductive material, the binder, and the current collector included in the negative electrode material are replaced with the contents described in the positive electrode for a lithium secondary battery.

상기 분리막은 양극과 음극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공한다. 상기 분리막으로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 리튬 이차 전지의 세퍼레이터에 적용 가능한 것으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 분리막은 전해질의 이온 이동에 대해 낮은 저항을 가지면서 전해질에 대한 젖음성이 우수한 것이 바람직하다.The above separator separates the positive and negative electrodes and provides a passage for lithium ions to move. As the above separator, any separator known to be applicable to a separator of a lithium secondary battery in the technical field to which the present invention belongs may be used without particular limitation. It is preferable that the separator have low resistance to ion movement of the electrolyte and excellent wettability with respect to the electrolyte.

구체적으로는 상기 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조된 다공성 고분자 필름일 수 있다. 상기 분리막은 상기 다공성 고분자 필름이 2 층 이상으로 적층된 다층막일 수 있다. 상기 분리막은 유리 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 등을 포함하는 부직포일 수 있다. 그리고, 상기 분리막은 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 코팅된 것일 수 있다.Specifically, the separator may be a porous polymer film made of a polyolefin polymer such as polyethylene, polypropylene, an ethylene-butene copolymer, an ethylene-hexene copolymer, an ethylene-methacrylate copolymer, or the like. The separator may be a multilayer film in which two or more layers of the porous polymer film are laminated. The separator may be a nonwoven fabric including glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like. In addition, the separator may be coated with a ceramic component or a polymer material to secure heat resistance or mechanical strength.

한편, 상기 전해질로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 리튬 이차 전지에 적용 가능한 것으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질은 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등일 수 있다.Meanwhile, as the electrolyte, any electrolyte known to be applicable to a lithium secondary battery in the technical field to which the present invention belongs may be used without any particular limitation. For example, the electrolyte may be an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, a molten inorganic electrolyte, etc.

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

상기 비수성 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다.Any non-aqueous organic solvent that can act as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move may be used without special restrictions.

구체적으로, 상기 비수성 유기 용매는 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 및 ε-카프로락톤(ε-caprolactone)과 같은 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 및 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)과 같은 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone)과 같은 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 및 플루오로벤젠(fluorobenzene)과 같은 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 메틸 에틸 카보네이트(methyl ethyl carbonate, MEC), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC)와 같은 카보네이트계 용매; 에틸알코올 및 이소프로필 알코올과 같은 알코올계 용매; R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다)과 같은 니트릴류; 디메틸포름아미드와 같은 아미드류; 1,3-디옥솔란과 같은 디옥솔란류; 및 설포란(sulfolane) 등일 수 있다.Specifically, the non-aqueous organic solvent includes: ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; ether solvents such as dibutyl ether and tetrahydrofuran; ketone solvents such as cyclohexanone; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and fluorobenzene; carbonate solvents such as dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), ethyl methyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), and propylene carbonate (PC); Alcohol solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, which may include a double bond aromatic ring or an ether bond); amides such as dimethylformamide; dioxolanes such as 1,3-dioxolane; and sulfolane.

상기 예들 중에서도 상기 비수성 유기 용매로 카보네이트계 용매가 바람직하게 사용될 수 있다.Among the above examples, a carbonate solvent can be preferably used as the non-aqueous organic solvent.

특히, 전지의 충방전 성능 및 상기 희생 양극재와의 상용성을 고려하여, 상기 비수성 유기 용매로는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트) 및 저점도의 선형 카보네이트(예를 들어, 에틸 메틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트)의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 이 경우 상기 환형 카보네이트와 상기 선형 카보네이트를 1:1 내지 1:9의 부피 비로 혼합하여 사용하는 것이 상술한 성능의 발현에 유리할 수 있다.In particular, considering the charge/discharge performance of the battery and compatibility with the sacrificial cathode material, a mixture of a cyclic carbonate (e.g., ethylene carbonate, propylene carbonate) having high ionic conductivity and high dielectric constant and a linear carbonate (e.g., ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate) having low viscosity can be preferably used as the non-aqueous organic solvent. In this case, using a mixture of the cyclic carbonate and the linear carbonate in a volume ratio of 1:1 to 1:9 can be advantageous for exhibiting the above-described performance.

또한, 상기 비수성 유기 용매로는 에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 1:2 내지 1:10의 부피 비로 혼합한 것; 또는 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC) 및 디메틸 카보네이트(DMC)를 1~3 : 1~9 : 1의 부피 비로 혼합한 것이 바람직하게 사용될 수 있다.In addition, as the non-aqueous organic solvent, a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 1:2 to 1:10; or a mixture of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 1 to 3:1 to 9:1 can be preferably used.

상기 전해질에 포함되는 상기 리튬염은 상기 비수성 유기 용매에 용해되어 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 한다.The lithium salt included in the above electrolyte is dissolved in the non-aqueous organic solvent and acts as a source of lithium ions within the battery, enabling the basic operation of a lithium secondary battery and promoting the movement of lithium ions between the positive and negative electrodes.

구체적으로, 상기 리튬염은 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiN(SO2F)2 (LiFSI, lithium bis(fluorosulfonyl)imide), LiCl, LiI, 및 LiB(C2O4)2 등일 수 있다. 바람직하게는, 상기 리튬염은 LiPF6, LiFSI, 및 이들의 혼합물일 수 있다.Specifically, the lithium salt may be 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 , LiN(SO 2 F) 2 (LiFSI, lithium bis(fluorosulfonyl)imide), LiCl, LiI, and LiB(C 2 O4) 2 . Preferably, the lithium salt may be LiPF 6 , LiFSI, and a mixture thereof.

상기 리튬염은 상기 전해질에 0.1 M 내지 2.0 M의 농도로 포함될 수 있다. 상기 농도 범위로 포함되는 리튬염은, 상기 전해질에 적절한 전도도와 점도를 부여함으로써 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있게 한다.The lithium salt may be included in the electrolyte at a concentration of 0.1 M to 2.0 M. The lithium salt included in the above concentration range enables the electrolyte to exhibit excellent electrolyte performance by providing appropriate conductivity and viscosity to the electrolyte.

선택적으로, 상기 전해질에는 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 한 첨가제들이 포함될 수 있다.Optionally, the electrolyte may include additives for the purpose of improving the life characteristics of the battery, suppressing battery capacity decrease, and improving the discharge capacity of the battery.

예를 들어, 상기 첨가제는 디플루오로 에틸렌카보네이트와 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(n-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, 삼염화 알루미늄 등일 수 있다. 상기 첨가제는 상기 전해질의 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.For example, the additive may be a haloalkylene carbonate compound such as difluoroethylene carbonate, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, a cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, a nitrobenzene derivative, sulfur, a quinone imine dye, an N-substituted oxazolidinone, an N,N-substituted imidazolidine, an ethylene glycol dialkyl ether, an ammonium salt, a pyrrole, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, or the like. The additive may be included in an amount of 0.1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the electrolyte.

본 발명에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 높은 초기 비가역 용량을 나타내면서도, 비가역 용량 손실 보상시의 가스 발생이 억제되어 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.The lithium-manganese transition metal oxide according to the present invention exhibits a high initial irreversible capacity, while suppressing gas generation during compensation for irreversible capacity loss, thereby improving the stability of the battery.

이러한 리튬 전이 금속 산화물은 고용량 리튬 이차 전지의 비가역 용량 손실을 보상할 수 있으면서도, 전지의 가스 발생이나 이에 의한 화재 및 폭발 등을 효과적으로 억제할 수 있다.These lithium transition metal oxides can compensate for the irreversible capacity loss of high-capacity lithium secondary batteries, while effectively suppressing gas generation from the battery and fire and explosion caused by such gas generation.

이하 발명의 구체적인 실시예들을 통해 발명의 작용과 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 예시로서 제시되는 것이다. 이하의 실시예들을 통해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것을 의도하지 않으며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백할 것이다.The following specific examples of the invention will explain the operation and effect of the invention in more detail. However, these are presented as examples to help understand the invention. The following examples are not intended to limit the scope of the invention in any way, and it will be obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and technical idea of the present invention.

실시예 1Example 1

(1) 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 합성(1) Synthesis of lithium-manganese transition metal oxides

Li2O, MnO, Fe2O3 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.4 : 0.3 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합하여 원료 혼합물을 준비하였다.A raw material mixture was prepared by solid-phase mixing Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.4 : 0.3 : 0.3.

상기 원료 혼합물을 Ar 분위기 하에서 1.6 ℃/min의 승온 속도로 승온시킨 후 750 ℃에서 6 시간 동안 소성하여 Li5.7Mn0.4Fe0.3Zn0.3O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 얻었다.The above raw material mixture was heated at a heating rate of 1.6 ℃/min under an Ar atmosphere and then calcined at 750 ℃ for 6 hours to obtain a lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.7 Mn 0.4 Fe 0.3 Zn 0.3 O 4 .

분쇄기(Jaw crusher)을 이용하여 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 분쇄한 후 분체기(sieve shaker)를 이용하여 분급하였다.The lithium-manganese transition metal oxide was crushed using a jaw crusher and then classified using a sieve shaker.

(2) 리튬 이차 전지 제조(2) Lithium secondary battery manufacturing

상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 양극 첨가제로 하여 양극을 제조하였다. 양극 활물질로 NCMA(Li[Ni,Co,Mn,Al]O2)계 화합물(NTA-X12M, L&F)을 사용하였다. 상기 양극 활물질과 양극 첨가제를 98 : 2의 중량비로 혼합하였다. 상기 양극 활물질과 양극 첨가제의 혼합물, 도전재인 카본블랙, 및 바인더인 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)를 95 : 3 : 2의 중량비로 유기용매(N-메틸피롤리돈)에 혼합하여 양극재 슬러리를 제조하였다. 두께 15 ㎛의 알루미늄 호일인 전류 집전체의 일면에 상기 양극재 슬러리를 도포하고, 압연 및 건조하여 양극을 제조하였다.A positive electrode was manufactured using the above lithium-manganese transition metal oxide as a positive electrode additive. An NCMA (Li[Ni,Co,Mn,Al] O2 ) compound (NTA-X12M, L&F) was used as a positive electrode active material. The positive electrode active material and the positive electrode additive were mixed at a weight ratio of 98:2. A positive electrode slurry was manufactured by mixing the mixture of the positive electrode active material and the positive electrode additive, carbon black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder at a weight ratio of 95:3:2 in an organic solvent (N-methylpyrrolidone). The positive electrode slurry was applied to one surface of a current collector, which is an aluminum foil having a thickness of 15 ㎛, and rolled and dried to manufacture a positive electrode.

음극 활물질로 천연 흑연, 도전재로 카본블랙, 바인더로 카르복시메틸셀룰로오즈(CMC)를 95 : 3 : 2의 중량비로 유기용매(N-메틸피롤리돈)에 혼합하여 음극재 슬러리를 제조하였다. 두께 15 ㎛의 구리 호일인 전류 집전체의 일면에 상기 음극재 슬러리를 도포하고, 압연 및 건조하여 음극을 제조하였다.Natural graphite as an anode active material, carbon black as a conductive material, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder were mixed in an organic solvent (N-methylpyrrolidone) at a weight ratio of 95:3:2 to prepare a cathode material slurry. The cathode material slurry was applied to one surface of a current collector, which is a copper foil with a thickness of 15 ㎛, and rolled and dried to prepare a cathode.

에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC) 및 디메틸 카보네이트(DMC)를 3 : 4 : 3의 부피 비로 혼합한 비수성 유기 용매를 준비하였다. 상기 비수성 유기 용매에 0.7 M 농도의 LiPF6 및 0.5 M 농도의 LiFSI인 리튬염을 용해시켜 전해질을 제조하였다.A non-aqueous organic solvent was prepared by mixing ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 3:4:3. An electrolyte was prepared by dissolving lithium salts, namely, LiPF 6 with a concentration of 0.7 M and LiFSI with a concentration of 0.5 M, in the non-aqueous organic solvent.

상기 양극과 음극 사이에 분리막인 다공성 폴리에틸렌을 개재하여 전극 조립체를 제조하고, 상기 전극 조립체를 케이스 내부에 위치시켰다. 상기 케이스 내부에 상기 전해질을 주입하여 파우치 셀 형태의 리튬 이차 전지를 제조하였다.An electrode assembly was manufactured by interposing a porous polyethylene membrane between the positive and negative electrodes, and the electrode assembly was positioned inside a case. The electrolyte was injected inside the case to manufacture a lithium secondary battery in the form of a pouch cell.

실시예 2Example 2

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.6Fe0.3Zn0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide (Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Zn 0.1 O 4 ) and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O , MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1.

실시예 3Example 3

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.5 : 0.3 : 0.2의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.5Fe0.3Zn0.2O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide (Li 5.7 Mn 0.5 Fe 0.3 Zn 0.2 O 4 ) and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.5 : 0.3 : 0.2 .

실시예 4Example 4

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.3 : 0.3 : 0.4의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.3Fe0.3Zn0.4O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide (Li 5.7 Mn 0.3 Fe 0.3 Zn 0.4 O 4 ) and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O , MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.7 : 0.3 : 0.3 : 0.4.

실시예 5Example 5

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.6 : 0.1 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.9Mn0.6Fe0.1Zn0.3O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide (Li 5.9 Mn 0.6 Fe 0.1 Zn 0.3 O 4 ) and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.6 : 0.1 : 0.3 .

실시예 6Example 6

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.5 : 0.2 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.8Mn0.5Fe0.2Zn0.3O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide (Li 5.8 Mn 0.5 Fe 0.2 Zn 0.3 O 4 ) and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.5 : 0.2 : 0.3.

실시예 7Example 7

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3, 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.6 : 0.3 : 0.4 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.6Mn0.3Fe0.4Zn0.3O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.6 Mn 0.3 Fe 0.4 Zn 0.3 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O , MnO, Fe 2 O 3 , and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.6 : 0.3 : 0.4 : 0.3 .

실시예 8Example 8

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.6 : 0.2 : 0.2의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.8Mn0.6Fe0.2Zn0.2O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.8 Mn 0.6 Fe 0.2 Zn 0.2 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.6 : 0.2 : 0.2.

실시예 9Example 9

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.7 : 0.2 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.8Mn0.7Fe0.2Zn0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.8 Mn 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.8 : 0.7 : 0.2 : 0.1.

실시예 10Example 10

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.7 : 0.1 : 0.2의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.9Mn0.7Fe0.1Zn0.2O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.9 Mn 0.7 Fe 0.1 Zn 0.2 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.7 : 0.1 : 0.2.

실시예 11Example 11

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 ZnO를 Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.8 : 0.1 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.9Mn0.8Fe0.1Zn0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide having the structure of Li 5.9 Mn 0.8 Fe 0.1 Zn 0.1 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O , MnO, Fe 2 O 3 and ZnO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Zn = 5.9 : 0.8 : 0.1 : 0.1.

비교예 1Comparative Example 1

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 Fe2O3를 Li : Mn : Fe = 5.7 : 0.7 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.7Fe0.3O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.7 Mn 0.7 Fe 0.3 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO and Fe 2 O 3 was used so that the molar ratio of Li : Mn : Fe = 5.7 : 0.7 : 0.3.

비교예 2Comparative Example 2

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 Al2O3를 Li : Mn : Al = 5.85 : 0.85 : 0.15의 몰비가 되도록 고상 혼합하여 원료 혼합물을 준비하였다.The raw material mixture was prepared by solid-phase mixing Li 2 O, MnO, and Al 2 O 3 so that the molar ratio of Li : Mn : Al = 5.85 : 0.85 : 0.15.

상기 원료 혼합물을 Ar 분위기 하에서 1.6 ℃/min의 승온 속도로 승온시킨 후 750 ℃에서 6 시간 동안 소성하여 Li5.85Mn0.85Al0.15O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 얻었다.The above raw material mixture was heated at a heating rate of 1.6 ℃/min under an Ar atmosphere and then calcined at 750 ℃ for 6 hours to obtain a lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.85 Mn 0.85 Al 0.15 O 4 .

분쇄기(Jaw crusher)을 이용하여 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 분쇄한 후 분체기(sieve shaker)를 이용하여 분급하였다.The lithium-manganese transition metal oxide was crushed using a jaw crusher and then classified using a sieve shaker.

수득한 리튬-망간계 전이 금속 산화물 입자와 카본 블랙(FX35)을 1 : 0.01 무게비로 혼합한 후 24 시간 ball-milling하여 카본 블랙이 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물 입자에 고르게 코팅될 수 있도록 하였다. 이후 seiving하여 [리튬-망간계 전이 금속 산화물-carbon] 복합체 입자를 얻었다.The obtained lithium-manganese transition metal oxide particles and carbon black (FX35) were mixed at a weight ratio of 1:0.01, and then ball-milled for 24 hours to allow the carbon black to be evenly coated on the lithium-manganese transition metal oxide particles. Thereafter, seiving was performed to obtain [lithium-manganese transition metal oxide-carbon] composite particles.

상기 복합체 입자를 양극 첨가제로 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured using the above composite particles as a cathode additive in the same manner as in Example 1.

비교예 3Comparative Example 3

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 ZnO를 Li : Mn : Zn = 6 : 0.7 : 0.3의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 Li6Mn0.7Zn0.3O4인 [리튬-망간계 전이 금속 산화물-carbon] 복합체 입자 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.[Lithium-manganese transition metal oxide-carbon] composite particles and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that Li 2 O, MnO, and ZnO were used as a solid-phase mixture in a molar ratio of Li:Mn : Zn = 6 :0.7 :0.3 .

비교예 4Comparative Example 4

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 Fe2O3를 Li : Mn : Fe = 5.9 : 0.9 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.9Mn0.9Fe0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.9 Mn 0.9 Fe 0.1 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO and Fe 2 O 3 was used so that the molar ratio of Li : Mn : Fe = 5.9 : 0.9 : 0.1 .

비교예 5Comparative Example 5

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 Fe2O3를 Li : Mn : Fe = 5.8 : 0.8 : 0.2의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.8Mn0.8Fe0.2O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.8 Mn 0.8 Fe 0.2 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO and Fe 2 O 3 was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe = 5.8 : 0.8 : 0.2 .

비교예 6Comparative Example 6

원료 혼합물로 Li2O, MnO 및 Fe2O3를 Li : Mn : Fe = 5.6 : 0.6 : 0.4의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.6Mn0.6Fe0.4O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.6 Mn 0.6 Fe 0.4 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO and Fe 2 O 3 was used so that the molar ratio of Li : Mn : Fe = 5.6 : 0.6 : 0.4 .

비교예 7Comparative Example 7

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 Al2O3를 Li : Mn : Fe : Al = 5.55 : 0.55 : 0.3 : 0.15의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.55Mn0.55Fe0.3Al0.15O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다. 제조된 상기 산화물의 결정상을 XRD로 확인한 결과 Li6MnO4 단일 결정상이 아닌 다른 상이 관찰되었다.A lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.55 Mn 0.55 Fe 0.3 Al 0.15 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Example 1, except that Li 2 O , MnO, Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 were solid-mixed in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Al = 5.55 : 0.55 : 0.3 : 0.15 as the raw material mixture. The crystal phase of the manufactured oxide was confirmed by XRD, and a phase other than the Li 6 MnO 4 single crystal phase was observed.

비교예 8Comparative Example 8

원료 혼합물로 Li2O, MnO, ZnO 및 Al2O3를 Li : Mn : Zn = 5.85 : 0.55 : 0.3 : 0.15의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 Li5.85Mn0.55Zn0.3Al0.15O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물-carbon 복합체 및 이를 포함한 리튬 이차 전지를 제조하였다. 제조된 상기 산화물의 결정상을 XRD로 확인한 결과 Li6MnO4 단일 결정상이 아닌 다른 상이 관찰되었다.A lithium-manganese transition metal oxide-carbon composite of Li 5.85 Mn 0.55 Zn 0.3 Al 0.15 O 4 and a lithium secondary battery including the same were manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, ZnO and Al 2 O 3 was used in a molar ratio of Li : Mn : Zn = 5.85 : 0.55 : 0.3 : 0.15 . The crystal phase of the manufactured oxide was confirmed by XRD, and a phase other than the Li 6 MnO 4 single crystal phase was observed.

비교예 9Comparative Example 9

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 MgO를 Li : Mn : Fe : Mg = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.6Fe0.3Mg0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 제조하였다. 제조된 상기 산화물의 결정상을 XRD로 확인한 결과 Li6MnO4 단일 결정상이 아닌 다른 상이 관찰되었다.Except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 and MgO was used in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Mg = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1 as the raw material mixture, Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Mg 0.1 O 4 , was produced in the same manner as in Example 1. The crystal phase of the produced oxide was confirmed by XRD, and a phase other than the Li 6 MnO 4 single crystal phase was observed.

비교예 10Comparative Example 10

원료 혼합물로 Li2O, MnO, Fe2O3 및 TiO2를 Li : Mn : Fe : Ti = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1의 몰비가 되도록 고상 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Li5.7Mn0.6Fe0.3Ti0.1O4인 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 제조하였다. 제조된 상기 산화물의 결정상을 XRD로 확인한 결과 Li6MnO4 단일 결정상이 아닌 다른 상이 관찰되었다.Except that a solid-phase mixture of Li 2 O, MnO, Fe 2 O 3 and TiO 2 was used as the raw material mixture in a molar ratio of Li : Mn : Fe : Ti = 5.7 : 0.6 : 0.3 : 0.1, a lithium-manganese transition metal oxide of Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Ti 0.1 O 4 was produced in the same manner as in Example 1. The crystal phase of the produced oxide was confirmed by XRD, and a phase other than the Li 6 MnO 4 single crystal phase was observed.

시험예Exam example

상기 실시예들과 비교예들에서 얻은 리튬 이차 전지에 대하여 아래와 같은 방법으로 80 °C 고온 저장에 따른 누적 가스 발생량을 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.The cumulative gas generation amount according to high-temperature storage at 80 °C for the lithium secondary batteries obtained in the above examples and comparative examples was measured using the following method, and the results are shown in Table 1 below.

리튬 이차 전지를 45 ℃ 온도 조건에서 0.1 C로 4.25 V 까지 정전류-정전압 충전한 후, 회수하여 formation 용량을 측정한 후 80 ℃ 챔버에 보관한다. 24 시간, 100 시간, 및 300 시간 경과 후 리튬 이차 전지를 챔버에서 꺼내어 비중계(MATSUHAKU, TWD-150DM)를 이용하여 상기 리튬 이차 전지의 원래 무게와 물 속에서의 무게 차이를 측정하고 상기 리튬 이차 전지 내의 부피의 변화를 계산하였으며, 부피의 변화량을 전극 활물질 무게로 나누어 무게당 가스 발생량을 계산하였다.A lithium secondary battery was charged under constant current-constant voltage conditions of 45 ℃ to 4.25 V at 0.1 C, recovered, and stored in an 80 ℃ chamber. After 24 hours, 100 hours, and 300 hours, the lithium secondary battery was taken out from the chamber, and the difference between the original weight of the lithium secondary battery and its weight in water was measured using a hydrometer (MATSUHAKU, TWD-150DM), and the change in volume inside the lithium secondary battery was calculated. The change in volume was divided by the weight of the electrode active material to calculate the amount of gas evolution per weight.

누적 가스 발생량 (mL/g)Cumulative gas production (mL/g) Formation Formation 24 hr24 hr 100 hr100 hr 300 hr300 hr TotalTotal 실시예 1
(Li5.7Mn0.4Fe0.3Zn0.3O4)
Example 1
(Li 5.7 Mn 0.4 Fe 0.3 Zn 0.3 O 4 )
0.3130.313 0.2970.297 0.1980.198 0.2410.241 1.0491.049
실시예 2
(Li5.7Mn0.6Fe0.3Zn0.1O4)
Example 2
(Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Zn 0.1 O 4 )
0.3790.379 0.8580.858 0.2350.235 0.1410.141 1.6131.613
실시예 3
(Li5.7Mn0.5Fe0.3Zn0.2O4)
Example 3
(Li 5.7 Mn 0.5 Fe 0.3 Zn 0.2 O 4 )
0.3570.357 0.6310.631 0.2130.213 0.1560.156 1.3571.357
비교예 1
(Li5.7Mn0.7Fe0.3O4)
Comparative Example 1
(Li 5.7 Mn 0.7 Fe 0.3 O 4 )
0.3810.381 1.4881.488 0.3850.385 -0.064-0.064 2.1902.190
비교예 2
(Li5.85Mn0.85Al0.15O4)
Comparative Example 2
(Li 5.85 Mn 0.85 Al 0.15 O 4 )
0.2980.298 0.9910.991 0.4290.429 -0.051-0.051 1.6671.667
비교예 3
(Li6Mn0.7Zn0.3O4)
Comparative Example 3
(Li 6 Mn 0.7 Zn 0.3 O 4 )
0.2700.270 0.7420.742 0.3120.312 0.2170.217 1.5411.541

상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 3에서 아연의 양 증가에 따라서 80 °C 고온 저장 누적 가스 발생량이 감소하는 것을 볼 수 있다.Referring to Table 1 above, it can be seen that the cumulative gas generation amount during high-temperature storage at 80 °C decreases as the amount of zinc increases in Examples 1 to 3.

아연이 없는 비교예 1의 경우 300 시간 후 누적 가스 발생량이 2.190 mL/g으로 가장 크며, 결과적으로 철의 경우 가스 발생 저감에는 큰 효과가 없으며 아연이 가스 발생 감소에 도움을 준다고 볼 수 있다.In the case of Comparative Example 1 without zinc, the cumulative gas generation amount after 300 hours was the largest at 2.190 mL/g. As a result, it can be seen that iron does not have a significant effect in reducing gas generation and zinc helps reduce gas generation.

비교예 2에서 알루미늄 단독 추가에 따른 가스 발생 저감이 관찰되나, 그 정도가 아연보다는 부족하였다. 별도 실험 결과, 알루미늄은 Li6MnO4에 20 mol% 이상 고용이 되지 않아 그 이상 적용이 불가능하였다.In Comparative Example 2, a reduction in gas generation was observed due to the addition of aluminum alone, but the degree was less than that of zinc. In a separate experiment, aluminum was not dissolved in Li 6 MnO 4 at more than 20 mol%, making further application impossible.

비교예 3의 아연 단독 추가의 경우, 비교예 1의 철 단독 추가의 경우보다 가스 발생 저감이 되긴 하나, 비교예 2와 마찬가지로 도전성이 부족하여 carbon과 복합체를 형성해야 리튬 이차 전지에 적용할 수 있었다. 그리고, 비교예 3에서는 철과 아연을 동시에 고용한 실시예 1보다는 부족한 가스 저감 효과를 나타냈다. 즉, 철과 아연을 동시에 도입한 실시예 1의 조성이 80 °C 고온 저장에서 가장 효과적인 가스 저감을 보여주는 것을 볼 수 있다. 이처럼 철과 아연이 같이 적용되었을 때 추가적인 가스 발생 억제 효과가 발현될 수 있음이 확인되었다.In the case of adding zinc alone in Comparative Example 3, gas generation was reduced compared to the case of adding iron alone in Comparative Example 1, but due to insufficient conductivity, as in Comparative Example 2, it could be applied to a lithium secondary battery only when a complex was formed with carbon. In addition, Comparative Example 3 showed an insufficient gas reduction effect compared to Example 1, where iron and zinc were simultaneously employed. That is, it can be seen that the composition of Example 1, where iron and zinc were simultaneously introduced, showed the most effective gas reduction in high-temperature storage at 80 °C. In this way, it was confirmed that an additional gas generation suppression effect can be expressed when iron and zinc are applied together.

실시예 5, 6, 8, 9, 10, 11 및 비교예 4, 5의 경우 양극 첨가제인 리튬-망간계 전이 금속 산화물 내 철의 함량이 10~20 mol%로 적어 입자의 도전성이 저하되어 리튬 이차 전지에서 formation 용량이 충분히 발현되지 않았다.In the case of Examples 5, 6, 8, 9, 10, and 11 and Comparative Examples 4 and 5, the content of iron in the lithium-manganese transition metal oxide, which is a positive electrode additive, was low at 10 to 20 mol%, which reduced the conductivity of the particles and thus the formation capacity was not sufficiently expressed in the lithium secondary battery.

실시예 7은 리튬-망간계 전이 금속 산화물 내 철의 양이 40 mol%로 높아서 일부 미세하게 Li5FeO4 상이 관찰되었으며, 입자 소결의 정도가 심해져서 리튬 이차 전지에서 formation 용량이 충분히 발현되지 않았다.In Example 7, the amount of iron in the lithium-manganese transition metal oxide was high at 40 mol%, so some fine Li 5 FeO 4 phases were observed, and the degree of particle sintering was so severe that the formation capacity was not sufficiently expressed in a lithium secondary battery.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and it is obvious that various modifications and variations are possible within the scope of the technical idea of the present invention and the equivalent scope of the patent claims to be described below by a person skilled in the art to which the present invention pertains.

Claims (11)

철(Fe) 및 아연(Zn)을 이종 원소로 포함하는 리튬(Li)-망간(Mn)계 전이 금속 산화물.
A lithium (Li)-manganese (Mn) transition metal oxide containing iron (Fe) and zinc (Zn) as heteroelements.
제 1 항에 있어서,
상기 이종 원소는 상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물에서 리튬을 제외한 금속 원소 전체를 기준으로 10 몰% 내지 90 몰%로 포함되는, 전이 금속 산화물.
In the first paragraph,
A transition metal oxide, wherein the above heterogeneous element is contained in an amount of 10 mol% to 90 mol% based on the total metal elements excluding lithium in the lithium-manganese transition metal oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 이종 원소는 철 및 아연을 1 : 0.1 내지 1 : 10의 몰 비로 포함하는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물.
In the first paragraph,
The above heterogeneous elements are lithium-manganese transition metal oxides containing iron and zinc in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물:
[화학식 1]
Li6-xMn1-x-yFexZnyO4
상기 화학식 1에서 0.05 < x < 0.5 및 0.05 < y < 0.5 이다.
In the first paragraph,
The above lithium-manganese transition metal oxide is a lithium-manganese transition metal oxide represented by the following chemical formula 1:
[Chemical Formula 1]
Li 6-x Mn 1-xy Fe x Zn y O 4
In the above chemical formula 1, 0.05 < x < 0.5 and 0.05 < y < 0.5.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬-망간계 전이 금속 산화물은 Li5.9Mn0.8Fe0.1Zn0.1O4, Li5.9Mn0.75Fe0.1Zn0.15O4, Li5.9Mn0.7Fe0.1Zn0.2O4, Li5.9Mn0.65Fe0.1Zn0.25O4, Li5.9Mn0.6Fe0.1Zn0.3O4, Li5.9Mn0.55Fe0.1Zn0.35O4, Li5.9Mn0.5Fe0.1Zn0.4O4, Li5.9Mn0.45Fe0.1Zn0.45O4, Li5.85Mn0.75Fe0.15Zn0.1O4, Li5.85Mn0.7Fe0.15Zn0.15O4, Li5.85Mn0.65Fe0.15Zn0.2O4, Li5.85Mn0.6Fe0.15Zn0.25O4, Li5.85Mn0.55Fe0.15Zn0.3O4, Li5.85Mn0.5Fe0.15Zn0.35O4, Li5.85Mn0.45Fe0.15Zn0.4O4, Li5.85Mn0.4Fe0.15Zn0.45O4, Li5.8Mn0.7Fe0.2Zn0.1O4, Li5.8Mn0.65Fe0.2Zn0.15O4, Li5.8Mn0.6Fe0.2Zn0.2O4, Li5.8Mn0.55Fe0.2Zn0.25O4, Li5.8Mn0.5Fe0.2Zn0.3O4, Li5.8Mn0.45Fe0.2Zn0.35O4, Li5.8Mn0.4Fe0.2Zn0.4O4, Li5.8Mn0.35Fe0.2Zn0.45O4, Li5.75Mn0.65Fe0.25Zn0.1O4, Li5.75Mn0.6Fe0.25Zn0.15O4, Li5.75Mn0.55Fe0.25Zn0.2O4, Li5.75Mn0.5Fe0.25Zn0.25O4, Li5.75Mn0.45Fe0.25Zn0.3O4, Li5.75Mn0.4Fe0.25Zn0.35O4, Li5.75Mn0.35Fe0.25Zn0.4O4, Li5.75Mn0.3Fe0.25Zn0.45O4, Li5.7Mn0.6Fe0.3Zn0.1O4, Li5.7Mn0.55Fe0.3Zn0.15O4, Li5.7Mn0.5Fe0.3Zn0.2O4, Li5.7Mn0.45Fe0.3Zn0.25O4, Li5.7Mn0.4Fe0.3Zn0.3O4, Li5.7Mn0.35Fe0.3Zn0.35O4, Li5.7Mn0.3Fe0.3Zn0.4O4, Li5.7Mn0.25Fe0.3Zn0.45O4, Li5.65Mn0.55Fe0.35Zn0.1O4, Li5.65Mn0.5Fe0.35Zn0.15O4, Li5.65Mn0.45Fe0.35Zn0.2O4, Li5.65Mn0.4Fe0.35Zn0.25O4, Li5.65Mn0.35Fe0.35Zn0.3O4, Li5.65Mn0.3Fe0.35Zn0.35O4, Li5.65Mn0.25Fe0.35Zn0.4O4, Li5.65Mn0.2Fe0.35Zn0.45O4, Li5.6Mn0.5Fe0.4Zn0.1O4, Li5.6Mn0.45Fe0.4Zn0.15O4, Li5.6Mn0.4Fe0.4Zn0.2O4, Li5.6Mn0.35Fe0.4Zn0.25O4, Li5.6Mn0.3Fe0.4Zn0.3O4, Li5.6Mn0.25Fe0.4Zn0.35O4, Li5.6Mn0.2Fe0.4Zn0.4O4, Li5.6Mn0.15Fe0.4Zn0.45O4, Li5.55Mn0.45Fe0.45Zn0.1O4, Li5.55Mn0.4Fe0.45Zn0.15O4, Li5.55Mn0.35Fe0.45Zn0.2O4, Li5.55Mn0.3Fe0.45Zn0.25O4, Li5.55Mn0.25Fe0.45Zn0.3O4, Li5.55Mn0.2Fe0.45Zn0.35O4, Li5.55Mn0.15Fe0.45Zn0.4O4, 및 Li5.55Mn0.1Fe0.45Zn0.45O4 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 리튬-망간계 전이 금속 산화물.
In the first paragraph,
The above lithium-manganese transition metal oxides are Li 5.9 Mn 0.8 Fe 0.1 Zn 0.1 O 4 , Li 5.9 Mn 0.75 Fe 0.1 Zn 0.15 O 4 , Li 5.9 Mn 0.7 Fe 0.1 Zn 0.2 O 4 , Li 5.9 Mn 0.65 Fe 0.1 Zn 0.25 O 4 , Li 5.9 Mn 0.6 Fe 0.1 Zn 0.3 O 4 , Li 5.9 Mn 0.55 Fe 0.1 Zn 0.35 O 4 , Li 5.9 Mn 0.5 Fe 0.1 Zn 0.4 O 4 , Li 5.9 Mn 0.45 Fe 0.1 Zn 0.45 O 4 , Li 5.85 Mn 0.75 Fe 0.15 Zn 0.1 O 4 , Li 5.85 Mn 0.7 Fe 0.15 Zn 0.15 O 4 , Li 5.85 Mn 0.65 Fe 0.15 Zn 0.2 O 4 , Li 5.85 Mn 0.6 Fe 0.15 Zn 0.25 O 4 , Li 5.85 Mn 0. 55 Fe 0.15 Zn 0.3 O 4 , Li 5.85 Mn 0.5 Fe 0.15 Zn 0.35 O 4 , Li 5.85 Mn 0.45 Fe 0.15 Zn 0.4 O 4 , Li 5.85 Mn 0.4 Fe 0.15 Zn 0.45 O 4 , Li 5.8 Mn 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 O 4 , Li 5.8 Mn 0.65 Fe 0.2 Zn 0.15 O 4 , Li 5.8 Mn 0.6 Fe 0.2 Zn 0.2 O 4 , Li 5.8 Mn 0.55 Fe 0.2 Zn 0.25 O 4 , Li 5.8 Mn 0.5 Fe 0.2 Zn 0.3 O 4 , Li 5.8 Mn 0.45 Fe 0.2 Zn 0.35 O 4 , Li 5.8 Mn 0.4 Fe 0.2 Zn 0.4 O 4 , Li 5.8 Mn 0.35 Fe 0.2 Zn 0.45 O 4 , Li 5.75 Mn 0.65 Fe 0.25 Zn 0.1 O 4 , Li 5.75 Mn 0.6 Fe 0.25 Zn 0.15 O 4 , Li 5.75 Mn 0.55 Fe 0.25 Zn 0.2 O 4 , Li 5.75 Mn 0.5 Fe 0.25 Zn 0.25 O 4 , Li 5.75 Mn 0.45 Fe 0.25 Zn 0.3 O 4 , Li 5. 75 Mn 0.4 Fe 0.25 Zn 0.35 O 4 , Li 5.75 Mn 0.35 Fe 0.25 Zn 0.4 O 4 , Li 5.75 Mn 0.3 Fe 0.25 Zn 0.45 O 4 , Li 5.7 Mn 0.6 Fe 0.3 Zn 0.1 O 4 , Li 5.7 Mn 0.55 Fe 0.3 Zn 0.15 O 4 , Li 5.7 Mn 0.5 Fe 0.3 Zn 0.2 O 4 , Li 5.7 Mn 0.45 Fe 0.3 Zn 0.25 O 4 , Li 5.7 Mn 0.4 Fe 0.3 Zn 0.3 O 4 , Li 5.7 Mn 0.35 Fe 0.3 Z n 0.35 O 4 , Li 5.7 Mn 0.3 Fe 0.3 Zn 0.4 O 4 , Li 5.7 Mn 0.25 Fe 0.3 Zn 0.45 O 4 , Li 5.65 Mn 0.55 Fe 0.35 Zn 0.1 O 4 , Li 5.65 Mn 0.5 Fe 0.35 Zn 0.15 O 4 , Li 5.65 Mn 0.45 Fe 0.35 Zn 0.2 O 4 , Li 5.65 Mn 0.4 Fe 0.35 Zn 0.25 O 4 , Li 5.65 Mn 0.35 Fe 0.35 Zn 0.3 O 4 , Li 5.65 Mn 0.3 Fe 0.35 Zn 0.35 O 4 , Li 5.65 Mn 0.25 Fe 0.35 Zn 0.4 O 4 , Li 5.65 Mn 0.2 Fe 0.35 Zn 0.45 O 4 , Li 5.6 Mn 0.5 Fe 0.4 Zn 0.1 O 4 , Li 5.6 Mn 0.45 Fe 0.4 Zn 0.15 O 4 , Li 5.6 Mn 0.4 Fe 0.4 Zn 0.2 O 4 , Li 5.6 Mn 0.35 Fe 0.4 Zn 0.25 O 4 , Li 5.6 Mn 0.3 Fe 0.4 Zn 0.3 O 4 , Li 5.6 Mn 0.25 Fe 0.4 Zn 0.35 O 4 , Li 5.6 Mn 0.2 Fe Zn 0.4 O 4 , Li 5.6 Mn 0.15 Fe 0.4 Zn 0.45 O 4 , Li 5.55 Mn 0.45 Fe 0.45 Zn 0.1 O 4 , Li 5.55 Mn 0.4 Fe 0.45 Zn 0.15 O 4 , Li 5.55 Mn 0.35 Fe 0.45 Zn A lithium- manganese transition metal oxide , wherein the lithium-manganese transition metal oxide is at least one compound selected from the group consisting of Li- 0.2 O 4 , Li- 5.55 Mn -0.3 Fe - 0.45 Zn- 0.25 O 4 , Li -5.55 Mn - 0.25 Fe - 0.45 Zn - 0.3 O 4 , Li-5.55 Mn- 0.2 Fe-0.45 Zn-0.35 O 4 , Li-5.55 Mn -0.15 Fe- 0.45 Zn-0.4 O 4 , and Li -5.55 Mn- 0.1 Fe- 0.45 Zn-0.45 O 4 .
리튬 전구체, 망간 전구체, 철 전구체, 및 아연 전구체를 고상 혼합한 원료 혼합물을 제공하는 단계; 및
상기 원료 혼합물을 불활성 분위기 및 500 ℃ 내지 900 ℃의 온도 하에서 소성하여 제 1 항에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 얻는 단계
를 포함하는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법.
A step of providing a raw material mixture comprising a lithium precursor, a manganese precursor, an iron precursor, and a zinc precursor in a solid state; and
A step of calcining the above raw material mixture under an inert atmosphere and a temperature of 500° C. to 900° C. to obtain a lithium-manganese transition metal oxide according to claim 1.
A method for producing a lithium-manganese transition metal oxide, comprising:
제 6 항에 있어서,
상기 제2 단계는, 상기 원료 혼합물을 불활성 분위기 하에서 1.4 ℃/min 내지 2.0 ℃/min의 승온 속도로 가열하여 500 °C 내지 900 °C의 온도 하에서 2 시간 내지 20 시간 동안 소성을 수행하는, 리튬-망간계 전이 금속 산화물의 제조 방법.
In paragraph 6,
The second step is a method for producing a lithium-manganese transition metal oxide, wherein the raw material mixture is heated at a heating rate of 1.4°C/min to 2.0°C/min under an inert atmosphere and calcined at a temperature of 500°C to 900°C for 2 to 20 hours.
제 1 항에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 첨가제.
A cathode additive for a lithium secondary battery comprising a lithium-manganese transition metal oxide according to claim 1.
양극 활물질, 바인더, 도전재, 및 제 1 항에 따른 리튬-망간계 전이 금속 산화물을 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극.
A cathode for a lithium secondary battery, comprising a cathode active material, a binder, a conductive agent, and a lithium-manganese transition metal oxide according to claim 1.
제 9 항에 따른 리튬 이차 전지용 양극; 음극; 분리막; 및 전해질을 포함하는, 리튬 이차 전지.
A lithium secondary battery comprising a cathode; an anode; a separator; and an electrolyte according to claim 9.
제 10 항에 있어서,
상기 음극은 탄소질 물질 및 규소 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 음극 활물질을 포함하는, 리튬 이차 전지.
In Article 10,
A lithium secondary battery, wherein the negative electrode comprises at least one negative electrode active material selected from the group consisting of carbonaceous materials and silicon compounds.
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