WO2019083157A1 - Positive electrode active material comprising lithium-rich lithium manganese oxide having formed thereon coating layer comprising lithium-deficient transition metal oxide, and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

Positive electrode active material comprising lithium-rich lithium manganese oxide having formed thereon coating layer comprising lithium-deficient transition metal oxide, and lithium secondary battery comprising same

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WO2019083157A1
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유민규
조치호
황진태
정왕모
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Definitions

  • A is one or more elements selected from the group consisting of P, N, F, S and Cl;
  • a coating layer containing a lithium-deficient transition metal oxide having a lithium molar ratio of less than 1 with respect to transition metals and lacking lithium is formed on the surface of the lithium-excess manganese-based oxide
  • the positive electrode can be produced, for example, by applying, drying and rolling a positive electrode slurry in which a positive electrode active material, a conductive material and a binder are mixed in a positive electrode current collector.
  • Artificial graphite was used as the negative electrode active material and an artificial graphite conductive material (Super-P): binder (PVdF) was added to NMP as a solvent at a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 to prepare a negative electrode mixture slurry,
  • the negative electrode was prepared by coating on foil at 70 // m, drying and pressing at 130 ° C.

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Abstract

The present invention provides a positive electrode active material comprising lithium-rich lithium manganese oxide, and a method for preparing same, the lithium-rich lithium manganese oxide being represented by chemical formula (1), Li1+aNixCoyMnzMvO2-bAb (1), wherein: 0<a≤0.2, 0<x≤0.4, 0<y≤0.4, 0.5≤z≤0.9, 0≤v≤0.2, a+x+y+z+v=1, 0≤b≤0.5; M is one or more element selected from the group consisting of Al, Zr, Zn, Ti, Mg, Ga, In, Ru, Nb and Sn; A is one or more element selected from the group consisting of P, N, F, S and Cl; and a coating layer is formed on the surface of the lithium-rich lithium manganese oxide, the coating layer comprising a lithium-deficient transition metal oxide that is deficient in lithium with lithium being included at a mole ratio of less than 1 relative to the transition metal, and the amount of the coating layer being 1-10 weight% with respect to the total weight% of the positive electrode active material.

Description

【발명의 명칭】  Title of the Invention
리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물을 포함하는 양극 활물질 및 이를 포함하는 리륨 이차전지용 양극  A positive electrode active material comprising a lithium-excess lithium manganese-based oxide having a coating layer containing a lithium-deficient transition metal oxide formed thereon and a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the same
【기술분야】  TECHNICAL FIELD
관련 출원 (들)과의 상호 인용 Cross-reference with related application (s)
본 출원은 2017년 10월 26일자 한국 특허 출원 제 10-2017-0140282호 및 2018 년 8 월 20 일자 한국 특허 출원 제 10-2018-0096965 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.  This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2017-0140282, filed on October 26, 2017, and Korean Patent Application No. 10-2018-0096965, filed on August 20, 2018, The entire contents of which are incorporated herein by reference.
본 발명은 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물을 포함하는 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극에 관한 것이다.  The present invention relates to a positive electrode active material comprising a lithium-excess lithium manganese-based oxide having a coating layer containing a lithium-deficient transition metal oxide formed thereon, and a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the same.
【배경기술】  BACKGROUND ART [0002]
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 또한, 최근 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈수소 금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.  As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used. In addition, as interest in environmental issues has increased recently, studies on electric vehicles and hybrid electric vehicles capable of replacing fossil fuel-based vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, have. Although a nickel metal hydride secondary battery is mainly used as a power source for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, researches using a lithium secondary battery having a high energy density and a discharge voltage, a long cycle life and a low self-discharge rate are actively conducted And is in the process of commercialization.
이러한 리튬 이차전지의 음극 활물질로는 탄소재료가 주로 사용되고 있고, 리튬 금속, 황 화합물 등의 사용도 고려되고 있다. 또한, 양극 활물질로는 주로 리튬 함유 코발트 산화물 (LiCo02)이 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMn02, 스피넬 결정구조의 LiMn204 등의 리륨 함유 망간 산화물과, 리륨 함유 니켈 산화물 (LiNi02)의 사용도 고려되고 있다. 상기 양극 활물질들 중 LiCo02은 수명 '특성 및 층방전 효율이 우수하여 가장 많이 사용되고 있지만, 구조적 안정성이 떨어지고, 원료로서 사용되는 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이므로 가격 경쟁력에 한계가 있다는 단점을 가지고 있어서 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용함에는 한계가 있다. As a negative electrode active material of such a lithium secondary battery, a carbon material is mainly used, and the use of lithium metal, a sulfur compound and the like are also considered. Further, the positive electrode active material to mainly lithium-containing cobalt oxide (LiCo0 2) is used, the addition of LiMn0 2, the spinel crystal structure of the layered crystal structure of LiMn 2 0 4, etc. Lyrium containing manganese oxide, Lyrium nickel oxide (LiNi0 of 2 ) is also considered. One of the positive electrode active material LiCo0 2 is life "properties and layer-discharge efficiency, but superior to the most widely used, the structural stability is poor, because it is expensive due to resource limitations of the cobalt used as the raw material have the disadvantage that a limit on the price competitiveness And there is a limit to mass use as a power source for fields such as electric vehicles.
LiNi02 계 양극 활물질은 비교적 값이 싸고 높은 방전용량의 전지 특성을 나타내고 있으나, 층방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 안전성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. The LiNiO 2 cathode active material exhibits a relatively low cost and a high discharge capacity, but exhibits a rapid phase transition of the crystal structure in accordance with the volume change accompanying the layer discharge cycle, and the safety is significantly lowered when exposed to air and moisture There is a problem.
또한, LiMn02, LiMn204 등의 리튬 망간 산화물은 열적 안전성이 우수하고 가격이 저렴하다는 장점이 있지만, 용량이 작고, 사이클 특성이 나쁘며, 고온 특성이 열악하다는 문제점이 있다. In addition, lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have an advantage that they are excellent in thermal stability and low in cost, but have a small capacity, poor cycle characteristics, and poor high temperature characteristics.
이에, Mn 이 고함량으로 포함된 리튬 전이금속 산화물에서 리륨의 함량이 전이금속의 함량보다 높아 4.5V 이상의 고전압 하에서 270 mAh/g 이상의 고용량을 발휘하는 리튬 과잉 (excess) 조성의 산화물을 사용하려는 시도가 있었다.  Therefore, attempts have been made to use an excess of lithium oxide having a high capacity of 270 mAh / g or more under a high voltage of 4.5 V or higher because the content of lyrium in the lithium transition metal oxide containing a high Mn content is higher than that of the transition metal .
이러한 리튬 과잉 조성의 상기 산화물은 율특성이 낮은 조성적 한계가 있어 1 차 입자를 작게 만들고 2 차 입자의 BET 를 크게 만들어 율 특성을 개선하고자 하는 방향으로 구조를 제어하고 있다. 그러나, 이러한 구조 제어는 표면이 거칠어 압연 밀도가 낮아지는 문제를 가져오게 된다.  The oxide having an excess lithium composition has a low compositional ratio and has a composition limit, so that the primary particles are made small and the BET of the secondary particles is made large to control the structure in a direction to improve the rate characteristic. However, such structural control has a problem that the surface is rough and the rolling density is lowered.
더욱이, 상기 리튬 과잉 조성의 산화물은, 잉여 리륨을 활용하기 위한 고전압 활성화시 리튬 외에 산소까지 활물질 구조 밖으로 빠져나오므로, 활물질 구조가 붕괴되고 그로 인한 전압 강하 현상이 발생하여 전지샐의 퇴화를 촉진시키며, 고전압 구동에 따른 전해질 분해로 인한 저항 증가, 가스 발생 등을 일으켜 전지셀의 퇴화를 더욱 촉진시키는 문제점을 가지는 것으로 발견되었다.  Furthermore, since the oxide of the excess lithium composition leaks to the outside of the active material structure in addition to lithium in addition to lithium at the time of high voltage activation to utilize excess lyrium, the active material structure collapses and a voltage drop phenomenon occurs thereby promoting degeneration of the battery sal , Resistance due to electrolytic decomposition due to high voltage driving, gas generation, and the like.
이러한 문제를 해결하기 위해, 기존에는 이러한 양극 활물질의 표면에 금속 산화물을 코팅하여, 표면 안정성의 강화를 시도하였으나, 이 경우, 코팅된 금속 산화물에 의해 전기 전도도 및 이온 전도도가 저하되어 전지성능이 저하될 뿐 아니라, 코팅층의 질량 중가로 인한 활물질의 질량 감소에 따라 용량적인 측면의 손해도 감수할수 밖에 없었다. In order to solve this problem, in the past, the surface of such a cathode active material was coated with a metal oxide to enhance the surface stability. In this case, the electrical conductivity and the ion conductivity were lowered by the coated metal oxide, But also the loss of capacity due to the reduction of the mass of the active material due to the weight of the coating layer.
따라서, 기존의 리튬 과잉 조성의 상기 산화물의 문제를 해결하면서도, 전지셀 성능은 우수한 양극 활물질 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.  Therefore, there is a high need for a cathode active material technology that has excellent battery cell performance while solving the problem of the oxide of the excess lithium excess composition.
【발명의 상세한 설명】  DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【기술적 과제】  [Technical Problem]
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.  SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물 (Mn 의 조성이 으5 이상)의 표면에, 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리튬이 결핍 상태인 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 사용하는 경우, 소망하는 효과를 발휘할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.  The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that when the molar ratio of lithium to transition metal is 1 (mole ratio) to the surface of a lithium-excess lithium manganese-based oxide And a lithium-deficient transition metal oxide having a lithium deficiency state is formed on the surface of the positive electrode active material, the present invention has been accomplished.
【기술적 해결방법】  [Technical Solution]
따라서, 본 발명에 따른 양극 활물질은,  Therefore, the positive electrode active material according to the present invention,
리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물을 포함하는 양극 활물질로서, 상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 (1)로 표시되고, 1. A cathode active material comprising lithium-excess lithium manganese-based oxide, wherein the lithium-excess lithium manganese-based oxide is represented by the following chemical formula (1)
Li 1+aNixCoyMnzMv02-bAb ( 1 ) Li 1 + a Ni x Co y Mn z M v 0 2- bA b (1)
여기서, 0<a≤0.2, 0<x<0.4, 0<y<0.4, 0.5<z<0.9, 0<v<0.2, a+x+y+z+v=l, 0<b<0.5; 0 < v < 0.2, a + x + y + z + v = 1, 0 < b <0.5;
M 은 Al, Zr, Zn, Ti, Mg, Ga, In, Ru, Nb, 및 Sn로 이루어진 군에서 M is a group consisting of Al, Zr, Zn, Ti, Mg, Ga, In, Ru,
선택되는 하나또는 그 이상의 원소이며; One or more elements selected;
A는 P, N, F, S 및 C1로 이루어진 군에서 선택되는 하나또는 그 이상의 원소이고;  A is one or more elements selected from the group consisting of P, N, F, S and Cl;
상기 리륨 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에는, 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리륨이 결핍 상태인 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성되어 있으며,  Wherein a coating layer containing a lithium-deficient transition metal oxide having a lithium molar ratio of less than 1 with respect to transition metals and lacking lithium is formed on the surface of the lithium-excess manganese-based oxide,
상기 코팅층의 함량은 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 중량0 /0 내지 10중량0 /0인 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 고전압 하에서 더욱 높은 고용량을 발현하기 위해, 0<x≤0.2, 0<y<0.2, 0.6<z<0.9, 0<v<0.1일 수 있다. The amount of the coating layer is characterized in that 1 part by weight 0/0 to 10 parts by weight 0/0, based on the total weight of the positive electrode active material. Specifically, 0 &lt; x &lt; 0.2, 0 &lt; y &lt; 0.2, 0.6 < z < 0.9, 0 < v < 0.1 in order to exhibit a higher high capacity under a high voltage.
일반적으로 상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물로서, Mn 이 50mol% 이상의 활물질은, 상기에서 설명한 바와 같이, 고에너지 밀도를 구현하기 위한 고전압, 고용량 재료로 활발히 개발되어 왔다. 그러나, 상기 활물질은 고전압 구동에 따른 부반웅으로 양극 활물질의 저항 증가 및 전해질 분해로 인한 저항 증가, 가스 발생 둥을 일으켜 전지샐의 퇴화를 더욱 촉진시키는 바, 양극 활물질의 표면에 코팅층의 도입이 필요하다.  Generally, as described above, an active material having an Mn content of 50 mol% or more as the lithium-excess lithium manganese-based oxide has been actively developed as a high-voltage, high-capacity material for realizing a high energy density. However, since the active material is a negative electrode according to high voltage driving, the resistance of the positive electrode active material increases, the resistance due to electrolyte decomposition increases, and the gas is generated, thereby further promoting degradation of the battery electrolyte. Do.
이와 관련하여, 상기 조성 외의 다른 활물질 역시 고전압에서 구동시에 상기와 같은 문제를 가지고 있어, A1203, W03 등의 금속 산화물의 코팅층의 도입을 시도하여왔다. 그러나, 본 발명에 따른 양극 활물질은, Mn 이 50mol% 이상의 리튬 망간계 산화물로서, 에너지 밀도 구현에 있어서 낮은 압연 밀도와 율 특성에 한계가 있다는 추가적인 문제가 있고, 상기와 같은 금속 산화물의 코팅에 의해 오히려, 율 특성이 더욱 저하되는 바, 표면 보호 외의 셀 성능에 좋지 않은 문제가 여전히 ¾어왔다. In this connection, other active materials other than the above-mentioned composition have the above-mentioned problems at the time of driving at a high voltage, and attempts have been made to introduce a coating layer of a metal oxide such as Al 2 O 3 and WO 3 . However, the cathode active material according to the present invention has an additional problem that lithium manganese oxide having Mn of 50 mol% or more is limited in low rolling density and rate characteristics in the realization of energy density. By coating the above metal oxide Rather, the rate characteristics are further deteriorated, and the problem of the cell performance other than the surface protection still remains.
또한, 상기 본 발명에 따른 활물질은, 낮은 압연 밀도 문제의 해결이 고에너지 밀도를 구현하기 위해 필수적이다. 그러나, 일반적으로 양극 활물질에, 리튬 전이금속 산화물의 코팅층을 형성하는 경우, 비록 다른 전지셀 성능 향상의 효과를 꾀할 수는 있을지라도, 압연 밀도는 저하되어 그 자체로서 압연 밀도가우수한, 한정된 활물질에 적용되어 왔을 뿐, 상기와 같이 소망하는 정도의 압연 밀도를 얻기 어려운, 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물에서는 이러한 시도에 어려움이 있었다.  In addition, the active material according to the present invention is essential for solving the problem of low rolling density to realize high energy density. However, when a coating layer of a lithium transition metal oxide is formed on a cathode active material in general, although the effect of improving the performance of other battery cells can be obtained, the rolling density is lowered and a limited active material However, such attempts have been difficult in lithium-excess lithium manganese-based oxides, which are difficult to obtain a desired rolling density as described above.
더욱이, 양극 활물질에, Ni, Mn, 및 Co 외의 다른 원소로 구성되는 리튬 금속 산화물을 코팅하는 경우에는 코팅층의 중량 증가로 인한 활물질 감소에 의해 용량이 저하되는 문제가 있었으며, 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 인 일반적인 리튬 전이금속 산화물을 코팅하는 경우에는 리튬의 이동이 원활하지 않아 층방전 율 특성이 저하되는 문제가 있었다.  Further, when a lithium metal oxide composed of elements other than Ni, Mn, and Co is coated on the cathode active material, there is a problem that the capacity is lowered due to the decrease of the active material due to the increase in the weight of the coating layer. Is coated with a general lithium transition metal oxide, the movement of lithium is not smooth and the layer discharge rate characteristics are deteriorated.
이에, 본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구를 거듭한 끝에, 상기 본 발명에 따른 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에, 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되는 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층을 형성하는 경우, 상기 코팅에 의해 달성되는 표면 보호 특성의 향상 뿐 아니라, 상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물에서 나타나는 특징적 결함으로서 압연 밀도 및 율 특성의 저하 문제 역시 해결하여 고에너지 밀도 구현이 가능함을 확인하고, 본 발명에 이르렀다. The inventors of the present application have conducted intensive research and have found that a lithium-deficient transition metal oxide having a molar ratio of lithium to transition metal of less than 1 on the surface of the lithium-excess lithium manganese oxide according to the present invention The coating layer It is possible to realize a high energy density by solving the problem of lowering the rolling density and the rate characteristic as characteristic defects in the lithium-excess lithium manganese-based oxide as well as improving the surface protection property achieved by the coating And reached the present invention.
즉, 일반적으로 리튬 전이금속 산화물의 코팅에 의해 압연 밀도가 오히려 저하되는 다른 활물질들과 달리, 본 발명에 따른 리륨 과잉의 리튬 망간계 산화물에서는 상기 리튬 전이금속 산화물 형태의 코팅층 도입으로 압연 밀도가 향상되고, 동시에 리튬을 결핍 상태로 함으로써 율 특성 또한 더욱 향상된 효과를 나타냄을 확인하였다.  In other words, unlike other active materials, in which the rolling density is rather lowered by the coating of the lithium transition metal oxide, the lithium manganese oxide having a lithium excess according to the present invention is improved in rolling density by introducing the coating layer in the form of lithium transition metal oxide And at the same time, lithium was depleted, and the rate characteristics were further improved.
따라서, 본 발명에 따른 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에 형성되는 리튬 -결핍 전이금속 산화물은, 하기 화학식 (2)로 표시되는 물질일 수 있다.  Accordingly, the lithium-deficient transition metal oxide formed on the surface of the lithium-excess lithium manganese-based oxide according to the present invention may be a substance represented by the following chemical formula (2).
Lia'Me02 (2) Li a 'Me0 2 (2)
여기서, 0<a'<l이고,  Where 0 < a &lt; l,
Me는 Ni, Co, 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 원소일 수 있으며, 상세하게는, Me = Nix'Coy'Mnz , (여기서, 0<x'<l, 0<y'<l, 0<ζ'<1, x'+y'+z'=l)일 수 있고, 더욱 상세하게는, 상기 식에서, 0<x'≤0.7, 0<y'<0.7, 0.2<z'<0.6일 수 있다. Me may be two or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn, and specifically Me = Ni x 'Co y ' Mn z , where 0 <x ' 0 < y < 0.7 and 0.2 &lt; z <'&Lt; 0.6.
이와 같이, 코팅층이 Ni, Mn, Co 를 포함하는 경우, 코팅충 역시 활물질로서 작용할 수 있는 바, 코팅층 중량 증가로 인한 실질적인 활물질의 중량 감소가 적을 뿐 아니라, 전기전도도 역시 향상되는 효과가 있고, 리튬이 결핍인 경우에는, 상기에서 설명한 바와 같이, 리튬의 이동이 원활하여 율 특성이 향상되는 효과가 있는 바, 상기와 같은 조성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 코팅층이 Ni, Mn, Co 를 모두 포함하는 경우에는 각 조성이 단독으로 존재하는 경우에 비해 구조 안정성 및 열적 안정성 등의 향상에 유리한 바, 더욱 바람직하다.  When the coating layer contains Ni, Mn, and Co, the coating layer can act as an active material. As a result, the weight of the active material decreases substantially due to the increase in the weight of the coating layer, In the case of this deficiency, as described above, there is an effect that the movement of lithium is smooth and the rate characteristic is improved, and it is preferable to have such a composition. Further, when the coating layer contains both Ni, Mn and Co, it is more preferable to improve the structural stability and thermal stability as compared with the case where each composition is present singly.
또한, 상기 리튬 -결핍 전이금속 산화물에서 전이금속 대비 리튬의 몰비는 상세하게는, 0.5 내지 0.9 일 수 있고, 더욱 상세하게는 0.7 내지 0.9 일 수 밌다. 상기 범위를 벗어나, 으 5 미만으로 리튬의 몰비가 감소하는 경우에는 Li 이 없는 금속 산화물 (MesOt) 구조가 형성되어 리튬 이온의 이동을 방해할수 있는 문제가 있어 바람직하지 않고, 상기 범위를 만족하는 경우, 가장 우수한 율 특성을 보인다. The molar ratio of lithium to transition metal in the lithium-deficient transition metal oxide may be 0.5 to 0.9, more specifically 0.7 to 0.9. When the molar ratio of lithium is decreased to less than 5, the metal oxide (Me s O t ) structure without Li is formed, which may interfere with the movement of lithium ions, which is not preferable. If satisfied, it exhibits the best rate characteristic.
이때, 상기 코팅층의 함량은 양극 활물질 전체 중량을 기준으로, 1 중량0 /。 내지 10 중량%일 수 있고, 상세하게는 3 중량% 내지 7 증량0 /0일 수 있다. At this time, the amount of the coating layer may be based on the total weight of the positive electrode active material, 1 parts by weight 0 /. May be to 10% by weight, particularly 3% to 7 Increased 0/0.
또한, 상기와 같이 포함되는 코팅층의 두께는 30 nm 내지 200 nm 일 수 있고, 상세하게는 30 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 이는 TEM사진을 기준으로 측정될 수 있다.  In addition, the thickness of the coating layer may be 30 nm to 200 nm, and more specifically, 30 nm to 150 nm. This can be measured based on TEM photographs.
상기 범위를 벗어나, 코팅층의 함량이 10 중량0 /0, 두께가 200 nm 를 초과하는 경우에는 오히려, 코팅층이 저항으로 작용하여 용량 감소의 증가와, 율 특성 감소가 나타날 수 있고, 함량이 1 중량%, 두께가 30 nm 미만으로 너무 낮은 경우에는 양극 활물질의 표면 보호 특성을 발휘할 수 없고, 압연 밀도의 향상 효과또한 떨어지는 바 바람직하지 않다. Out of the range, if the content of the coating layer 10 parts by weight 0/0, a thickness exceeding 200 nm has rather, the coating acts as a resistor and may receive the increase and rate properties reduce the reduced capacity, the content is 1 wt. %. If the thickness is less than 30 nm and too low, the surface protective property of the positive electrode active material can not be exhibited, and the effect of improving the rolling density is also deteriorated.
상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물은 일반적으로, 평균 입경 (D50)이 1 / 내지 50 / m이므로, 상기 코팅층의 두께는, 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 입경 대비 0.06 내지 20% 를 차지한다.  Since the lithium-excess lithium manganese-based oxide generally has an average particle diameter (D50) of 1/50 to 50 / m, the thickness of the coating layer accounts for 0.06 to 20% of the particle diameter of lithium-excess lithium manganese-based oxide.
상기 평균 입경 (D50)은, 입경 분포의 50% 기준에서의 입경으로 정의된 것으로, 예를 들어, 레이저 회절법 (laser diffraction method)을 이용하여 측정될 수 있다. The average particle diameter (D 50 ) is defined as the particle diameter at the 50% reference of the particle diameter distribution, and can be measured using, for example, a laser diffraction method.
또한, 본 발명은 상기 양극 활물질을 제조하는 방법을 제공하고, 상기 제조방법은,  Further, the present invention provides a method for producing the above-mentioned cathode active material,
(i) 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물 및 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리튬이 결핍 상태인 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 흔합하는 과정; 및  (i) a process in which a lithium-deficient transition metal oxide having lithium-deficient lithium manganese-based oxide and a lithium-deficient transition metal oxide contained in a molar ratio of lithium to transition metal is less than 1; And
(ii) 상기 과정 (i)의 혼합물을 열처리하는 과정;  (ii) heat treating the mixture of step (i);
을 포함하고,  / RTI &gt;
상기 리튬 -결핍 전이금속 산화물은 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물과 리튬 -결핍 전이금속 산화물 전체 중량을 기준으로 1 중량0 /。 내지 10 중량0 /0로 포함되도록 흔합될 수 있다. The lithium-deficient transition metal oxide is lithium manganese oxide and lithium of the lithium-excess-deficient, based on the total weight of transition metal oxide 1 0 wt / wt to 10 to 0/0 May be included to include.
이때, 상기 소망하는 함량의 코팅층을 형성하기 위한, 상기 리튬 -결핍 전이금속 산화물은 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물과 리튬 -결핍 전이금속 산화물 전체 중량을 기준으로 상세하게는 3 중량0 /。 내지 7 중량0 /。로 포함되도록 흔합될 수 있다. At this time, the lithium-deficient transition metal oxide for forming the desired amount of the coating layer has a weight ratio of 3: 0 to 7: 7 based on the total weight of lithium excess lithium manganese oxide and lithium- Weight 0 /.
상기 과정 (i)의 흔합은 종래 알려진 기술로서 공지된 방법에 한정되지 아나하나, 상세하게는, 건식 흔합 방법일 수 있고, 더욱 상세하게는 볼밀 흔합에 의해 이루어질 수 있다. The intermingling of the process (i) is not limited to a known method as a known technique, but in detail, it may be a dry coagulation method, and more specifically, it may be achieved by a ball mill interchange.
여기서, 상기 흔합되는 리륨 -결핍 전이금속 산화물의 평균 입경 (D50)은 0.05 내지 1 일 수 있다.  Here, the average particle diameter (D50) of the lyrium-deficient transition metal oxide may be 0.05 to 1.
따라서, 상기 흔합에 의해 리튬 -결핍 전이금속 산화물은, 먼저 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에 입자 형태로 부착될 수 있다.  Therefore, the lithium-deficient transition metal oxide can be first attached to the surface of the lithium-excess lithium manganese-based oxide in the form of particles by the above-mentioned coalescence.
이와 같이 형성된 흔합물은, 열처리에 의해 입자 형태로 견고히 결합하거나, 리튬 -결핍 전이금속 산화물이 피막 형태로 변경될 수 있으며, 이로 인해 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물 입자들 사이의 공간을 매울 수 있다. 이때, 상기 열처리는 섭씨 600도 내지 1100도에서 수행될 수 있고, 5시간 내지 12시간수행될 수 있다.  The thus formed impurities can be bonded firmly in the form of particles by heat treatment or the lithium-deficient transition metal oxide can be changed into a film form, thereby allowing space between lithium-excess lithium manganese-based oxide particles to be spun . At this time, the heat treatment may be performed at 600 to 1100 degrees Celsius and may be performed for 5 to 12 hours.
상기 범위를 벗어나, 열처리 온도가 너무 낮은 경우에는 층분히 코팅층으로 형성되지 않을 수 있고, 열처리 온도가 너무 높은 경우에는, 상기 양극 활물질 입자를 구성하는 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물과 리튬 -결핍 전이금속 산화물이 완전히 반웅하여 고용되는 등 양극 활물질의 물리적, 화학적 특성이 변화될 수 있는 바 바람직하지 않다.  If the heat treatment temperature is too low, the layer may not be formed as a coating layer. If the heat treatment temperature is too high, the excess lithium manganese oxide constituting the cathode active material particles and the lithium-deficient transition metal The physical and chemical properties of the cathode active material can be changed such that the oxide is totally repelled and dissolved, which is undesirable.
또는, 본 발명에 따른 양극 활물질을 제조하는 방법은,  Alternatively, the method for producing the cathode active material according to the present invention comprises:
(a) 입자 상태의 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에 전이금속 전구체를 코팅시키는 과정;  (a) coating a surface of a lithium-excess lithium manganese-based oxide in a particle state with a transition metal precursor;
(b) 상기 전이금속 전구체가 코팅된 리튬 망간계 산화물에 리튬 소스 물질을 추가로 투입하여 흔합하는 과정; 및  (b) further adding a lithium source material to the lithium manganese oxide coated with the transition metal precursor, thereby complicating the process; And
(c) 상기 과정 (b)의 흔합물을 열처리하는 과정;  (c) heat treating the impurities of step (b);
을 포함하고, / RTI &gt;
상기 과정 (b)에서 투입되는 리튬 소스 물질의 양은, 전이금속 전구체의 전이금속 총 몰 대비 리튬의 몰비가 1 미만이 되는 범위에서 결정되는 것을 특징으로 한다. The amount of the lithium source material injected in the process (b) depends on the amount of the transition metal precursor And the molar ratio of lithium to total moles of transition metal is less than 1.
이 경우, 결과적인 구성에서의 코팅층이 상기 함량을 만족하도록 전이금속 전구체와 리튬 소스가투입될 수 있다.  In this case, the transition metal precursor and the lithium source may be introduced such that the coating layer in the resulting structure satisfies the above-mentioned content.
상기 리튬 망간계 산화물의 표면에 코팅되는 전이금속 전구체는 Ni, Mn, 및 Co 로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 원소, 상세하게는, 상기 물질을 모두 포함하는 수산화물일 수 있다.  The transition metal precursor coated on the surface of the lithium manganese-based oxide may be at least two elements selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co, specifically, a hydroxide including all of the above materials.
이는 상기 리튬 망간계 산화물의 표면에 전이금속 소스들을 용매 하에서 공침시키는 공침법에 의해 형성할 수도 있고, 공침법에 의해 제조된 전이금속 전구체를 볼밀 흔합과 같은 건식법에 의해 형성할 수도 있다.  This may be achieved by coprecipitation in which a surface of the lithium manganese oxide is coprecipitated with transition metal sources in a solvent, or a transition metal precursor prepared by coprecipitation may be formed by a dry process such as a ball milling process.
유사하게, 상기 과정 (b)의 리튬 소스 물질의 흔합 역시 과정 (a)와 연속적으로 이루어지도록 습식 또는 건식 방법에 의해 수행될 수 있다.  Similarly, the intercalation of the lithium source material in process (b) may also be performed by a wet or dry process so as to be continuous with process (a).
이때, 상기 리튬 소스 물질은 Li2C03, LiOH, LiN03, CH3COOLi 및 Li2(COO)2 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상세하게는 상기 리튬 소스 물질은, Li2C03 또는 LiOH일 수 있다. In this case, the lithium source material is Li 2 C0 3, LiOH, LiN0 3, CH 3 one or more may be, specifically, the lithium source material is selected from the group consisting of COOLi and Li 2 (COO) 2 is, Li 2 C0 3 or LiOH.
상기 열처리는 상기 첫번째 제조방법과 유사하게, 섭씨 600도 내지 1100도에서 수행될 수 있고, 5시간 내지 12시간수행될 수 있다.  The heat treatment may be performed at 600 to 1100 degrees Celsius, and may be performed for 5 to 12 hours, similarly to the first manufacturing method.
본 발명은 또한, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 집전체 상에 형성되어 있는 양극을 제공한다.  The present invention also provides a positive electrode in which a positive electrode mixture containing the positive electrode active material is formed on a current collector.
상기 양극 합제는 양극 활물질 외에 도전재, 및 바인더를 더 포함할 수 있다.  The positive electrode material mixture may further include a conductive material and a binder in addition to the positive electrode active material.
구체적으로, 상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체에 양극 활물질과, 도전재 및 바인더가 흔합된 양극 슬러리를 도포, 건조, 압연하여 제조될 수 있다.  Specifically, the positive electrode can be produced, for example, by applying, drying and rolling a positive electrode slurry in which a positive electrode active material, a conductive material and a binder are mixed in a positive electrode current collector.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 to 500 micrometers and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium , And a surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of aluminum or stainless steel can be used. Specifically, aluminum can be used. The current collector has a fine It is possible to increase the adhesive force of the cathode active material by forming unevenness, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은, 예를 들어, 상기 양극 활물질 입자 외에, 리튬 니켈 산화물 (LiNi02) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-x04 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMn03, LiMn203, LiMn02 등의 리튬 망간산화물; 리튬 동 산화물 (Li2Cu02); LiV308, LiV304, V205, Cu2V207 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMx02 (여기서, M = Co, Μη, .ΑΙ, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2.xMx02 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3M08 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn204; 디설파이드 화합물; Fe2(Mo04)3 등을 더 포함할 수 있으며, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 물론, 본 발명에 따른 양극 활물질만으로 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 양극 활물질이 적어도 80중량0 /0 이상으로 포함될 수 있다. The cathode active material may be, for example, a layered compound such as lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or a compound substituted with one or more transition metals in addition to the cathode active material particle; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x 0 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiV 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1-x M x 0 2 ( where, M = Co, Μη, and .ΑΙ, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 ~ 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; The formula LiMn 2 . x M x 0 2 (where, M = Co, and Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 M0 8 (where, M = Fe, Co, Ni , Cu , or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but is not limited thereto. Of course, may be configured with only the positive electrode active material according to the present invention, a positive electrode active material according to the invention may contain at least 80 parts by weight 0/0 above.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 흔합물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량 %로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 혹연 등의 혹연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.  The conductive material is usually added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the charge including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, natural graphite or artificial rhizome; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 흔합물 전체 증량을 기준으로 0.1 내지 30 중량 %로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀를로우즈 (CMC), 전분, 히드록시프로필샐를로우즈, 재쟁 샐를로우즈, 폴리비닐피를리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 -디엔 테르 폴리머 (EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. The binder is a component that assists in binding of the active material to the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the entire amount of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl sal, rosewood, , Polypropylene, ethylene-propylene-diene ter Polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 양극은 리튬 이차전지용 양극으로 사용될 수 있으며, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극과, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수계 전해액으로 구성되어 있다.  The positive electrode may be used as a positive electrode for a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery is composed of the positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.
이하에서는, 상기 리튬 이차전지의 기타 구성들에 대해 설명한다.  Hereinafter, other configurations of the lithium secondary battery will be described.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 양극에 포함되는 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.  The negative electrode is fabricated by applying a negative electrode active material on the negative electrode collector and drying the negative electrode active material. Optionally, the negative electrode may further include components included in the positive electrode described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로사용될 수 있다. 상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 혹연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤l), LixWO2(0<x<l), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x<l; l<y<3; 1<ζ<8) 등의 금속 복합산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, Sn02, PbO, Pb02, Pb203, Pb304, Sb203, Sb204, Sb205, GeO, Ge02, Bi203, Bi204, and Bi205 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다. The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, the anode current collector may be formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel Carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics. Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤l ), Li x WO 2 (0 <x <l), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2 and Group 3 elements of the periodic table, Halogen; 0 <x <1; l <y <3; 1 <zeta <8); Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; 4 SnO, Sn0 2, PbO, Pb0 2, Pb 2 0 3, Pb 3 0 4, Sb 2 0 3, Sb 2 0 4, Sb 2 0 5, GeO, Ge0 2, Bi 2 0 3, Bi 2 0, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 /m이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 皿이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 을레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할수도 있다. The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 / m, and the thickness is generally 5 to 300 plates. Examples of such a separator include a refractory polymer such as polypropylene, which is resistant to chemicals and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, The electrolyte may also serve as a separator.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다ᅳ 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.  The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. The non-aqueous electrolyte includes non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸 -2-피를리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메록시 에탄, 테트라히드록시 프랑 (franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3- 디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메록시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸 -2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가사용될 수 있다.  Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, gamma -butyrolactone, 1,2-dimeroxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, But are not limited to, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimeroxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3- Ethers, methyl pyrophonate, ethyl propionate and the like can be used as the organic solvent.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신 (agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해 기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.  Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, Lil, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSi04, LiSi04-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4Si04, Li4Si04-LiI-LiOH, Li3P04-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다. Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, Lil, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li such as Li 4 Si0 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, Lil, LiC104, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3S03, LiCF3C02, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3S03Li, CF3S03Li, (CF3S02)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리륨 , 4 페닐 붕산 리륨, 이미드 등이 사용될 수 있다. The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, Lil, LiC10 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 S0 3, LiCF 3 C0 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 S0 3 Li, CF 3 S0 3 Li, (CF 3 S0 2) 2 NLi, chlorocarbonate borane lithium, lower aliphatic acid Lyrium, tetraphenyl borate Lyrium, and imide have.
또한, 비수 전해액에는 층방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임 (glyme), 핵사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논 , Ν,Ν-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피를, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro- Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다. For the purpose of improving the layer discharge characteristics and the flame retardancy, the nonaqueous electrolyte solution may contain at least one selected from the group consisting of pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyridine, 2-methoxyethanol, It is possible. In some cases, in order to impart nonflammability, carbon tetrachloride, ethylene trifluoride , And may further contain a carbon dioxide gas to improve the high-temperature storage characteristics, and may further include FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS (Propene Sultone), and the like.
【도면의 간단한 설명】  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
도 1은 실시예 1에 따른 양극 활물질의 SEM사진이다;  1 is an SEM photograph of a cathode active material according to Example 1;
도 2는 비교예 1에 따른 양극 활물질의 SEM사진이다;  2 is an SEM photograph of the cathode active material according to Comparative Example 1;
도 3 은 실험예 1에 따른 압연 밀도를 비교 그래프이다;  3 is a comparative graph of the rolling density according to Experimental Example 1;
도 4 및 5는 참조 실험예에 따른 압연 밀도를 비교한 그래프이다.  4 and 5 are graphs comparing rolling densities according to the reference example.
【발명의 실시를 위한 형태】  DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. <제조예 1>  Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments thereof, but it should be understood that the scope of the present invention is not limited thereto. &Lt; Preparation Example 1 &
Ni, Mn, Co의 비율이 20: 20: 60의 몰비가 되도록 전구체를 합성한 후, A precursor was synthesized such that the ratio of Ni, Mn, and Co was in a molar ratio of 20: 20: 60,
Li2C03 와 Li: (Ni+Mn+Co) = L28 : 1 의 몰비가 되도록 흔합한 뒤 반웅로 (fiimace)의 온도를 940°C에서 10 시간 동안 소성하여, LiU4Nio.17Co0.17Mno.5202를 제조하였다. <제조예 2> Li 2 C0 3 and Li: (Ni + Mn + Co ) = L28: the first firing temperature to a common combined banung back so that the molar ratio (fiimace) at 940 ° C for 10 hours, Li U4 Nio. 17 Co 0 . 17 was prepared Mno.5 2 0 2. &Lt; Preparation Example 2 &
Ni, Co, Mn의 비율이 12: 12: 76의 몰비가 되도록 전구체를 합성한후, Li2C03와 Li: (Ni+Mn+Co) = 1.3: 1의 몰비가 되도록 흔합한 뒤 반웅로 (fiimace)의 온도를 940°C에서 10시간동안 소성하여, LiusNiojCOojMn^Ch를 제조하였다. <제조예 3> The precursor was synthesized so that the ratio of Ni, Co, and Mn was 12: 12: 76. Then, the precursor was mixed so that the molar ratio of Li 2 CO 3 and Li: (Ni + Mn + Co) = 1.3: (fiimace) was calcined at 940 ° C for 10 hours to prepare LiusNiojCOojMn ^ Ch. &Lt; Preparation Example 3 &
Ni, Co, Mn의 비율이 11 : 11 : 78의 몰비가 되도록 전구체를 합성한후, Li2C03와 Li: (Ni+Mn+Co) = 1.2: 1의 몰비가 되도록 흔합한 뒤 반응로 (fornace)의 온도를 940°C에서 10시간 동안 소성하여, LiuNiojCOcnMno.?^를 제조하였다. <실시예 1> Lij.HNio.nCoo.nMno.szO, 및 Li0.9Nio.3Co0.2Mno.502를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합하고, 노에서 800°C , 10시간 동안 소성하여 두께가 60 nm인 코팅층을 형성시켜 양극 활물질을 제조하였다. Precursors were synthesized so that the molar ratio of Ni, Co, and Mn was 11: 11: 78, and the molar ratio of Li 2 CO 3 to Li: (Ni + Mn + Co) = 1.2: The temperature of the fornace was calcined at 940 ° C for 10 hours to obtain LiuNiojCOcnMno . ^. &Lt; Example 1 > Lij. H Nio.nCoo.nMno.szO, and Li 0 . 9 Nio. 3 Co 0 . 2 Mno. 5 0 2 were mixed at a weight ratio of 96: 4, and the mixture was fired in a furnace at 800 ° C for 10 hours to form a coating layer having a thickness of 60 nm to prepare a cathode active material.
합성된 양극 활물질의 SEM사진을 하기 도 1에 나타내었다.  SEM photographs of the synthesized cathode active material are shown in FIG.
도 1을 참조하면, 실시예 1에 따른 양극 활물질이 하기 도 2의 비교예 Referring to FIG. 1, the cathode active material according to Example 1 is shown in Comparative Example
1에 따른 양극 활물질과 비교하여 입자 간 공간이 채워져 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이 입자 간 공간이 채워지면서 활물질 표면의 거칠기도 크게 감소하여, 실시예 1에 따른 양극 활물질이 비교예 1에 따른 양극 활물질 대비 부드러운 표면을 형성하는 것을 알 수 있다. <실시예 2> 1, it can be confirmed that the space between the particles is filled with the cathode active material. As a result, the roughness of the surface of the active material is greatly reduced as the space between the particles is filled. Thus, it can be seen that the positive electrode active material according to Example 1 forms a smooth surface compared to the positive electrode active material according to Comparative Example 1. &Lt; Example 2 >
Liu4Ni0.17Coo.17Mno.5202 및 Li0.9Nio.3Coo.2Mno.502를 중량비로 92 : 8가 되도록 볼밀 흔합하여, 두께가 120 nm인 코팅층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과동일하게 양극 활물질을 제조하였다. Li u 4 Ni 0 . 17 Coo. 1 7Mno .52 0 2 and Li 0 . 9 Nio. 3 Coo. 2 Mno .5 0 2 in a weight ratio of 92: 8 to form a coating layer having a thickness of 120 nm. The cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that a coating layer having a thickness of 120 nm was formed.
<실시예 3> &Lt; Example 3 >
상기 제조예 2에서 제조된 Liu5Mo.iCOojMno.65O2 및 The Liu5Mo.iCOojMno.65O2 prepared in Preparation Example 2 and
Li0.9Nia3Co0.2Mno.502를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. Li 0 . 9 Ni 3 Co 0 . 2 Mno .5 0 2 were mixed in a weight ratio of 96: 4 to prepare a cathode active material.
<실시예 4> <Example 4>
상기 제조예 3에서 제조된 LiuNio.iCOojMno.7O2및 Lio.9Nio.3Coo.2Mno.5O2를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다.  A cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that LiuNio.iCOojMno.7O2 and Lio.9Nio.3Coo.2Mno.5O2 prepared in Preparation Example 3 were mixed in a ball mill to a weight ratio of 96: 4.
<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &
양극 활물질로서, Liu4Nio.nCoo.nMno.52O2를 준비하였다.  Liu4Nio.nCoo.nMno.52O2 was prepared as a cathode active material.
합성된 양극 활물질와 SEM사진을 하기 도 2에 나타내었다.  The synthesized cathode active material and SEM photograph are shown in FIG.
<비교예 2> Liu4Nio.nCoo.nMno.52O2 및 Li0.9Ni0.3Co으 2Mn0.5O2를 중량비로 88 : 12가 되도록 볼밀 흔합하여, 두께가 180 nm인 코팅층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. <비교예 3> &Lt; Comparative Example 2 & Liu4Nio.nCoo.nMno.52O2 and Li 0. 9 Ni 0 . 3 Co 2 Mn 0 . 5 O 2 in a weight ratio of 88:12 to form a coating layer having a thickness of 180 nm. The cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating layer having a thickness of 180 nm was formed. &Lt; Comparative Example 3 &
Liu4Nio.nCoo.nMno.52O2 및 LiNio.6Co0.402를 중량비≤: 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합하여, 두께가 60 nm인 코팅층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. <비교예 4> Liu4Nio . nCoo.nMno.52O2 and LiNio. 6 Co 0.4 O 2 in a weight ratio of?: 96: 4 to form a coating layer having a thickness of 60 nm. A cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that a coating layer having a thickness of 60 nm was formed. &Lt; Comparative Example 4 &
Liu4 io.nCoo.17Mno.52O2 및 Li0 9CoO2를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합하여, 두께가 60 nm인 코팅층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. <실험예 1 > Liu4 io . nCoo.17Mno.52O2 and Li 2 CoO 0 to 9 in the weight ratio 96: The combined so that the common ball mill 4, to prepare a cathode active material and in the same manner as in Example 1 except for forming a coating layer of a thickness of 60 nm. <Experimental Example 1>
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2 에서 제조된 각각의 양극 활물질에 대하여 분체 압연밀도를 측정하였고, 그 결과를 하기 도 3에 도시하였다.  Powder rolling densities of the respective cathode active materials prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured, and the results are shown in FIG.
하기 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따라 코팅층을 형성한 경우, 압연 밀도가 향상됨을 확인할 수 있고, 일정 함량을 넘어서는 코팅량에 대해서는 압연밀도가 다시 감소하기 시작하는 것을 확인할 수 있다. 이는 코팅 함량에 있어서 압연 밀도 향상에 적합한 최적 조건이 있음을 나타내는 것으로, 일정량 이상의 코팅량이 적용될 경우 압연 밀도를 저하시키기 시작하는 것으로 예상된다. <참조예 1>  Referring to FIG. 3, when the coating layer is formed according to the present invention, the rolling density is improved, and it is confirmed that the rolling density begins to decrease again for a coating amount exceeding a certain amount. This indicates that there is an optimum condition for improving the rolling density in the coating content, and it is expected that the rolling density will start to be lowered when a coating amount exceeding a certain amount is applied. &Lt; Reference Example 1 &
LiNio.33Coo.33Mno.35O2 및 Lio.9Nio.3Co0.2Mno.502를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. LiNio.33Coo.33Mno.35O2 and Lio .9 Nio. 3 Co 0 . 2 Mno. 5 0 2 were mixed in a weight ratio of 96: 4 to prepare a cathode active material in the same manner as in Example 1.
<참조예 2> &Lt; Reference Example 2 &
LiNi0.5Coo.2Mn0.302 및 Li0.9Ni0.3Co0.2Mn0.5O2를 중량비로 96 : 4가 되도록 볼밀 흔합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 활물질을 제조하였다. LiNi 0 . 5 Coo. 2 Mn 0 .30 2 and Li 0.9 Ni 0.3 Co 0.2 Mn 0.5 O 2 in a weight ratio of 96: 4 The cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ball mill was used.
<참조 실험예 > &Lt; Reference Experimental Example &
참조예 1 의 1^10.33 )0.3^¾3302 만을 양극 활물질로서 사용한 경우와, 참조예 1 의 코팅층을 형성한 양극 활물질로서 사용한 경우의 압연 밀도의 변화와, 참조예 2 의 LiNio.5Coo.2Mno.3O2 만을 양극 활물질로서 사용한 경우와, 참조예 2 의 코팅층을 형성한 양극 활물질로서 사용한 경우의 압연 밀도의 변화를 확인하기 위해, 상기 양극 활물질들을 사용하여 각각 상기 실험예 1 과 동일하게 분체 압연밀도를 확인하였고, 그 결과를 하기 도 4 및 도 5 에 도시하였다. When using only Reference Example 1 1 ^ 1 0.33) 0.3 ^ ¾33 0 2 of a cathode active material, and a change in the rolling density, in the case of using as a positive electrode active material coating layer formed in the Reference Example 1, Reference Example 2 of LiNio.5Coo. To confirm the change in the rolling density when only 2Mno.3O2 was used as the cathode active material and when the cathode active material was used as the cathode active material having the coating layer of Reference Example 2, the cathode active materials were subjected to powder rolling The density was confirmed, and the results are shown in Figs. 4 and 5.
하기 도 4 및 도 5 를 참조하면, 상기 참조예 1 및 2 의 조성을 가지는 리튬 전이금속 산화물을 사용하는 경우, 코팅층의 형성에 의해 오히려, 압연 밀도가 저하됨을 확인할 수 있다. 이는, 원래 상기 조성의 리튬 전이금속 산화물은 높은 압연 밀도를 가지는 반면, 본원발명의 리륨 과잉의 리튬 망간계 산화물 대비 BET 가 낮아 코팅층을 추가로 형성하게 될 경우에는 코팅층의 표면의 균질성이 오히려 저하되어 압연을 방해하기 때문이다.  4 and 5, when the lithium transition metal oxide having the compositions of Reference Examples 1 and 2 is used, it can be confirmed that the rolling density is lowered by the formation of the coating layer. This is because the lithium transition metal oxide of the above composition has a high rolling density while the BET of the lithium manganese oxide of the present invention is lower than that of the lithium manganese oxide of the present invention to further form a coating layer, This is because it interferes with rolling.
<실험예 2> <Experimental Example 2>
실시예 1 내지 4및 비교예 1 내지 4에서 제조된 각각의 양극 활물질을 사용하고, 바인더로서 PVdF 및 도전재로서 Super-P을 사용하였다. 양극 활물질: 바인더: 도전재를 중량비로 90 : 5 : 5가 되도록 NMP에 잘 섞어 준 후, 20 /加 두께의 A1호일에 도포하고, 130°C에서 건조한후, 전극 공극율이 30%가 되도록 압연하여 양극들을 제조하였다. Each of the cathode active materials prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 was used, and PVdF as a binder and Super-P as a conductive material were used. The positive electrode active material: binder: conductive material was mixed well with NMP at a weight ratio of 90: 5: 5, and then coated on A1 foil having a thickness of 20 /. The resultant was dried at 130 ° C and then rolled so as to have an electrode porosity of 30% To prepare positive electrodes.
음극 활물질로는 인조흑연을 사용하였고, 인조흑연 도전재 (Super-P) : 바인더 (PVdF)를 95: 2.5: 2.5의 중량비로 용제인 NMP에 첨가하여 음극 흔합물 슬러리를 제조한 후, 이를 구리 호일 상에 70 //m로 코팅, 섭씨 130 도에서 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.  Artificial graphite was used as the negative electrode active material and an artificial graphite conductive material (Super-P): binder (PVdF) was added to NMP as a solvent at a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 to prepare a negative electrode mixture slurry, The negative electrode was prepared by coating on foil at 70 // m, drying and pressing at 130 ° C.
상기 양극과 음극, 분리막으로서 폴리 에틸렌막 (Celgard, 두께: 20 /ΛΠ), 및 에틸렌 카보네이트, 디메틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트가 1 : 2: 1 로 흔합된 용매에 LiPF6 가 1M 로 녹아 있는 액체 전해액을 사용하여, 이차전지들을 제조하였다. A polyethylene film (Celgard, thickness: 20 / ΛΠ) and a mixture of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate in a ratio of 1: 2: 1 Secondary batteries were prepared using a liquid electrolyte in which 1 M of LiPF 6 was dissolved in a co-solvent.
상기 이차전지들을 2.5 V 내지 4.6 V 전압 영역에서 율 특성 (rate) 테스트를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.  The secondary batteries were subjected to a rate test in the voltage range of 2.5 V to 4.6 V, and the results are shown in Table 1 below.
【표 1】 [Table 1]
Figure imgf000018_0001
상기 표 1 을 참조하면, 본원발명에 따른 함량으로 코팅층을 형성하는 경우, 코팅층이 없는 경우와 비교하여, 보다 더 나은 율 특성을 발휘함을 확인할 수 있다 (실시예 1 내지 4, 비교예 1). 또한, 실시예 1, 2 및 비교예 2를 참조하듯이, 코팅층의 함량이 너무 많이 흔합되어 코팅층을 형성하는 경우에는 오히려, 율 특성이 감소하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 코팅층이 오히려 저항으로 작용하기 때문인 것으로 예측된다.
Figure imgf000018_0001
Referring to Table 1, it can be seen that when the coating layer is formed by the content according to the present invention, a better rate characteristic is exhibited as compared with the case where no coating layer is formed (Examples 1 to 4 and Comparative Example 1) . Also, referring to Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, when the content of the coating layer is too much to form a coating layer, it is confirmed that the rate characteristic is rather reduced. This is because the coating layer acts as a resistance .
또한, 비교예 3과 같이, 코팅.층이 전이금속 대비 Li의 몰비가 1인 경우 : 완벽한 층상구조로 인해 Li 확산에 불리하고, 비교예 4 와 같이, 코팅층이 Ni, Mn, Co 를 모두 포함하지 않는 경우에는, Li 이 부족한 만큼의 리튬 이온의 이동을 방해할 수 있는 금속 산화물 상이 형성될 수도 있기 때문에 율 특성이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. In Comparative Example, such as 3, a coating when layers are in a molar ratio of the transition metal compared to Li 1:. Due to the perfect layered structure unfavorable to the Li diffusion, and, as shown in Comparative Example 4, the coating layer contains all of the Ni, Mn, Co It can be confirmed that the rate characteristic is decreased because a metal oxide phase which may interfere with the movement of lithium ions as much as Li is insufficient may be formed. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
【산업상 이용가능성】  [Industrial applicability]
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질은, 표면에, 전이금속 대비 리륨의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리튬이 결핍 상태인 리튬- 결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물 (Mn 의 조성이 으5 이상)을 포함함으로써, 표면 거칠기의 감소를 통해 압연 밀도를 향상시킬 수 있을 뿐 ^니라, Ni, Mn, Co 조성 기반의 리튬 -결핍 전이금속 산화물의 코팅에 의해 전기전도도가 향상되고, 리튬 결핍에 따라 리튬 이온 확산 특성이 개선되는 바, 이를 포함하는 이차전지의 충방전 율특성이 향상되는 효과가 있다ᅳ  As described above, the cathode active material according to the present invention has a lithium-deficient transition metal oxide having a lithium-deficient state in which the molar ratio of the transition metal to the transition metal is less than 1, The inclusion of manganese based oxides (Mn> 5) improves the rolling density by reducing the surface roughness, but also the coating of lithium-deficient transition metal oxides based on Ni, Mn, and Co The electric conductivity is improved and the lithium ion diffusion property is improved according to the lithium deficiency, and the charge / discharge ratio characteristic of the secondary battery including the lithium ion diffusion property is improved.
또한, 코팅층 역시 활물질의 역할을 수행할 수 있는 바, 기존의 코팅 구성에 비하여 코팅층의 질량 증가로 인한 활물질의 질량 감소가 낮아, 용량 저하를 방지할 수 있다.  In addition, since the coating layer can also act as an active material, the decrease in the mass of the active material due to the increase in the mass of the coating layer is lower than that of the conventional coating composition, and the capacity decrease can be prevented.

Claims

【청구의 범위】 Claims:
【청구항 1】  [Claim 1]
리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물을 포함하는 양극 활물질로서, 상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 (1)로 표시되고, Li1+aNixCoyMnz v02-bAb (1) 1. A positive electrode active material comprising a lithium-excess lithium manganese-based oxide, wherein the lithium-excess lithium manganese-based oxide is represented by the following chemical formula (1), Li 1 + a Ni x CoyMn zv 0 2- bAb
여기서, 0<a<0.2, 0<x<0.4, 0<y<0.4, 0.5<z<0.9, 0<v<0.2, a+x+y+z+v=l, 0<b<0.5; M 은 Al, Zr, Zn, Ti, Mg, Ga, In, Ru, Nb, 및 Sn로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이며;  Where 0 <a <0.2, 0 <x <0.4, 0 <y <0.4, 0.5 <z <0.9, 0 <v <0.2, a + x + y + z + v = 1, 0 <b <0.5; M is one or more elements selected from the group consisting of Al, Zr, Zn, Ti, Mg, Ga, In, Ru, Nb and Sn;
A는 P, N, F, S 및 C1로 이루어진 군에서 선택되는 하나또는 그 이상의 원소이고;  A is one or more elements selected from the group consisting of P, N, F, S and Cl;
상기 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 표면에는, 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리튬이 결핍 상태인 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성되어 있으며,  Wherein a coating layer comprising a lithium-deficient transition metal oxide having a lithium-deficient state is formed on the surface of the lithium-excess lithium manganese-based oxide, wherein the molar ratio of lithium to transition metal is less than 1,
상기 코팅층의 함량은 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 중량0 /0 내지 10중량%인 양극 활물질. The amount of the coating layer is 1 wt. 0/0 to 10% by weight of the positive electrode active material based on the total weight of the positive electrode active material.
【청구항 2】  [Claim 2]
제 1 항에 있어서, 상기 리튬 -결핍 전이금속 산화물은 하기 화학식 (2)로 표시되는 양극 활물질:  The positive active material according to claim 1, wherein the lithium-deficient transition metal oxide is represented by the following formula (2)
Lia'Me02 (2) Li a 'Me0 2 (2)
여기서, 0<a'<l이고,  Where 0 < a &lt; l,
Me는 Ni, Co, 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 원소이다.  Me is at least two elements selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn.
【청구항 3】  [Claim 3]
제 2 항에 있어서, 상기 Me = Nix'Coy'Mnz' (여기서, 0<x'<l, 0<y'<l, 0<z'<l, x'+y'+z'=l)인 양극 활물질. The method of claim 2, wherein Me = Ni x 'Co y ' Mn z 'wherein 0 <x'<1, 0 <y '<1, 0 <z'<1, x '+ y' + z ' = l).
【청구항 4】  Claim 4
제 3 항에 있어서, 상기 식에서, 0<x'≤0.7, 0<y'≤0.7, 0.2<z'≤0.6인 양극 활물질.  4. The cathode active material according to claim 3, wherein 0 <x '? 0.7, 0 < y'? 0.7, and 0.2 <z '? 0.6.
【청구항 5】 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 -결핍 전이금속 산화물에서 전이금속 대비 리튬의 몰비는 0.5 내지 0.9인 양극 활물질. [Claim 5] The positive electrode active material according to claim 1, wherein the molar ratio of lithium to transition metal in the lithium-deficient transition metal oxide is 0.5 to 0.9.
【청구항 6]  [Claim 6]
게 1 항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 30 nm 내지 200 nm인 양극 활물질.  The cathode active material according to claim 1, wherein the thickness of the coating layer is 30 nm to 200 nm.
【청구항 7】  7.
제 1 항에 따른 양극 활물질을 제조하는 방법으로서,  A method for producing the cathode active material according to claim 1,
(i) 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물 및 전이금속 대비 리튬의 몰비가 1 미만으로 포함되어 리튬이 결핍 상태인 리튬 -결핍 전이금속 산화물을 흔합하는 과정;  (i) a process in which a lithium-deficient transition metal oxide having lithium-deficient lithium manganese-based oxide and a lithium-deficient transition metal oxide contained in a molar ratio of lithium to transition metal is less than 1;
(ii) 상기 과정 (i)의 흔합물을 열처리하는 과정;  (ii) heat treating the impurities of step (i);
을 포함하고,  / RTI &gt;
상기 리륨 -결핍 전이금속 산화물은 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물과 리튬 -결핍 전이금속 산화물 전체 중량을 기준으로 1 중량0 /0 내지 10 중량 %로 포함되도록 흔합되는 양극 활물질의 제조방법. The Lyrium-process for producing a positive electrode that is deficient transition heunhap to include 1 weight 0/0 to 10% by weight based on the total weight of the metal oxide active material-deficient transition metal oxide is lithium manganese oxide and lithium in lithium excess.
【청구항 8]  [8]
제 7 항에 있어서, 상기 흔합은 건식 흔합인 양극 활물질의 제조방법.  The method of manufacturing a cathode active material according to claim 7, wherein the sputtering is dry sputtering.
【청구항 9] 9]
제 7 항에 있어서, 상기 열처리는 섭씨 600도 내지 1100도인 양극 활물질의 제조방법.  The method of manufacturing a cathode active material according to claim 7, wherein the heat treatment is performed at 600 to 1100 degrees centigrade.
【청구항 10]  [Claim 10]
제 1 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 집전체 상에 형성되어 있는 양극.  A positive electrode in which a positive electrode mixture containing the positive electrode active material according to claim 1 is formed on a current collector.
【청구항 111  Claim 111
제 10 항에 따른 양극을 포함하는 이차전지.  A secondary battery comprising a positive electrode according to claim 10.
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