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KR20080093779A - Manufacturing method of negative electrode active material for lithium secondary batteries and lithium secondary battery comprising negative electrode active material prepared according to the method - Google Patents

Manufacturing method of negative electrode active material for lithium secondary batteries and lithium secondary battery comprising negative electrode active material prepared according to the method Download PDF

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KR20080093779A
KR20080093779A KR1020070037985A KR20070037985A KR20080093779A KR 20080093779 A KR20080093779 A KR 20080093779A KR 1020070037985 A KR1020070037985 A KR 1020070037985A KR 20070037985 A KR20070037985 A KR 20070037985A KR 20080093779 A KR20080093779 A KR 20080093779A
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negative electrode
electrode active
lithium
lithium secondary
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Application number
KR1020070037985A
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김태완
김준섭
김성수
윤일주
이제완
이진호
최완욱
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 상기 방법은 리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 선택적으로 M 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 실링된 반응기 내에서 환원 하소하여 하기 화학식 1의 음극 활물질을 제조하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including a negative electrode active material prepared according to the method. The method includes preparing a mixture by mixing a lithium raw material, a vanadium raw material, and optionally an M-containing compound, and reducing and calcining the mixture in a sealed reactor to prepare a negative electrode active material of Formula 1 below. .

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -X- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -X- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.) In Formula 1, 0.01 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.3, −0.2 ≦ z ≦ 0.2, and M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

리튬 바나듐 산화물, 음극 활물질, 실리콘 튜브, 실링, 진공, 리튬 휘발 Lithium vanadium oxide, negative electrode active material, silicon tube, sealing, vacuum, lithium volatilization

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지{METHOD OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL PREPARED THEREFROM}TECHNICAL FIELD OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL PREPARED THEREFROM

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a negative active material for a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the structure of a lithium secondary battery of the present invention.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용량 특성 및 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including a negative electrode active material prepared according to the method, and more particularly, to a method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries having excellent capacity characteristics and lifetime characteristics. It relates to a lithium secondary battery comprising a negative electrode active material prepared according to the method.

[종래 기술][Prior art]

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차 전지는 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 보임으로써 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.Lithium secondary batteries, which are in the spotlight as power sources of recent portable small electronic devices, exhibit high energy density by showing a discharge voltage that is twice as high as that of a battery using an alkaline aqueous solution using an organic electrolyte solution.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1 -xCoxO2(0 < x < 1)등과 같이, 리튬의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물을 주로 사용하였다. Examples of the positive electrode active material of a lithium secondary battery include lithium and a transition metal having a structure capable of intercalating lithium, such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNi 1- x Co x O 2 (0 <x <1). Oxides were mainly used.

음극 활물질로는 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 인조 흑연, 천연 흑연 및 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다. 상기 탄소 계열 중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮아, 흑연을 음극 활물질로 사용한 전지는 3.6V의 높은 방전 전압을 나타내어, 리튬 전지의 에너지 밀도면에서 이점을 제공하며, 또한 뛰어난 가역성으로 리튬 이차 전지의 장수명을 보장하여 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 흑연 활물질은 극판 제조시 흑연의 밀도(이론 밀도 2.2g/cc)가 낮아 극판의 단위 부피당 에너지 밀도 측면에서는 용량이 낮은 문제점이 있고, 높은 방전 전압에서는 사용되는 유기 전해액과의 부반응이 일어나기 쉬워, 전지의 오동작 및 과충전 등에 의해 발화 혹은 폭발의 위험성이 있다. As the negative electrode active material, various types of carbon-based materials including artificial graphite, natural graphite, and hard carbon capable of inserting and desorbing lithium have been applied. In the carbon series, graphite has a low discharge voltage of -0.2V compared to lithium, and a battery using graphite as a negative electrode active material exhibits a high discharge voltage of 3.6V, providing an advantage in terms of energy density of a lithium battery and providing excellent reversibility. It is the most widely used to ensure the long life of the lithium secondary battery. However, the graphite active material has a problem of low capacity in terms of energy density per unit volume of the electrode plate due to the low graphite density (theoretical density of 2.2 g / cc) in the production of the electrode plate, and side reaction with the organic electrolyte used at high discharge voltage is likely to occur. There is a risk of fire or explosion due to battery malfunction or overcharging.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 산화물 음극이 최근 개발되고 있다. 후지 필름이 연구 개발한 비정질의 주석 산화물은 중량당 800 mAh/g의 고용량을 나타내나, 초기 비가역 용량이 50% 정도 되는 치명적인 문제가 있으며, 방전 전위가 0.5V 이상이고 비정질상 특유의 전체적으로 부드러운 전압 프로파일(smooth voltage profile)로 전지로 구현되기 어려운 문제가 있다. 또한 충방전에 의해 주석 산화물 중 일부가 산화물에서 주석 금속으로 환원되는 등 부수적인 문제도 심각하게 발생되고 있어 전지에의 사용을 더욱 어렵게 하고 있는 실정이다. In order to solve this problem, oxide cathodes have recently been developed. The amorphous tin oxide researched and developed by FUJIFILM exhibits a high capacity of 800 mAh / g per weight, but has a fatal problem with an initial irreversible capacity of about 50%, and has a discharge potential of 0.5 V or more and an amorphous characteristic unique overall soft voltage profile. (smooth voltage profile) has a problem that is difficult to be implemented as a battery. In addition, incidental problems such as reduction of some tin oxides from oxides to tin metals due to charging and discharging are also seriously occurring, making it more difficult to use them in batteries.

이외에 산화물 음극으로 일본 특허 공개 번호 제2002-216753호에 LiaMgbVOc(0.05≤a≤3, 0.12≤b≤2, 2≤2c-a-2b≤5) 음극 활물질이 기술되어 있다. 또한, 일본 전지 토론회 2002년 요지집번호 3B05에서는 Li1 .1V0 .9O2의 리튬 이차 전지 음극 특성에 대해 발표된 바 있다. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-216753 describes Li a Mg b VO c (0.05 ≦ a ≦ 3, 0.12 ≦ b ≦ 2, 2 ≦ 2c-a-2b ≦ 5) as an oxide cathode. Further, in the Japanese Battery discussion yojijip number 3B05 2002 years been published for a lithium secondary battery negative electrode characteristics of the Li 1 .1 V 0 .9 O 2 .

그러나 아직 산화물 음극으로는 만족할 만한 전지 성능을 나타내지 못하여 그에 관한 연구가 계속 진행 중에 있다.However, the oxide negative electrode does not yet exhibit satisfactory battery performance, and research on it is ongoing.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용량 특성 및 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery having excellent capacity characteristics and lifespan characteristics.

본 발명의 다른 목적은 상술한 방법에 의해 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material prepared by the above-described method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 선택적으로 M 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 및 상기 혼합물을 실링된 반응기 내에서 환원 하소하여 하기 화학식 1의 음극 활물질을 제조하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of preparing a mixture by mixing a lithium raw material, vanadium raw material, and optionally M-containing compound, and reducing the calcined mixture in a sealed reactor to the negative electrode of Formula 1 It provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising the step of preparing an active material.

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.) In Formula 1, 0.01 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.3, −0.2 ≦ z ≦ 0.2, and M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

본 발명은 또한, 상기 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 음극, 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극, 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode comprising a negative electrode active material prepared according to the above method, a positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and an electrolyte solution. to provide.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

리튬 바나듐계 산화물(이하 LVO라 함) 음극 활물질은 고상의 Li2CO3 또는 LiOH과, V2O3 또는 V2O4를 분쇄 및 혼합하고, 하소한 후 스크리닝(screening)하는 공정을 통하여 제조된다. 일반적으로 LVO 음극 활물질의 수명 특성, 용량 특성 등의 전기화학적 특성은 전극 밀도와 비례하기 때문에, 상기 LVO 음극 활물질의 전기 화학적 특성을 향상시키기 위해서는 리튬과 바나듐의 혼합도, 결정 구조, 결정화도, 리튬과 바나듐의 정량비, c/a 격자 상수 비(c/a lattice constant ratio), 바나듐의 산화수, 입자의 형상, 입도 등 전극 밀도와 관련 있는 변수의 제어가 요구된다.The lithium vanadium oxide (hereinafter referred to as LVO) anode active material is manufactured by grinding and mixing solid Li 2 CO 3 or LiOH with V 2 O 3 or V 2 O 4 , calcining, and then screening do. In general, electrochemical properties such as life characteristics and capacity characteristics of the LVO anode active material are proportional to the electrode density. Therefore, in order to improve the electrochemical properties of the LVO anode active material, the degree of mixing of lithium and vanadium, crystal structure, crystallinity, lithium and Control of variables related to electrode density, such as quantum ratio of vanadium, c / a lattice constant ratio, oxidation rate of vanadium, particle shape, and particle size, is required.

그러나, 상기 방법으로는 결정 구조, 결정화도, c/a 격자 상수 비, 및 바나듐 산화수는 제어할 수 있으나, 높은 하소 온도에서 입자끼리 뭉치는 문제점이 있다. 또한, 이에 따라 리튬과 바나듐의 정량비, 입자의 형상, 입도 등을 제어하기 어려워, 전극 밀도 향상을 통한 전기화학적 특성 및 재현성의 확보가 어렵다. However, although the crystal structure, crystallinity, c / a lattice constant ratio, and vanadium oxide number can be controlled by the method, there is a problem in that particles are agglomerated at a high calcination temperature. In addition, it is difficult to control the ratio of lithium and vanadium, the shape of the particles, the particle size, and the like, and thus it is difficult to secure electrochemical properties and reproducibility by improving the electrode density.

특히, 기존 LVO 음극 활물질의 도전성을 개선한 LiVMO 음극 활물질은, 리튬 원료 물질인 고상의 Li2CO3 또는 LiOH과, 바나듐 원료 물질인 V2O3 또는 V2O4를 1차로 분쇄 및 혼합하고, 하소하여 고상의 혼합물을 제조하고, 이 고상의 혼합물을 MO2와 2차로 분쇄 및 혼합하고 하소한 후, 스크리닝하는 복잡한 공정을 통해 제조된다. 따라서, 이러한 복잡한 공정 중, 전극 밀도와 관련 있는 상기 변수들을 제어하기가 매우 어려운 문제점이 있다.In particular, the LiVMO negative electrode active material which improves the conductivity of the existing LVO negative electrode active material, the solid phase Li 2 CO 3 or LiOH as a lithium raw material and V 2 O 3 or V 2 O 4 as a vanadium raw material is first ground and mixed It is prepared through a complex process of calcining, to prepare a mixture of solid phase, which is then pulverized, mixed with MO 2 and mixed, calcined, and then screened. Therefore, during such a complex process, there is a problem that it is very difficult to control the variables related to the electrode density.

이에 대해서, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 따르면, 바나듐과 리튬의 균질한 혼합으로 물질의 재현성이 높으며, 저온 소성이 가능하기 때문에 리튬의 휘발도, 바나듐의 산화도를 제어할 수 있어, 1차 입자의 형상과 크기 및 2차 입자의 입도가 작고, 결정성이 높은 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조할 수 있다.On the other hand, according to the manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries of the present invention, the homogeneous mixing of vanadium and lithium has high reproducibility of the material, and since low-temperature firing is possible, the degree of volatilization of lithium and the degree of oxidation of vanadium can be controlled. Therefore, the negative electrode active material for lithium secondary batteries having low crystallinity and size and primary particle size, and high crystallinity can be produced.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 관한 것으로서, 도 1은 상기 음극 활물질의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, Figure 1 is a flow chart showing a method for producing the negative electrode active material.

도 1을 참조하면, 하기 화학식 1로 표현되는 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법은, 리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 선택적으로 M 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S1), 및 상기 혼합물을 실링된 반응기 내에서 환원 하소하는 단계를 포함한다(S2).Referring to FIG. 1, in the method of preparing a negative active material for a lithium secondary battery of the present invention represented by the following Chemical Formula 1, a step of preparing a mixture by mixing a lithium raw material, a vanadium raw material, and optionally an M-containing compound (S1) , And reducing calcination of the mixture in the sealed reactor (S2).

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.) In Formula 1, 0.01 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.3, −0.2 ≦ z ≦ 0.2, and M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

먼저, 리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 선택적으로 M 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조한다(S1).First, a lithium raw material, a vanadium raw material, and optionally a M-containing compound are mixed to prepare a mixture (S1).

상기 리튬 원료물질의 대표적인 예로는 LiX (X는 F, Cl, Br, 또는 I), LiC2O2H3, Li2C2O4, LiCOOH, Li2CO3, LiOH, LiNO3, Li2SO4, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Representative examples of the lithium raw material include LiX (X is F, Cl, Br, or I), LiC 2 O 2 H 3 , Li 2 C 2 O 4 , LiCOOH, Li 2 CO 3 , LiOH, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , and those selected from the group consisting of, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 바나듐 원료물질의 대표적인 예로는 VOCl3, VOCl2, VCl3, VCl4, V2O3, VOSO4, V2O4, V2O5, NH4VO3, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 들 수 있으며, 바람직하게는 VOCl3, V2O3, VOSO4, VCl3, VCl4, VOCl2, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Representative examples of the vanadium source material is VOCl 3, VOCl 2, VCl 3 , VCl 4, V 2 O 3, VOSO 4 , V 2 O 4 , V 2 O 5 , NH 4 VO 3 , And hydrates thereof, and combinations thereof, preferably VOCl 3 , V 2 O 3 , VOSO 4 , VCl 3 , VCl 4 , VOCl 2 , and hydrates thereof, and their It may be selected from the group consisting of a combination, but is not limited thereto.

또한, 목적 생성물에 따라서 선택적으로 M 함유 화합물이 더욱 첨가될 수 있다. 상기 M 함유 화합물은 M을 함유하는 수산화물, 수화물, 산화물, 질화물, 질산염, 탄산염, 황산염, 염화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 대표적인 예로는 M을 함유하는 황산화물, 질산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 M 함유 화합물의 M은 바나듐(Ⅲ, Ⅳ)과 비슷한 이온 반경(0.78Å)을 갖는 원소로서, 팔면체 복합체 구조일 수 있고, 또한 바나듐(Ⅲ, Ⅳ)과 비슷한 전자 구조를 갖는 원소일 수 있다. 상기 M의 대표적인 예로는, 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속(비금속과 금속의 중간 성질을 가지며, 대표적으로는 비스머스(Bi), 안티몬(Sb), 비소(As), 규소(Si), 게르마늄(Ge) 등이 있음), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소 등을 들 수 있다. 상기 M은 리튬 바나듐계 산화물 음극 활물질에 균질한 분포로 치환되어 활물질의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, M-containing compounds may optionally be further added depending on the desired product. The M-containing compound may be selected from the group consisting of M-containing hydroxides, hydrates, oxides, nitrides, nitrates, carbonates, sulfates, chlorides, and combinations thereof, and representative examples thereof include sulfur oxides and nitride oxides containing M. It may be selected from the group consisting of, and combinations thereof. M of the M-containing compound is an element having an ionic radius (0.78 kV) similar to vanadium (III, IV), and may be an octahedral composite structure, or an element having an electronic structure similar to vanadium (III, IV). . Representative examples of M include transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, and semimetals (having intermediate properties between nonmetals and metals, typically bismuth (Bi), antimony (Sb), and arsenic (As). , Silicon (Si), germanium (Ge), and the like), and an element selected from the group consisting of a combination thereof. The M may be substituted with a homogeneous distribution in the lithium vanadium oxide anode active material to improve structural stability of the active material.

상기 리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 M 함유 화합물은 상기 화학식 1의 각 원소들간의 몰비로 적절히 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다음의 몰비로 혼합하여 사용할 수 있다.The lithium raw material, the vanadium raw material, and the M-containing compound may be appropriately mixed and used in a molar ratio between the elements of Chemical Formula 1, and preferably, may be mixed and used in the following molar ratios.

상기 리튬 원료물질 및 바나듐 원료물질은 1 : 0.99 내지 1 : 0.5의 몰비로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하고, 1 : 0.9 내지 1 : 0.7의 몰비로 혼합되어 사용되는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위 내에서는, 균일한 조성의 음극 활물질을 얻을 수 있어 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우, 조성이 균일하지 않은 상 또는 부가상(other phase)이 형성될 수 있어 바람직하지 못하다. The lithium raw material and the vanadium raw material are preferably mixed and used in a molar ratio of 1: 0.99 to 1: 0.5, and more preferably mixed and used in a molar ratio of 1: 0.9 to 1: 0.7. Within this range, it is preferable to obtain a negative electrode active material having a uniform composition, and when out of the above range, a phase or other phase whose composition is not uniform may be formed, which is not preferable.

또한, 상기 리튬 원료물질과 M 함유 화합물은 1 : 0 내지 1 : 0.5의 몰비로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하고, 1 : 0.05 내지 1 : 0.3의 몰비로 혼합되어 사용되는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위 내에서는 균일한 상(phase)이 형성되는 장점이 있어 바람직하다. In addition, the lithium raw material and the M-containing compound are preferably used in a molar ratio of 1: 0 to 1: 0.5, and more preferably in a molar ratio of 1: 0.05 to 1: 0.3. Within this range, there is an advantage that a uniform phase is formed, which is preferable.

이어서, 상기 혼합물을 실링된 반응기 내에서 환원 하소하여 음극 활물질을 제조하는 단계를 실시한다(S2).Subsequently, the mixture is reduced and calcined in a sealed reactor to prepare a negative electrode active material (S2).

상기 환원 하소 단계는 반응기 내에 혼합물을 넣고, 반응기를 밀봉한 후, 이 반응기를 400 내지 1300℃에서 0.5 내지 12시간 동안 환원 하소하여 실시한다. 환원 하소 공정은 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 또는 1200℃에서 실시할 수도 있다. 상기 온도가 400℃ 미만인 경우에는 정확한 조성의 물질상이 만들어지지 못할 수 있어 바람직하지 못하고, 1300℃를 초과하는 경우 밀봉의 분위기를 유지하지 못할 수 있어 바람직하지 못하다. 또한, 상기 시간의 범위에서는 적절한 조성의 분말을 얻을 수 있는 장점이 있어 바람직하다. The reducing calcination step is carried out by putting the mixture in the reactor, sealing the reactor, and then reducing calcination of the reactor at 400 to 1300 ° C. for 0.5 to 12 hours. The reduction calcination process may be carried out at 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, or 1200 ° C. If the temperature is less than 400 ℃ can not be made of a material phase of the correct composition is not preferable, if the temperature exceeds 1300 ℃ may not maintain the atmosphere of sealing is not preferred. In addition, in the above time range, there is an advantage that a powder having a suitable composition can be obtained, which is preferable.

또한, 본 발명의 환원 하소 공정은 400 내지 700℃에서 0.5 내지 12시간 동안 1차로 열처리하고, 700 내지 1300℃에서 0.5 내지 12시간 동안 2차로 열처리하여 실시할 수 있다. 상기 온도 및 시간의 범위에서는 입자 크기가 작고 결정화도가 높은 미립화된 음극 활물질을 얻을 수 있다. 이와 같이, 1차 및 2차로 환원하소 공정을 실시하면, 음극 활물질의 입자 크기를 조절할 수 있어 전극 밀도를 높일 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 음극의 수명 특성 및 용량 특성이 향상될 수 있다.In addition, the reduction calcination process of the present invention may be carried out by heat treatment first at 400 to 700 ℃ for 0.5 to 12 hours, and second heat treatment at 700 to 1300 ℃ for 0.5 to 12 hours. Within the above temperature and time ranges, an atomized anode active material having a small particle size and high crystallinity can be obtained. As described above, when the reduction and calcination processes are carried out in the first and second stages, the particle size of the negative electrode active material can be adjusted to increase the electrode density. Therefore, the life characteristics and capacity characteristics of the negative electrode including the same may be improved.

상기 반응기는 석영(Quartz), 실리콘, 알루미나, 뮬라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 만들어진 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 석영 또는 알루미나로 만들어진 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 반응기는 형태로 한정되지는 않으나, 대표적으로는 튜브 형태의 것을 사용할 수 있다. The reactor may be made of a material selected from the group consisting of quartz (Quartz), silicon, alumina, mullite, and a combination thereof, preferably made of quartz or alumina. In addition, the reactor is not limited to the form, but may be representatively used in the form of a tube.

또한, 상기 실링된 반응기 내부는 아르곤, 수소, 질소 등의 불활성 가스로 채워져 있거나, 또는 진공 상태일 수 있다. In addition, the sealed reactor may be filled with an inert gas such as argon, hydrogen, nitrogen, or may be in a vacuum state.

상기 환원하소 공정 후에는, 하기 화학식 1의 음극 활물질이 제조될 수 있다.After the reduction calcination process, a negative electrode active material of Formula 1 may be prepared.

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 반금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.) (In the formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is a group consisting of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals and combinations thereof Is an element selected from.)

일반적으로 리튬 바나듐계 음극 활물질이 음극 소재로 적용되기 위해서는 바나듐 대비 리튬의 양이 많아야 하나, 리튬 금속은 휘발성이 크므로, 하소 공정시 휘발되는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 음극 활물질의 제조 방법은 환원 하소 공정을 실링된 반응기 내에서 진행하기 때문에, 리튬의 휘발을 억제할 수 있으며, 바나듐의 산화수를 제어할 수 있다.In general, in order for the lithium vanadium-based negative active material to be applied as a negative electrode material, the amount of lithium must be higher than that of vanadium, but since lithium metal is highly volatile, there is a problem of volatilization during the calcination process. However, in the method for producing the negative electrode active material of the present invention, since the reduction calcination process is performed in the sealed reactor, the volatilization of lithium can be suppressed and the oxidation number of vanadium can be controlled.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 따르면, 리튬의 휘발도를 억제할 수 있고, 바나듐의 산화수를 제어할 수 있으며, 재현성 있는 리튬 바나듐계 산화물 음극 활물질을 제조할 수 있다. 따라서, 전기 화학적 특성이 우수하고, 미세한 크기의 음극 활물질을 제조할 수 있어, 전극 밀도 향상을 통한 수 명 특성 및 용량 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극의 제조에 용이하다.According to the manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries of this invention, the volatilization degree of lithium can be suppressed, the oxidation number of vanadium can be controlled, and the reproducible lithium vanadium oxide negative electrode active material can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture a negative electrode active material having excellent electrochemical characteristics and fine size, and is easy to manufacture a negative electrode for a lithium secondary battery having excellent life characteristics and capacity characteristics through electrode density improvement.

본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 음극, 양극, 및 전해질을 포함한다. A lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte.

상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다. The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector, and the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material.

상기 음극 활물질은 앞서 설명한 바와 동일하다. The negative electrode active material is the same as described above.

상기 음극은 상기 음극 활물질, 바인더, 및 선택적으로 도전제를 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후 이 조성물을 음극 전류 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. The negative electrode may be prepared by mixing the negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive agent in a solvent to prepare a composition for forming a negative electrode active material layer, and then applying the composition to a negative electrode current collector. Since such an electrode manufacturing method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 바인더로는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필렌셀룰로오스, 디아세틸렌셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As the binder, the negative electrode active material particles adhere well to each other, and the negative electrode active material adheres well to the current collector. Examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, and polyvinyl. Chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or polypropylene, and the like, may be used, but is not limited thereto.

상기 도전제는 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 또는 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. The conductive agent is used to impart conductivity, and any battery can be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change in the battery to be constructed. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. , Metal powders such as carbon fiber, copper, nickel, aluminum, silver, or metal fibers, and the like, and also conductive materials such as polyphenylene derivatives can be mixed and used.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

상기 음극 전류 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The cathode current collector may be selected from the group consisting of copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam, copper foam, polymer substrate coated with conductive metal, and combinations thereof. have.

상기 양극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. 상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 하기 화학식 2 내지 25중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다: The positive electrode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector. As the cathode active material, a compound (lithiated intercalation compound) capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specifically, at least one of a complex oxide of metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used, and more preferably, a compound represented by any one of the following Chemical Formulas 2 to 25 may be used. have:

[화학식 2] [Formula 2]

LiaA1 - bBbD2 Li a A 1 - b B b D 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, and 0 ≦ b ≦ 0.5)

[화학식 3] [Formula 3]

LiaE1 - bBbO2 - cFc Li a E 1 - b B b O 2 - c F c

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05)

[화학식 4] [Formula 4]

LiE2 - bBbO4 - cFc LiE 2 - b B b O 4 - c F c

(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다) (Wherein 0 ≦ b ≦ 0.5 and 0 ≦ c ≦ 0.05)

[화학식 5] [Formula 5]

LiaNi1 -b- cCobBcDα Li a Ni 1 -b- c Co b BcD α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2)

[화학식 6] [Formula 6]

LiaNi1 -b- cCobBcO2 Fα Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 F α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 7] [Formula 7]

LiaNi1 -b- cCobBcO2 F2 Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 F 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 8] [Formula 8]

LiaNi1 -b- cMnbBcDα Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2)

[화학식 9] [Formula 9]

LiaNi1 -b- cMnbBcO2 Fα Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 F α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 10] [Formula 10]

LiaNi1 -b- cMnbBcO2 F2 Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 F 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 11] [Formula 11]

LiaNibEcGdO2 Li a Ni b E c G d O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, and 0.001 ≦ d ≦ 0.1.)

[화학식 12] [Formula 12]

LiaNibCocMndGeO2 Li a Ni b Co c Mn d GeO 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, and 0.001 ≦ e ≦ 0.1).

[화학식 13] [Formula 13]

LiaNiGbO2 Li a NiG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 14] [Formula 14]

LiaCoGbO2 Li a CoG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 15] [Formula 15]

LiaMnGbO2 Li a MnG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 16] [Formula 16]

LiaMn2GbO4 Li a Mn 2 G b O 4

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 17] [Formula 17]

QO2 QO 2

[화학식 18] [Formula 18]

QS2 QS 2

[화학식 19] [Formula 19]

LiQS2 LiQS 2

[화학식 20] [Formula 20]

V2O5 V 2 O 5

[화학식 21] [Formula 21]

LiV2O5 LiV 2 O 5

[화학식 22] [Formula 22]

LiIO2 LiIO 2

[화학식 23] [Formula 23]

LiNiVO4 LiNiVO 4

[화학식 24] [Formula 24]

Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 3) Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 3)

[화학식 25] [Formula 25]

Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2) Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2)

상기 화학식 2 내지 25에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; In Chemical Formulas 2 to 25, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof;

B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; B is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements and combinations thereof;

D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof;

E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E is selected from Co, Mn, and combinations thereof;

F는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; F is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof;

G는 Al, 또는 Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고; G is Al or an element selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof;

Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof;

I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; I is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof;

J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

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

상기 양극 역시 음극과 마찬가지로, 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 양극 전류 집전체에 도포하여 제조할 수 있다. Like the negative electrode, the positive electrode may be prepared by mixing the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent in a solvent to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, and then applying the composition for forming the positive electrode active material layer to a positive electrode current collector. .

상기 양극 전류 집전체로는 알루미늄 등을 사용할 수 있고, 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나, 양극 전류 집전체 및 용매가 이에 한정되는 것은 아니다.Aluminum may be used as the anode current collector, and N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but the cathode current collector and the solvent are not limited thereto.

이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. Since such an electrode manufacturing method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 도전제로는 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. As the conductive agent, any battery can be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change, and examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, and aluminum. Metal powders, such as silver, metal fiber, etc. can be used, and conductive materials, such as a polyphenylene derivative, can be used 1 type or in mixture of 1 or more types.

상기 바인더로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필렌셀룰로오스, 디아세틸렌셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As the binder, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or polypropylene may be used. It may be, but is not limited thereto.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지에서, 비수 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the nonaqueous electrolyte includes a nonaqueous organic solvent and a lithium salt.

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

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알 코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvent may be used. As the carbonate solvent, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylmethyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like can be used, and the ester solvent is n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl Acetate, methylpropionate, ethylpropionate, γ-butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone, and the like can be used. As the ether, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. may be used, and cyclohexanone may be used as the ketone solvent. In addition, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used as the alcohol solvent, and the aprotic solvent may be R-CN (R is a straight-chain, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms. Amides such as nitriles, dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, and the like.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다. The non-aqueous organic solvent may be used alone or in combination of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more may be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which is widely understood by those skilled in the art. Can be.

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In the case of the carbonate solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, the cyclic carbonate and the chain carbonate may be mixed and used in a volume ratio of 1: 1 to 1: 9, so that the performance of the electrolyte may be excellent.

본 발명의 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다. The non-aqueous organic solvent of the present invention may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent in the carbonate solvent. In this case, the carbonate solvent and the aromatic hydrocarbon organic solvent may be mixed in a volume ratio of 1: 1 to 30: 1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 26의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다. As the aromatic hydrocarbon organic solvent, an aromatic hydrocarbon compound represented by Chemical Formula 26 may be used.

[화학식 26] [Formula 26]

Figure 112007029492131-PAT00001
Figure 112007029492131-PAT00001

(상기 화학식 26에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.) (In Formula 26, R 1 To R 6 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl group of 1 to 10 carbon atoms, haloalkyl group and combinations thereof.)

바람직한 방향족 탄화수소계 유기용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4- 디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디아이오도톨루엔, 1,3-디아이오도톨루엔, 1,4-디아이오도톨루엔, 1,2,3-트리아이오도톨루엔, 1,2,4-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다. Preferred aromatic hydrocarbon organic solvents are benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-trifluorobenzene , 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4- dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1,2, 4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-dioodobenzene, 1,3-dioodobenzene, 1,4-dioiobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4 -Triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3-difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3-dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4 -Trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-dioodotoluene, 1,3-diodotoluene, 1,4-diao Toluene, to which 1,2,3-tree-iodo toluene, 1,2,4-iodo toluene, xylene, and selected from the group consisting of.

상기 비수성 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등의 수명 향상 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다. 상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, 및 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해 염으로 포함한다. The non-aqueous electrolyte may further include a life improving additive such as vinylene carbonate or fluoroethylene carbonate in order to improve battery life. In the case of further using such life improving additives, the amount thereof can be properly adjusted. The lithium salt is a substance that dissolves in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x +1 SO 2 ) (C y F 2y +1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, LiCl, LiI, and lithium bisoxal One or more selected from the group consisting of lithium bisoxalate borate is included as a supporting electrolytic salt.

리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 0.1M 미만이면, 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 to 2.0M. If the concentration of the lithium salt is less than 0.1M, the conductivity of the electrolyte is lowered, the performance of the electrolyte is lowered, if it exceeds 2.0M there is a problem that the mobility of the lithium ion is reduced by increasing the viscosity of the electrolyte.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다. The separator may exist between the positive electrode and the negative electrode according to the type of the lithium secondary battery. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / poly It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator can be used.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 리튬 이차 전지의 일 예를 도 2에 나타내었다. 도 2는 음극(2), 양극(3), 이 음극(2) 및 양극(3) 사이에 배치된 세퍼레이터(4), 상기 음극(2), 상기 양극(3), 및 상기 세퍼레이터(4)에 함침된 전해액과, 전지 용기(5)와, 전지 용기(5)를 봉입하는 봉입 부재(6)를 주된 부분으로 하여 구성되어 있는 리튬 이차 전지(1)를 나타낸 것이다. An example of the lithium secondary battery of the present invention having the above-described configuration is shown in FIG. 2. 2 shows a cathode 2, an anode 3, a separator 4 disposed between the cathode 2 and an anode 3, the cathode 2, the anode 3, and the separator 4. The lithium secondary battery 1 which consists of the electrolyte solution impregnated in, the battery container 5, and the sealing member 6 which encloses the battery container 5 as a main part is shown.

물론, 본 발명의 리튬 이차 전지가 이 형성으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 음극 활물질을 포함하며 전지로서 작동할 수 있는 각형, 파우치 등 어떠한 형태도 가능함은 물론이다.Of course, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to this formation, and any shape such as a square, a pouch, etc., including the negative electrode active material of the present invention and capable of operating as a battery, is of course possible.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

Li2CO3, V2O3, 및 Cr2(SO4)3·H2O을 리튬, 바나듐, 및 크롬의 몰비가 1.1 : 0.9 : 0.1이 되도록 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 진공 상태의 실리콘 튜브에 넣고 밀봉하여, 700℃로 환원 하소하여 Li1 .1(V,Cr)1O2 음극 활물질을 제조하였다.A mixture was prepared by mixing Li 2 CO 3 , V 2 O 3 , and Cr 2 (SO 4) 3 H 2 O such that the molar ratio of lithium, vanadium, and chromium was 1.1: 0.9: 0.1. The mixture was sealed into a silicone tube of the vacuum condition, by reducing calcination at 700 ℃ to prepare a Li 1 .1 (V, Cr) 1 O 2 negative active material.

(실시예 2)(Example 2)

Li2CO3를 Li2C2O4로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다. A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 CO 3 was changed to Li 2 C 2 O 4 .

(실시예 3)(Example 3)

Li2CO3를 LiCOOH로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다. A negative electrode active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 CO 3 was changed to LiCOOH.

(실시예 4)(Example 4)

Li2CO3를 LiOH로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다. Except for changing Li 2 CO 3 to LiOH was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

(실시예 5)(Example 5)

Li2CO3를 LiNO3로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다. Except for changing Li 2 CO 3 to LiNO 3 It was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

(실시예 6)(Example 6)

Li2CO3를 Li2SO4로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 CO 3 was changed to Li 2 SO 4 .

(실시예 7)(Example 7)

Li2CO3를 Li2SO4 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.Li 2 CO 3 to Li 2 SO 4 Except for changing to a hydrate it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

(실시예 8)(Example 8)

상기 V2O3를 VOSO4로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that V 2 O 3 was changed to VOSO 4 .

(실시예 9)(Example 9)

상기 V2O3 VOSO4 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.The V 2 O 3 VOSO 4 Except for changing to a hydrate it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

(실시예 10)(Example 10)

상기 V2O3를 VOCl3로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that V 2 O 3 was changed to VOCl 3 .

(실시예 11)(Example 11)

상기 V2O3를 VOCl3 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.V 2 O 3 to VOCl 3 Except for changing to a hydrate it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

(실시예 12)(Example 12)

Li2CO3, V2O3, 및 Cr2(SO4)3·H2O을 리튬, 바나듐, 및 크롬이 1.1 : 0.9 : 0.1의 몰비가 되도록 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 아르곤 가스가 채워진 실리콘 튜브에 넣고 밀봉하여, 700℃로 환원 하소하여 Li1 .1(V,Cr)1O2 음극 활물질을 제조하였다.A mixture was prepared by mixing Li 2 CO 3 , V 2 O 3 , and Cr 2 (SO 4) 3 H 2 O to a molar ratio of lithium, vanadium, and chromium of 1.1: 0.9: 0.1. To insert sealing the mixture in a silicone tube filled with an argon gas, by reducing calcination at 700 ℃ to prepare a Li 1 .1 (V, Cr) 1 O 2 negative active material.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

LiOH 및 V2O3를 1.1:0.45 비율로 혼합하여 분쇄하고, 900℃에서 열처리하는 하소 공정을 실시한 후, 스크리닝을 통해서 Li1 .1V0 .9O2 음극 활물질을 제조하였다.LiOH and the V 2 O 3 1.1: 0.45 were mixed in a ratio of grinding, which was manufactured and then subjected to the calcination step of heat treatment at 900 ℃, Li 1 .1 V 0 .9 O 2 negative active material through the screening.

방전 용량 및 초기 가역 효율 측정Discharge capacity and initial reversible efficiency measurement

실시예 1 내지 12, 및 비교예 1에 따라 제조된 음극 활물질을 이용하여 코인셀을 제조한 후, 각각의 코인셀을 0.1C으로 1회 충방전하여 화성 공정을 실시하고, 0.5C으로 충방전을 실시하였다.After preparing a coin cell using the negative electrode active material prepared according to Examples 1 to 12, and Comparative Example 1, each coin cell was charged and discharged at 0.1C once to perform a chemical conversion process, and charged and discharged at 0.5C Was carried out.

상기 코인셀에 대하여, 1회 충방전시의 방전용량(전지 화성 이후, 충방전을 1회 실시한 것을 말함) 및 초기 가역 효율을 측정하였고, 이 중에서 실시예 1 및 비교예 1의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the coin cell, the discharge capacity at the time of one charge and discharge (meaning that the charge and discharge was performed once after battery formation) and the initial reversible efficiency were measured, and the results of Example 1 and Comparative Example 1 were shown in the following table. 1 is shown.

[표 1]TABLE 1

초기 방전 용량 (mAh/cc)Initial discharge capacity (mAh / cc) 초기 가역 효율 (%)Initial Reversible Efficiency (%) 실시예 1Example 1 590590 8686 비교예 1Comparative Example 1 570570 8383

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1의 음극 활물질을 이용한 코인셀은 비교예 1 의 음극 활물질을 이용한 코인셀에 비하여 초기 가역 효율이 우수하였으며, 특히 실시예 1의 초기 방전 용량은 비교예 1에 비하여 월등히 높게 나타났다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 수명 특성 및 용량 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 2 내지 12의 코인셀에 대해서도 실시예 1과 동등 수준의 초기 가역 효율 및 초기 방전 용량을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, the coin cell using the negative electrode active material of Example 1 was superior in initial reversible efficiency compared to the coin cell using the negative electrode active material of Comparative Example 1, in particular, the initial discharge capacity of Example 1 was It was much higher than that. Therefore, it was confirmed that the negative electrode active material for a lithium secondary battery according to the manufacturing method of the present invention has excellent life characteristics and capacity characteristics. Moreover, about the coin cells of Examples 2-12, the initial reversible efficiency and initial discharge capacity of the level equivalent to Example 1 were confirmed.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질 제조 방법에 따른, 음극 활물질은 용량 특성 및 사이클 수명 특성을 향상시킬 수 있다.According to the negative electrode active material manufacturing method for a lithium secondary battery of the present invention, the negative electrode active material may improve capacity characteristics and cycle life characteristics.

Claims (12)

리튬 원료물질, 바나듐 원료물질, 및 선택적으로 M 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 Preparing a mixture by mixing lithium raw material, vanadium raw material, and optionally M-containing compound; And 상기 혼합물을 실링된 반응기 내에서 환원 하소하여 하기 화학식 1의 음극 활물질을 제조하는 단계Reducing and calcining the mixture in a sealed reactor to prepare a negative electrode active material of Formula 1 를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a. [화학식 1][Formula 1] Li1 + xV1 -X- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -X- y M y O 2 + z (상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 반금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.)(In the formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is a group consisting of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals and combinations thereof Is an element selected from.) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬 원료물질은 LiX (X는 F, Cl, Br, 또는 I), LiC2O2H3, Li2C2O4, LiCOOH, Li2CO3, LiOH, LiNO3, Li2SO4, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The lithium raw material is LiX (X is F, Cl, Br, or I), LiC 2 O 2 H 3 , Li 2 C 2 O 4 , LiCOOH, Li 2 CO 3 , LiOH, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , and a hydrate thereof, and a combination thereof, a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바나듐 원료물질은 V0Cl3, V2O3 , V0SO4, VCl3, VCl4, VOCl2, V2O4, V2O5, NH4VO3, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The vanadium raw material is V0Cl 3 , V 2 O 3 , V0SO 4 , VCl 3 , VCl 4 , VOCl 2 , V 2 O 4 , V 2 O 5 , NH 4 VO 3 , and hydrates thereof, and combinations thereof Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is selected from the group consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 M 함유 화합물의 M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리금속, 알칼리 토류금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법. M of the M-containing compound is selected from the group consisting of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 M 함유 화합물은 수산화물, 수화물, 산화물, 질화물, 질산염, 탄산염, 황산염, 염화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The M-containing compound is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is selected from the group consisting of hydroxides, hydrates, oxides, nitrides, nitrates, carbonates, sulfates, chlorides, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬 원료물질 및 바나듐 원료물질은 1: 0.99 내지 1 : 0.5 의 몰비로 혼합되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The lithium raw material and vanadium raw material is a method of producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is mixed in a molar ratio of 1: 0.99 to 1: 0.5. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬 원료물질 및 M 함유 화합물은 1 : 0 내지 1 : 0.5의 몰비로 혼합되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The lithium raw material and the M-containing compound are mixed in a molar ratio of 1: 0 to 1: 0.5. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기는 석영(Quartz), 실리콘, 알루미나, 뮬라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 만들어진 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reactor is a quartz (Quartz), silicon, alumina, mullite, and a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is made from a group consisting of a combination thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기 내부는 불활성 가스로 채워지거나 또는 진공 상태인 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The inside of the reactor is filled with an inert gas or vacuum method of producing a negative active material for a rechargeable lithium battery. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 환원 하소 공정은 400 내지 1300℃에서 열처리하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reduction calcination step is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is heat-treated at 400 to 1300 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원 하소 공정은 400 내지 700℃에서 1차 열처리하고, 700 내지 1300℃에서 2차 열처리하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reduction calcination step is a primary heat treatment at 400 to 700 ℃, secondary heat treatment at 700 to 1300 ℃ manufacturing method of a negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 음극;A negative electrode comprising a negative electrode active material prepared according to any one of claims 1 to 11; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극; 및A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions; And 전해액Electrolyte 을 포함하는 리튬 이차 전지.Lithium secondary battery comprising a.
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