KR20100056251A - Negative active material for lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery including same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A negative active material used for a secondary lithium battery is provided to obtain structural stability by preventing phase analysis even when charging/discharging is repetitively practiced at 0-1.5V and to have superior cycle lifetime and capabilities. CONSTITUTION: A negative active material used for a secondary lithium battery includes an Mo_xM_yP_z compound. In the compound, M is selected from a group comprising Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof. The negative active material has a nanoparticle cluster shape. A method for manufacturing the negative active material comprises a step of mixing Mo, metal M, and P and a step of plasticizing mixture powder after milling the mixture. The lithium secondary battery includes an anode(3) including anodic active material, a cathode(2) including the negative active material, and an electrolyte.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF PREPARING THEREOF, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING SAME}A negative active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the same.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량 유지율이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, to a negative electrode active material for a lithium secondary battery excellent in capacity retention and a lithium secondary battery including the same.

최근 휴대용 전자기기의 소형화 및 경량화 추세와 관련하여 이들 기기의 전원으로 사용되는 전지의 고성능화 및 대용량화에 대한 필요성이 높아지고 있다.Recently, with the trend toward miniaturization and light weight of portable electronic devices, the need for high performance and high capacity of batteries used as power sources for these devices is increasing.

전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써 전력을 발생시키는 것이다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 인터칼레이션/디인터칼레이션될 때의 화학전위(chemical potential)의 변화에 의하여 전기 에너지를 생성하는 리튬 이차 전지가 있다.A battery generates power by using a material capable of electrochemical reactions at a positive electrode and a negative electrode. A typical example of such a battery is a lithium secondary battery that generates electric energy by a change in chemical potential when lithium ions are intercalated / deintercalated at a positive electrode and a negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 물질을 양극과 음극의 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조한다.The lithium secondary battery is prepared by using a material capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium ions as an active material of a positive electrode and a negative electrode, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬 복합금속 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합금속 산화물들이 연구되고 있다.As a cathode active material of a lithium secondary battery, a lithium composite metal compound is used. Examples thereof include a composite of LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 <x <1), LiMnO 2, and the like. Metal oxides are being studied.

음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조 흑연, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다. 상기 탄소 계열 중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮아, 이 음극 활물질을 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 / desorbing lithium have been applied. The graphite of the carbon series has a low discharge voltage of -0.2V compared to lithium, and the battery using this negative electrode active material exhibits a high discharge voltage of 3.6V, which provides an advantage in terms of energy density of the lithium battery and also has excellent reversibility in lithium secondary. It is most widely used to ensure the long life of the 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. Risk of fire or explosion due to battery malfunction or overcharging.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 비탄소계 음극 활물질에 대한 연구가 진행되고 있다. 그 일 예로 MnP4와 같은 금속 인화물을 들 수 있다. 이러한 MnP4는 0.57V 이상에서 MnP4가 Li7MnP4로의 산화환원 전이하는 1차 전이를 보였으며, 초기 방전 용량 및 충전 용량은 각각 1150mAh/g 및 700mAh/g로 우수하나, 10회 충방전 후 350mAh/g까지 용량이 감소하는 문제점을 나타내었다.In order to solve this problem, research on a non-carbon negative electrode active material has recently been conducted. Examples thereof include metal phosphides such as MnP 4 . The MnP 4 showed a primary transition of redox transition from MnP 4 to Li 7 MnP 4 at 0.57 V and higher, and the initial discharge capacity and the charge capacity were excellent at 1150 mAh / g and 700 mAh / g, respectively. Afterwards, the capacity was reduced to 350mAh / g.

또한, MnP4상은 0.5V 이상에서 큐빅상의 Li7MnP4가 얻어지며, 이는, 0.5V 이 하에서는 Mn 및 Li3P로 분해되므로, 가역성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.In addition, the MnP 4 phase is a cubic phase Li 7 MnP 4 is obtained at 0.5V or more, which is decomposed into Mn and Li 3 P below 0.5V, there is a problem that reversibility is significantly lowered.

한편 2원의 MPn 시스템과는 대조적으로 3원의 Li2CuP2 및 Li7MP4(이때 M은 Ti 또는 V임)는 리튬 반응 시 구조적인 재배열과 함께, 가역적인 오더(order) 또는 디스오더(disorder) 상전이를 나타낸다. In contrast to binary MP n systems, the ternary Li 2 CuP 2 and Li 7 MP 4 , where M is Ti or V, together with structural rearrangements in the lithium reaction, Represents the order phase transition.

또한 3원의 정방형(tetragonal)의 Li5.5Mn2.5P4는 0V에서 분해반응을 보이지 않으며, 30회 충방전 후 700mAh/g의 가역 용량을 나타내지만, 초기 합성시 Li 금속을 사용해야 하므로 공기 중에서 합성이 불가능하며 폭발의 위험이 있으므로 실용가능성이 희박하다.In addition, ternary tetragonal Li 5.5 Mn 2.5 P 4 does not decompose at 0V and exhibits a reversible capacity of 700mAh / g after 30 charge / discharge cycles. This is impossible and practically unlikely because of the risk of explosion.

최근, 유기 전구체의 열분해에 의해 얻어지는 사방정계(orthorhombic)의 SnP0.94 나노입자는 120mAh/g의 속도로 1.2 및 0V 사이에서 리튬 이온의 가역적인 삽입 및 탈리를 보여주며, 초기 충방전 용량은 각각 850mAh/g 및 740mAh/g이고, 약 87%의 높은 쿨롱(coulombic) 효율을 보여준다. 또한, 초기 충전 용량 대비 40회 충방전후의 용량 유지율이 약 92%로 높게 나타났다.Recently, orthorhombic SnP 0.94 nanoparticles obtained by pyrolysis of organic precursors show reversible insertion and desorption of lithium ions between 1.2 and 0V at a rate of 120 mAh / g, with initial charge and discharge capacity of 850 mAh, respectively. / g and 740 mAh / g, showing a high coulombic efficiency of about 87%. In addition, the capacity retention rate after the 40 times charging and discharging compared to the initial charging capacity was about 92%.

즉, 사방정계형의 SnP0.94는 다른 2원 또는 3원계 인화물과 비교하여 비교적 우수한 수준의 용량 특성 및 사이클 특성을 나타내는 점은 분명하나, 이 역시 만족할만한 수준의 용량 특성 및 사이클 수명 특성을 나타내는 것은 아니다.That is, the tetragonal SnP 0.94 has a relatively good level of capacity characteristics and cycle characteristics compared to other binary or ternary phosphides, but this also shows a satisfactory level of capacity characteristics and cycle life characteristics. no.

본 발명은 용량 유지율이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery excellent in capacity retention.

본 발명은 또한, 상기 음극 활물질의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a method for producing the negative electrode active material.

본 발명은 또한, 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다. The present invention also provides a lithium secondary battery including the negative electrode active material.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 구현예에 따르면, MoxMyPz(상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이고, 0.9≤x≤1 이고, 0≤y≤0.1 이고, 1.9≤z≤2.1 임) 화합물을 포함하는 음극 활물질을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, Mo x M y P z (The M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn and combinations thereof, 0.9≤x≤1, 0≤y≤ 0.1 and 1.9 ≦ z ≦ 2.1) to provide a negative electrode active material including the compound.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, Mo, 금속 M, 및 P를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 밀링한 후 소성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the invention, the steps of mixing Mo, metal M, and P; And it provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising the step of firing the mixture after milling.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, a lithium secondary battery including the negative electrode active material is provided.

본 발명의 음극 활물질은 용량 유지율이 우수하다. The negative electrode active material of the present invention is excellent in capacity retention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

본 발명의 일 구현예에 따른 음극 활물질은 MoxMyPz 화합물을 포함한다.The negative electrode active material according to the embodiment of the present invention includes a Mo x M y P z compound.

상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 상기 M은 Zn인 것이 보다 바람직하다. 상기 M은 전기 전도도를 높여주어 충방전시 극성화(polarization)를 감소시켜 준다.The M is preferably selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof, and more preferably M is Zn. M increases the electrical conductivity to reduce polarization during charge and discharge.

또한, 상기 x는 0.9≤x≤1의 범위인 것이, y는 0≤y≤0.1의 범위인 것이, Z는 1.9≤z≤2.1의 범위인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 x는 0.97≤x≤1의 범위인 것이, 상기 y는 0≤y≤0.05의 범위인 것이, 상기 z는 1.98≤z≤2의 범위인 것이 좋다. x, y, 및 z가 상기 범위인 경우 구조적인 안정화를 이룰 수 있다.In addition, it is preferable that x is in the range of 0.9 ≦ x ≦ 1, y is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.1, and Z is in the range of 1.9 ≦ z ≦ 2.1, and more preferably x is 0.97 ≦. It is preferable that x is in the range of x ≦ 1, y is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.05, and z is in the range of 1.98 ≦ z ≦ 2. Structural stabilization can be achieved when x, y, and z are in this range.

또한 상기 MoxMyPz 음극 활물질은 결정질, 비정질질, 또는 이들의 혼합 형태일 수 있으며, 결정질인 것이 구조가 안정화되어 보다 바람직하다. In addition, the Mo x M y P z anode active material It may be crystalline, amorphous, or a mixture thereof, and crystalline is more preferred because the structure is stabilized.

또한 상기 음극 활물질은 나노 입자가 모인 나노 입자 클러스터 형상인 것이 바람직하다.In addition, the negative electrode active material is preferably in the form of nanoparticle clusters in which nanoparticles are collected.

상기 나노 입자 클러스터의 나노 입자는 5 내지 30nm의 평균 입도를 갖는 것이 바람직하고, 5 내지 10 nm의 평균 입도를 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 범 위에서는 Li 이온의 확산 거리가 감소하여 탈 삽입이 빠르게 진행하는 장점이 있다. It is preferable that the nanoparticles of the nanoparticle cluster have an average particle size of 5 to 30 nm, and more preferably have an average particle size of 5 to 10 nm. In the above range, the diffusion distance of Li ions is reduced, so that the removal and insertion can proceed quickly.

또한 상기 나노 입자 클러스터는 5 내지 20㎛의 평균 입경을 갖는 것이 바람직하고, 10 내지 20㎛의 평균 입경을 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위에서는 극판 밀도가 향상되는 장점이 있다. Moreover, it is preferable that the said nanoparticle cluster has an average particle diameter of 5-20 micrometers, and it is more preferable to have an average particle diameter of 10-20 micrometers. In the above range, there is an advantage that the electrode plate density is improved .

상기 MoxMyPz(상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이고, 0.9≤x≤1 이고, 0≤y≤0.1 이고, 1.9≤z≤2.1임) 화합물은 리튬 이온에 대한 가역성이 매우 우수하여, 충방전시 리튬 이온이 MoxMyPz로 삽입하여 LitMoxMyPz(0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9≤z≤2.1, 0≤t≤5)이 형성되고 다시 탈리하여 MoxMyPz로의 반응이 가역적으로 원활히 이루어지며, 따라서 사이클 수명 특성이 매우 우수하다. 특히 2V 미만, 바람직하게는 0 내지 1.5V 사이에서 반복적으로 충방전을 실시하는 경우에도, Li3P와 같은 합금 등으로 상 분해를 일으키지 않아 구조적으로 안정하다. 또한, 용량 특성도 매우 우수한 장점이 있다.The Mo x M y P z (M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof, 0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9≤z≤2.1 Compound is very reversible to lithium ions, the lithium ions are inserted into Mo x M y P z during charging and discharging, Li t Mo x M y P z (0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9 ≤ z ≤ 2.1, 0 ≤ t ≤ 5) is formed and detached again so that the reaction to Mo x M y P z is reversibly smooth, and thus the cycle life characteristics are very excellent. In particular, even when charging and discharging is repeatedly performed at less than 2V, preferably 0 to 1.5V, phase decomposition does not occur with an alloy such as Li 3 P and the like and is structurally stable. In addition, the capacity characteristics are also very good.

또한 본 발명의 MoxMyPz(상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이고, 0.9≤x≤1 이고, 0≤y≤0.1 이고, 1.9≤z≤2.1임) 음극 활물질은, 탄소계 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도포 및 탈도프 가능한 물질 또는 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 또는 전이금속 산화물 등과 혼합하여 사용할 수 있다. In addition, Mo x M y P z of the present invention (M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof, 0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9≤ z≤2.1) negative electrode active material is a carbon-based material, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material that can be applied and undoped on lithium, or a material capable of reacting with lithium ions to form a lithium-containing compound reversibly, or transition metal It can be used by mixing with an oxide etc.

상기 탄소계 물질로는 리튬 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 대표적으로는 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 결정질계 탄소와 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon)과 같은 비정질 탄소를 들 수 있으며, 구체적인 예로는 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene), 단일벽 카본 나노 튜브(SWNT), 다중벽 카본 나노 튜브(MWNT), 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼(carbon nano-horn), 또는 카본 나노 링(carbon nano ring) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the carbon-based material, any carbon-based negative electrode active material generally used in a lithium secondary battery may be used, and typically, crystalline carbon such as natural graphite or artificial graphite, soft carbon, and hard carbon. amorphous carbon such as carbon), and specific examples thereof include carbon black, acetylene black, activated carbon, carbon fiber, fullerene, single wall carbon nanotube (SWNT), multiwall carbon nanotube (MWNT), carbon Nanowires, carbon nano-horns (carbon nano-horn), or carbon nano rings (carbon nano ring) and the like, but are not limited thereto.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, Sn, 또는 이들의 조합에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.As the alloy of the lithium metal, lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, Sn, or these Alloys of metals selected from the combination can be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질, 리튬과 가역적으로 반응하여 화합물을 형성할 수 있는 물질, 또는 전이 금속 산화물의 예로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, Si, SiOx(0 < x < 2), Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-Y(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.Examples of dope and undoped materials for lithium, materials capable of reversibly reacting with lithium to form compounds, or transition metal oxides include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, Si, SiO x (0 <x <2), Si-Y alloy (Y is an element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, group 13 elements, group 14 elements, transition metals, rare earth elements and combinations thereof, not Si), Sn, SnO 2 , Sn-Y (Y is an element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, group 13 elements, group 14 elements, transition metals, rare earth elements, and combinations thereof, and not Sn); At least one of these and SiO 2 may be mixed and used. As the element Y, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, and combinations thereof.

상기와 같은 특징을 갖는 음극 활물질은 Mo, 금속 M, 및 P를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 밀링한 후 소성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.The negative electrode active material having the above characteristics may include mixing Mo, metal M, and P; And it may be prepared by a manufacturing method comprising the step of milling and then firing the mixture.

보다 상세하게는 먼저 Mo, 금속 M, 및 P를 혼합한다(S1).More specifically, first, Mo, metal M, and P are mixed (S1).

이때, 상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.In this case, M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof.

상기 Mo, 금속 M, 및 P는 화학식 1에 정의된 x, y, 및 z의 몰비가 되도록 적절히 혼합하여 사용할 수 있다. The Mo, the metal M, and P may be used by mixing as appropriate so that the molar ratio of x, y, and z defined in the formula (1).

이어서, 상기 혼합물을 밀링한 후 소성한다(S2).Subsequently, the mixture is milled and then fired (S2).

상기 밀링 공정은 800rpm 이하의 속도로 진행하는 것이 바람직하고, 400 내지 800rpm의 속도로 진행하는 것이 보다 바람직하다. 상기 속도 범위를 초과할 경우, 밀링 공정에서 사용하는 볼에서 Fe 등의 불순물이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다. It is preferable to advance at the speed of 800 rpm or less, and, as for the said milling process, it is more preferable to advance at the speed of 400-800 rpm. When the speed range is exceeded, impurities such as Fe may occur in the ball used in the milling process, which is not preferable.

상기 밀링 공정은 아르곤, 헬륨, 네온, 크실렌(Xe), 또는 이들의 혼합 가스와 같은 불활성 가스하에서 실시하는 것이 바람직하고, 아르곤 가스하에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 이는 수분에 민감한 금속 또는 금속의 합금과 수분과의 반응을 방지하기 위한 것이다. The milling process It is preferable to carry out under inert gas, such as argon, helium, neon, xylene (Xe), or a mixture of these, and it is more preferable to carry out under argon gas. This is to prevent the reaction of moisture-sensitive metals or alloys of metals with moisture.

상기 소성 공정은 적절한 온도(예를 들면 상온)에서 적당한 시간 동안 실시할 수 있으며, 소성 온도 및 소성 시간을 특별히 한정할 필요는 없다.The firing process may be carried out at an appropriate temperature (for example, room temperature) for a suitable time, and there is no need to specifically limit the firing temperature and firing time.

본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode active material prepared by the manufacturing method.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 음극 활물질을 포함하는 음극, 양극 활물질을 포함하는 양극, 및 이들 사이에 존재하는 전해질을 포함한다.A lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention includes a negative electrode including a negative electrode active material, a positive electrode including a positive electrode active material, and an electrolyte present therebetween.

이때 상기 음극 활물질은 앞서 설명한 바와 동일하다.In this case, the negative electrode active material is the same as described above.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 상기 리튬 이차 전지(1)는 음극(2)과 양극(3), 상기 음극(2)과 양극(3) 사이에 배치된 세퍼레이터(4), 상기 음극(2), 양극(3) 및 세퍼레이터(4)에 함침된 전해질(미도시), 전지 용기(5), 및 상기 전지 용기(5)를 봉입하는 봉입부재(6)를 주된 부분으로 하여 구성되어 있다. 상기 음극(2)과 양극(3)은 각각의 음극 활물질 또는 양극 활물질을 포함하는 음극 또는 양극 활물질 형성용 조성물을 집전체 상에 막 형태로 합제를 형성함으로써 제조할 수 있다. 이때 상기 합제는 집전체 상에 상기 양극 또는 음극 활물질 조성물을 직접 코팅한 후 건조하여 제조하거나, 상기 활물질 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 제조할 수 있다.1 is an exploded perspective view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the lithium secondary battery 1 includes a negative electrode 2 and a positive electrode 3, a separator 4 disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 3, and the negative electrode ( 2), the electrolyte (not shown) impregnated in the positive electrode 3 and the separator 4, the battery container 5, and the sealing member 6 which encloses the said battery container 5 are comprised as a main part. . The negative electrode 2 and the positive electrode 3 may be prepared by forming a mixture in the form of a film on a current collector for a negative electrode or a positive electrode active material forming composition including respective negative electrode active materials or positive electrode active materials. In this case, the mixture is prepared by directly coating the positive electrode or negative electrode active material composition on a current collector and then drying or casting the active material composition on a separate support, and then laminating the film obtained by peeling from the support onto the current collector. Can be prepared.

또한 상기 음극 또는 양극 활물질 형성용 조성물은 음극 또는 양극 활물질, 결합제, 및 도전제를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조할 수 있다.In addition, the composition for forming the negative electrode or the positive electrode active material may be prepared by dissolving or dispersing the negative electrode or the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent in a solvent.

이때 상기 음극 활물질은 앞서 설명한 바와 동일하다.In this case, the negative electrode active material is the same as described above.

본 발명에서 상기 양극 활물질은 특별히 한정하지 않으며, 리튬 이온의 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 화합물이 가능하다. 대표적으로, 상기 양극 활물질로는 금속 산화물, 리튬 복합 금속 산화물, 리튬 복합 금속 황화물 및 리튬 복합 금속 질화물 등이 사용된다.In the present invention, the positive electrode active material is not particularly limited, and a compound capable of intercalation / deintercalation of lithium ions is possible. Typically, as the cathode active material, a metal oxide, a lithium composite metal oxide, a lithium composite metal sulfide, a lithium composite metal nitride, or the like is used.

상기 결합제는 전기 화학 반응에서 안정한 화학 물질로, 활물질의 페이스트화, 활물질간 상호 접착, 활물질과 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충 효과 등의 역할을 한다. 이러한 결합제로는 수용성 유기 고분자, 비수용성 유기 고분자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 수용성 유기 고분자로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 이소프로필셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 에틸-히드록시에틸셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌, 폴리 N-비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한 상기 비수용성 유기 고분자로는 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌 중합체, 트리플루오로에틸렌 중합체, 디플루오로에틸렌 중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 트리플루오로에틸렌 클로라이드 중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.The binder is a chemical substance that is stable in an electrochemical reaction, and functions as a paste for the active material, mutual adhesion between the active materials, adhesion between the active material and the current collector, and a buffering effect on the expansion and contraction of the active material. Such a binder may be selected from the group consisting of water-soluble organic polymers, water-insoluble organic polymers and mixtures thereof. As the water-soluble organic polymer, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, isopropyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, cyanoethyl cellulose, ethyl-hydroxyethyl It is preferably selected from the group consisting of cellulose, polyoxyethylene, poly N-vinylpyrrolidone, polyvinylacetate and mixtures thereof. In addition, the water-insoluble organic polymer may be polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene polymer, trifluoroethylene polymer, difluoroethylene polymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene Hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer, trifluoroethylene chloride polymer, polyethylene, polypropylene, and mixtures thereof.

상기 도전제는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용 가능하다. 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등의 비정질 탄소, 흑연 구조 탄소 등의 탄소재, 또는 니켈, 구리, 은, 티타늄, 백금, 알루미늄, 코발트, 철, 크롬 등의 금속 재료를 사용할 수 있다. 이러한 도전제는 구상, 플레이크상, 필라멘트상, 섬유상, 스파이크상, 또는 침상인 것이 사용가능하며, 탭 밀도를 높이기 위해 2가지 형상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.The conductive agent is used to impart conductivity to the electrode, and any battery can be used as long as it is an electron conductive material without causing chemical change in the battery. Carbon materials, such as amorphous carbon, such as acetylene black and Ketjen black, and graphite structure carbon, or metal materials, such as nickel, copper, silver, titanium, platinum, aluminum, cobalt, iron, chromium, can be used. Such a conductive agent may be spherical, flake, filamentary, fibrous, spiked, or needle-like, and it is preferable to use a mixture of the two shapes to increase the tap density.

또한 상기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 데칸 등을 사용하며, 바람직하기로 N-메틸피롤리돈을 사용한다. In addition, the solvent uses N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, tetrahydrofuran, decane, and the like, and preferably N-methylpyrrolidone.

이때 전극을 제조하기 위한 양극 활물질, 음극 활물질, 도전제, 결합제, 용매의 조성은 공지된 범위 내에서 적절히 선택되고, 그 제조 방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 바람직하게 선택된다. At this time, the composition of the positive electrode active material, the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, the solvent for producing the electrode is appropriately selected within a known range, the production method is preferably selected by those skilled in the art.

상기 집전체는 활물질의 전기화학반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 한다. 이러한 집전체의 재질로는 스테인레스강, 알루미늄, 니켈, 구리, 티탄, 탄소, 도전성 수지 외에 구리나 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈 혹은 티탄을 처리시킨 것 등이 사용되며, 바람직하기로 양극으로는 알루미늄 재질의 집전체를, 음극으로는 구리 재질의 집전체를 사용할 수 있다.The current collector collects electrons generated by the electrochemical reaction of the active material or serves to supply electrons required for the electrochemical reaction. The material of the current collector may be stainless steel, aluminum, nickel, copper, titanium, carbon, conductive resin, or the like in which carbon, nickel, or titanium is treated on the surface of copper or stainless steel. A current collector made of material and a current collector made of copper can be used as the negative electrode.

상기 전해질은 양극 및 음극에서 리튬 이온을 운송하는 매질의 역할을 하는 것으로, 비수성 전해질 또는 공지된 고체 전해질 등을 사용할 수 있다. 일례로 비 수성 전해질로는 비수성 유기용매에 리튬염이 용해된 것을 사용할 수 있다. The electrolyte serves as a medium for transporting lithium ions in the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte or a known solid electrolyte may be used. For example, as the non-aqueous electrolyte, a lithium salt dissolved in a non-aqueous organic solvent may be used.

상기 리튬염은 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li(CF3SO2)2, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2, LiB10Cl10, LiCl, LiBr, LiI, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.The lithium salt is LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , LiCl, LiBr, LiI, and mixtures thereof.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 것으로 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등의 환상 카보네이트; 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 아세토니트릴 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 사용할 수 있다. 이들을 단독 또는 복수개 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트와의 혼합 용매를 바람직하게 사용할 수 있다.The non-aqueous organic solvent is not particularly limited to serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery may move, but may include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate; Chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and γ-butyrolactone; Ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane and 2-methyltetrahydrofuran; Nitriles such as acetonitrile; Amides, such as dimethylformamide, etc. can be used. These can be used individually or in mixture of multiple pieces. In particular, a mixed solvent of a cyclic carbonate and a linear carbonate can be preferably used.

상기 고체 전해질로는 Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li3PO4-Li2S-SiS2, 황화인 화합물, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.The solid electrolyte is Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , phosphorus sulfide compound, polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), and mixtures thereof.

이들을 포함하는 리튬 이차 전지(1)는 음극(2)과 양극(3) 사이에 전자 전도 를 차단하고, 리튬 이온을 전도할 수 있는 세퍼레이트(4)를 포함한다. 이러한 세퍼레이터(4)는 양극과 음극을 분리하는 것만이 아니라 안정성 향상에 중요한 역할을 한다. 상기 세퍼레이터로는 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 일 예로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있다.The lithium secondary battery 1 including these includes a separator 4 capable of blocking electron conduction between the cathode 2 and the anode 3 and conducting lithium ions. The separator 4 plays an important role in improving stability as well as separating the positive electrode and the negative electrode. As the separator, any one commonly used in a lithium secondary battery may be used. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more thereof may be used.

이러한 구성 요소를 가지는 본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 형상은 코인형, 버튼형, 시트형, 적층형, 원통형, 편평형, 각형 등 어느 형상이든지 가능하며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적용 분야에 맞도록 적절히 설계 적용한다. The shape of the lithium secondary battery according to the present invention having such a component may be any shape such as coin type, button type, sheet type, stacked type, cylindrical type, flat type, rectangular type, and those skilled in the art by those skilled in the art. Design and apply accordingly.

그리고 본 발명의 리튬 이차 전지는 휴대형 정보 단말, 휴대형 전자기기, 가정용 소형 전력저장 장치, 자동 이륜차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 널리 사용할 수 있다.The lithium secondary battery of the present invention can be widely used in portable information terminals, portable electronic devices, small household power storage devices, motorcycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.

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

<실시예 1: 음극 활물질의 제조> Example 1 Preparation of Anode Active Material

Mo(알드리치사 99.9%)와 P(알드리치사 99.9%)의 화학양론 양(30g)을 200ml용량의 스테인레스 스틸 컨테이너에 넣었다. 이때, Mo와 P의 몰비는 1 : 2로 하였 다. 이어서, MoP2와 스틸볼(steel ball)이 1 : 30의 중량비가 되도록 스틸볼을 스틸컨테이너에 함께 넣었다. The stoichiometric amount (30 g) of Mo (99.9% of Aldrich) and P (99.9% of Aldrich) was placed in a 200 ml stainless steel container. At this time, the molar ratio of Mo and P was 1: 2. Subsequently, the steel balls were put together in a steel container such that the MoP 2 and the steel balls had a weight ratio of 1:30 .

이어서, 순수한 아르곤 가스로 채워진 글러브 박스 안에서 밀봉하고, 고속 밀링 머신을 이용하여 800rpm의 속도로 10 시간 동안 회전시켜 MoP2의 활물질을 제조하였다. ICP-MS(inductively coupled plasma-mass spectroscopy)의 분석 결과 상기 MoP2 활물질의 Mo에 대한 P의 몰비는 2.01이었다.It was then sealed in a glove box filled with pure argon gas and rotated for 10 hours at a speed of 800 rpm using a high speed milling machine to prepare an active material of MoP 2 . The molar ratio of P to Mo of the MoP 2 active material was 2.01 as a result of inductively coupled plasma-mass spectroscopy (ICP-MS) analysis.

<실시예 2: 리튬 이차 전지의 제조>Example 2: Fabrication of Lithium Secondary Battery

실시예 1에서 제조된 MoP2 활물질 80중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 10중량%, 및 슈퍼 P 카본 블랙 도전제 10 중량%를 혼합한 후, 구리 집전체 상에 도포하여 음극을 제조하였다.80 wt% of the MoP 2 active material prepared in Example 1, 10 wt% of the polyvinylidene fluoride binder, and 10 wt% of the super P carbon black conductive agent were mixed, and then coated on a copper current collector to prepare a negative electrode.

상기 음극, 미세다공성 폴리에틸렌 세퍼레이터, 및 1.05M LiPF6이 에틸렌카보네이트/디에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트(EC/DEC/EMC=30:30:40부피%)에 용해된 전해액을 사용하여, 2016 타입의 코인형 반쪽전지를 제조하였다.The negative electrode, microporous polyethylene separator, and 1.05 M LiPF 6 were dissolved in ethylene carbonate / diethylene carbonate / ethylmethyl carbonate (EC / DEC / EMC = 30: 30: 40% by volume). Using an electrolyte solution, a coin-type half cell of 2016 type was manufactured.

<비교예 1> Comparative Example 1

입자크기가 20㎛ 이상인 시판되는 MoP2(세락社)를 음극 활물질로 이용하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 2016 타입의 코인형 반쪽전지를 제조하였다. Using a commercially available MoP 2 having a particle size of 20 μm or more as a negative electrode active material, a 2016 type coin-type half cell was manufactured in the same manner as in Example 2.

*TEM 사진* TEM photo

상기 실시예 1에서 제조된 음극활물질의 TEM 사진을 도 2a에 나타내었고, 그의 100,000배 확대도를 도 2b에 나타내었다. A TEM image of the negative electrode active material prepared in Example 1 is shown in FIG. 2A, and a magnification thereof 100,000 times is shown in FIG. 2B.

도 2a를 참조하면, 실시예 1에서 제조된 음극 활물질은 10nm 이하의 평균입도를 갖는 나노입자로 구성된 5㎛ 정도 평균입경의 나노 입자 클러스터 형상임을 확인할 수 있었다. 또한, 도 2b에 삽입된 SADP(selected area diffraction pattern)결과로부터 MoP2 결정상의 형성을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 2a, it can be seen that the negative electrode active material prepared in Example 1 is a nanoparticle cluster shape of the average particle diameter of about 5㎛ composed of nanoparticles having an average particle size of 10nm or less. In addition, the formation of the MoP 2 crystal phase was confirmed from the selected area diffraction pattern (SADP) inserted in Figure 2b.

* X-선 회절 측정* X-ray diffraction measurement

도 3에 실시예 2에서 제조된 코인형 반쪽전지를 0 내지 1.5V의 전압에서 0.1C의 속도로 60회 충방전한 후의 음극 활물질의 XRD 패턴을 나타내었다.3 shows the XRD pattern of the negative electrode active material after charging and discharging the coin-type half battery manufactured in Example 2 at a rate of 0.1 C at a voltage of 0 to 1.5 V for 60 times.

도 3을 참조하면, 60회 충방전한 후 MoP2 상의 피크만 존재함을 확인할 수 있다.Referring to Figure 3, after 60 charge and discharge it can be seen that only the peak of the MoP 2 phase.

이로부터, 1.5V의 컷 오프 전압으로 충방전한 경우, 상 분해가 일어나지 않음을 확인할 수 있었다. From this, it was confirmed that phase decomposition did not occur when charging and discharging at a cut-off voltage of 1.5V.

*사이클 수명 특성Cycle life characteristics

실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 코인형 반쪽전지에 대하여 0 내지 1.5V에 서 0.2C(=160mAh/g)의 속도로 충방전하여 전압 프로파일 및 충전용량과 사이클 수명간의 관계를 측정하였고, 실시예 2에 대한 결과를 도 4a 및 4b에 나타내었다. The coin-type half-cells manufactured in Example 2 and Comparative Example 1 were charged and discharged at a rate of 0.2 C (= 160 mAh / g) at 0 to 1.5 V to measure the relationship between the voltage profile, charge capacity and cycle life. The results for Example 2 are shown in FIGS. 4A and 4B.

도 4a에 실시예 2에서 제조된 코인형 반쪽전지를 0 내지 1.5V에서 0.2C의 속도로 1회, 10회, 20회, 30회, 및 60회 충방전 한 경우의 전압 프로파일을 나타내었고, 도 4b에 실시예 2에서 제조된 코인형 반쪽전지에 대하여, 0 내지 1.5V의 전압에서 0.2C의 속도로 충방전 하였을 때의, 충전용량과 사이클 수명간의 관계를 나타내었다.Figure 4a shows the voltage profile of the coin-type half-cell prepared in Example 2 when charged, discharged once, 10 times, 20 times, 30 times, and 60 times at a rate of 0.2C at 0 to 1.5V, 4B shows the relationship between the charge capacity and the cycle life when the coin-type half battery manufactured in Example 2 was charged and discharged at a rate of 0.2C at a voltage of 0 to 1.5V.

도 4a 및 4b를 참고하면, 컷오프 전압이 1.5V인 경우 1회 방전 용량 및 충전용량은 817mAh/g 및 719mAh/g 이었고, 쿨롱 효율은 약 88%이었으며, 60회 충방전 후의 가역용량은 669mAh/g이었고, 용량 유지율은 약 93%로 매우 높게 나타났다. 이는 다른 금속 인화물과는 다르게 실시예 1의 MoP2는 60회 충방전 후, 심지어 0V에서도 LinP로 분해되지 않기 때문이다.Referring to FIGS. 4A and 4B, when the cutoff voltage is 1.5 V, the one-discharge capacity and the charging capacity were 817 mAh / g and 719 mAh / g, the coulomb efficiency was about 88%, and the reversible capacity after 60 charge / discharge was 669 mAh /. g, and the dose retention was very high at about 93%. This is because, unlike other metal phosphides, MoP 2 of Example 1 does not decompose into Li n P even after 60 charge / discharge cycles, even at 0V.

그러나 비교예 1에서 제조된 코인형 반쪽전지의 50회 충방전시 방전용량은164mAh/g이었고 용량 유지율은 20%이었으며, 60회 충방전시 방전용량은 100mAh/g이었고 용량 유지율은 약 12.16이었다.However, the discharge capacity of the coin-type half-cell manufactured in Comparative Example 1 was 164 mAh / g and the capacity retention rate was 20%, and the discharge capacity was 100 mAh / g at 60 charge / discharge cycles and the capacity retention was about 12.16.

따라서, 실시예 2와 비교하여 용량 유지율이 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다.Therefore, it was confirmed that the capacity retention rate was significantly lower than that in Example 2.

즉, 비교예 1과 같은 다른 2원의 금속 인화물이 빠른 용량 감소를 나타내는 것과 비교할 때, MoP2는 개선된 수명 안정성을 보여줌을 확인할 수 있으며, 이러한 개선된 수명 안정성과 용량 유지율로부터, MoP2의 Li 반응은 다른 금속 인화물과 상이함을 알 수 있다.That is, when compared with Comparative Example 1, showing the other two sources of metal phosphide are fast capacity reduction, such as, MoP 2 is to check to show an improved life stability, in this from the improved life stability and the capacity retaining ratio, MoP 2 It can be seen that the Li reaction is different from other metal phosphides.

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.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention.

도 2a는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 TEM 사진이다.Figure 2a is a TEM photograph of the negative electrode active material prepared in Example 1.

도 2b는 도 2a의 100,000배 확대도이다.FIG. 2B is an enlarged view of 100,000 times of FIG. 2A.

도 3은 실시예 2에서 제조한 코인형 반쪽전지를 0 내지 1.5V의 전압에서 60회 충방전한 후의 음극 활물질의 XRD 패턴을 나타낸 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing an XRD pattern of a negative electrode active material after charging and discharging a coin-type half battery prepared in Example 2 at a voltage of 0 to 1.5V 60 times.

도 4a는 실시예 2에서 제조한 코인형 반쪽전지를 0 내지 1.5V에서 충방전하였을 때의 전압 프로파일을 나타낸 그래프이다. 4A is a graph showing a voltage profile when the coin-type half battery prepared in Example 2 is charged and discharged at 0 to 1.5V.

도 4c는 실시예 2에서 제조한 코인형 반쪽전지를 0 내지 1.5V의 전압에서 충방전하였을 때의 충전 용량과 사이클 수명간의 관계를 나타낸 그래프이다.4C is a graph showing the relationship between the charge capacity and the cycle life when the coin-type half battery manufactured in Example 2 was charged and discharged at a voltage of 0 to 1.5V.

Claims (11)

MoxMyPz(상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이고, 0.9≤x≤1 이고, 0≤y≤0.1 이고, 1.9≤z≤2.1 임) 화합물을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질. Mo x M y P z (The M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof, 0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9≤z≤2.1 A negative electrode active material for a lithium secondary battery containing a compound. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음극 활물질은 나노 입자 클러스터 형상인 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative active material is The negative electrode active material for lithium secondary batteries which is a nanoparticle cluster shape. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 M은 Zn인 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.Wherein M is Zn negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 나노 입자 클러스터는 5 내지 30nm의 평균 입도를 갖는 나노 입자를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The nanoparticle cluster is a negative active material for a lithium secondary battery containing nanoparticles having an average particle size of 5 to 30nm. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 나노 입자 클러스터는 5 내지 20㎛의 평균입경을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The nanoparticle cluster is a negative active material for a lithium secondary battery having an average particle diameter of 5 to 20㎛. Mo, 금속 M, 및 P를 혼합하는 단계; 및Mixing Mo, metal M, and P; And 상기 혼합물을 밀링한 후 소성하는 단계Milling the mixture and then firing 를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a. 양극 활물질을 포함하는 양극; A positive electrode including a positive electrode active material; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 A negative electrode including a negative electrode active material; And 전해질을 포함하고,Contains an electrolyte, 상기 음극 활물질은 MoxMyPz(상기 M은 Co, Mn, Fe, Ni, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이고, 0.9≤x≤1 이고, 0≤y≤0.1 이고, 1.9≤z≤2.1 임) 화합물을 포함하는 것인 리튬 이차 전지. The negative electrode active material is Mo x M y P z (The M is selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Ni, Zn, and combinations thereof, 0.9≤x≤1, 0≤y≤0.1, 1.9≤ z≤2.1) lithium compound comprising a compound. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 음극 활물질은 나노 입자 클러스터 형상인 것인 리튬 이차 전지.The negative active material is A lithium secondary battery having a nanoparticle cluster shape. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 M은 Zn인 것인 리튬 이차 전지.M is Zn is a lithium secondary battery. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 나노 입자 클러스터는 5 내지 30nm의 평균 입도를 갖는 나노 입자를 포함하는 것인 리튬 이차 전지. The nanoparticle cluster is a lithium secondary battery comprising nanoparticles having an average particle size of 5 to 30nm. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 나노 입자 클러스터는 5 내지 20㎛의 평균입경을 갖는 것인 리튬 이차 전지.The nanoparticle cluster is a lithium secondary battery having an average particle diameter of 5 to 20㎛.
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