KR101561274B1 - Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and negative electrode and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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KR101561274B1 KR1020130162992A KR20130162992A KR101561274B1 KR 101561274 B1 KR101561274 B1 KR 101561274B1 KR 1020130162992 A KR1020130162992 A KR 1020130162992A KR 20130162992 A KR20130162992 A KR 20130162992A KR 101561274 B1 KR101561274 B1 KR 101561274B1
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Abstract

활성 입자, 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 및 공극을 포함하는 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 표면에 코팅되고 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층을 포함하고, 상기 활성 입자는 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 비정질 탄소 및 상기 제2 비정질 탄소는 서로 동일하거나 상이하며, 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차 전지가 제공된다.Core particles comprising active particles, ground graphite, first amorphous carbon and voids; And a shell layer coated on the surface of the core particle and comprising scaly graphite and a second amorphous carbon, wherein the active particles comprise metal particles, metal-containing compound particles, or combinations thereof, and the first amorphous carbon And the second amorphous carbon are the same or different from each other and include soft carbon, hard carbon or a combination thereof, a method for producing the negative active material, and a negative electrode and a lithium secondary battery comprising the same.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND NEGATIVE ELECTRODE AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, a negative electrode and a lithium secondary battery including the negative electrode active material, a method for producing the same,

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
A negative electrode active material for a lithium secondary battery, a production method thereof, and a negative electrode and a lithium secondary battery comprising the same.

최근, 전자기기의 소형화 혹은 고성능화가 급속히 진행됨에 따라, 이들 기기의 전원으로 사용되는 리튬 이차 전지의 에너지 밀도 향상의 필요성이 증가하고 있다.2. Description of the Related Art Recently, with the progress of miniaturization or high performance of electronic devices, there is an increasing need to improve the energy density of lithium secondary batteries used as power sources for these devices.

현재, 리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 인조 흑연, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되고 있다. 상기 탄소계 소재 중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 낮아, 흑연을 음극 활물질로 사용한 전지는 높은 방전 전압을 나타내어, 리튬 이차 전지의 에너지 밀도면에서 이점을 제공하며, 또한 뛰어난 가역성으로 리튬 이차 전지의 장수명을 보장하여 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 현재 상용화되어 있는 음극 활물질로서 흑연은 이론적 용량(372 mAh/g)으로 리튬 저장 용량이 제한되어, 전지의 에너지 밀도를 높이기 위하여 흑연보다 리튬 저장용량이 큰 새로운 고용량 음극 활물질을 개발할 필요가 있다.Currently, various types of carbon-based materials including artificial graphite, natural graphite, and hard carbon capable of inserting and separating lithium are being applied to the anode active material of a lithium secondary battery. Among carbon-based materials, graphite has a low discharge voltage as compared to lithium, and a battery using graphite as an anode active material exhibits a high discharge voltage, thereby providing an advantage in terms of energy density of a lithium secondary battery and also exhibiting excellent reversibility, And is most widely used. However, it is necessary to develop a new high capacity anode active material having a larger lithium storage capacity than graphite in order to increase the energy density of the battery because the storage capacity of lithium is limited to the theoretical capacity (372 mAh / g) as the anode active material currently commercialized.

흑연을 대체할 수 있는 신규 재료로서 종래부터 실리콘(Si)이나 그 화합물이 검토되고 있다. 실리콘은 리튬과의 화합물 형성 반응을 통해 리튬을 가역적으로 흡장 및 방출하며 이론적 최대용량이 4020mAh/g(9800mAh/cm3, 비중 2.23)으로서 흑연에 비해 매우 크기 때문에 고용량 음극 재료로 유망하다. 그러나 충방전 시 리튬과의 반응에 의해서 큰 부피 변화가 일어나며(Li4 .4Si상 형성시 300% 부피 팽창), 이로 인하여 실리콘 활물질 분말의 미분화 및 실리콘 활물질 분말과 집전체와의 전기적 접촉 불량이 발생한다. 이로 인해 전지의 충방전 사이클이 진행됨에 따라 전지 용량이 급격하게 감소하여 사이클 수명이 짧아지는 원인이 된다.
Silicon (Si) and its compounds have been conventionally studied as a novel material that can replace graphite. Silicon reversibly intercalates and deintercalates lithium through compound formation reaction with lithium, and its theoretical maximum capacity is 4020 mAh / g (9800 mAh / cm 3 , specific gravity: 2.23), which is very large compared to graphite and is therefore promising as a high capacity cathode material. However, a large volume change occurs due to the reaction with lithium during charging and discharging (300% volume expansion when Li 4 .4 Si phase is formed), resulting in undifferentiation of the silicon active material powder and poor electrical contact between the silicon active material powder and the current collector Occurs. As a result, as the charge / discharge cycle of the battery progresses, the battery capacity sharply decreases, shortening the cycle life.

일 구현예는 전도성이 향상되고 부피팽창이 억제되며, 충방전 용량이 크고 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하기 위한 것이다. One embodiment of the present invention is to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery having improved conductivity, suppressed volume expansion, and having a large charge / discharge capacity and excellent cycle life characteristics.

다른 일 구현예는 상기 음극 활물질의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. Another embodiment is to provide a method for producing the negative electrode active material.

또 다른 일 구현예는 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a negative electrode for a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material.

또 다른 일 구현예는 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
Another embodiment is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode.

일 구현예는 활성 입자, 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 및 공극을 포함하는 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 표면에 코팅되고 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층을 포함하고, 상기 활성 입자는 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 비정질 탄소 및 상기 제2 비정질 탄소는 서로 동일하거나 상이하며, 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다. One embodiment includes a core particle comprising an active particle, a ground graphite, a first amorphous carbon and a pore; And a shell layer coated on the surface of the core particle and comprising scaly graphite and a second amorphous carbon, wherein the active particles comprise metal particles, metal-containing compound particles, or combinations thereof, and the first amorphous carbon And the second amorphous carbon are the same as or different from each other, and include soft carbon, hard carbon, or a combination thereof, for a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 금속 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 함유 화합물 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 금속의 산화물, 상기 금속과 탄소의 복합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이때 상기 금속의 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The metal-containing compound particles may include Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb, or combinations thereof. , A complex of the metal and carbon, or a combination thereof. The oxide of the metal may include a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), or a combination thereof.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

SiOx SiO x

(상기 화학식 1에서, 0<x<1.5 이다.)(In the formula 1, 0 < x < 1.5.)

[화학식 2](2)

Si1 - xMxOy Si 1 - x M x O y

(상기 화학식 2에서, M은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li 또는 이들의 조합이고, 0<x<1 및 0.1≤y≤1.7 이다.)(M is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Re, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li or combinations thereof; 0 <x <1 and 0.1? Y?

상기 활성 입자의 평균입경(D50)은 1nm 내지 5㎛ 일 수 있고, 상기 코어 입자의 총량에 대하여 3 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.The average particle size (D50) of the active particles may be 1 nm to 5 탆, and may be included in an amount of 3 to 70% by weight based on the total amount of the core particles.

상기 활성 입자는 상기 토상 흑연의 표면에 물리적 또는 화학적으로 결합하여 위치할 수 있다. The active particles may be physically or chemically bonded to the surface of the earth graphite.

상기 토상 흑연의 평균입경(D50)은 0.1 내지 3 ㎛ 일 수 있고, 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.The average particle size (D50) of the ground graphite may be 0.1 to 3 占 퐉 and may be included in an amount of 5 to 90% by weight based on the total amount of the core particles.

상기 제1 비정질 탄소는 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 80 중량%로 포함될 수 있다.The first amorphous carbon may be included in an amount of 5 to 80% by weight based on the total amount of the core particles.

상기 공극은 상기 코어 입자의 총 부피에 대하여 2 내지 60 부피%로 포함될 수 있다.The voids may be contained in an amount of 2 to 60% by volume based on the total volume of the core particles.

상기 코어 입자의 평균입경(D50)은 2 내지 30 ㎛ 일 수 있다.The average particle diameter (D50) of the core particles may be 2 to 30 mu m.

상기 인편상 흑연의 두께는 0.01 내지 5 ㎛ 일 수 있고, 평균입경(D50)은 1 내지 50 ㎛ 일 수 있다.The thickness of the scratched graphite may be 0.01 to 5 탆, and the average particle size (D50) may be 1 to 50 탆.

상기 제2 비정질 탄소는 상기 쉘 층의 총량에 대하여 10 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.The second amorphous carbon may be included in an amount of 10 to 90% by weight based on the total amount of the shell layer.

상기 쉘 층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛ 일 수 있다.The thickness of the shell layer may be 0.1 to 10 mu m.

상기 공극의 표면 또는 내부에 제3 비정질 탄소가 함침되어 있을 수 있고, 이때 상기 제3 비정질 탄소는 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. A third amorphous carbon may be impregnated on or in the surface of the void, wherein the third amorphous carbon may comprise soft carbon, hard carbon, or a combination thereof.

상기 코어 입자와 상기 쉘 층 사이에서 상기 코어 입자의 표면에 코팅되고 제3 비정질 탄소를 포함하는 탄소층을 더 포함할 수 있다. And a carbon layer coated on the surface of the core particle between the core particle and the shell layer and containing a third amorphous carbon.

다른 일 구현예는 활성 입자, 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 전구체 및 용매를 혼합하여 코어 입자 혼합물을 얻는 단계; 상기 코어 입자 혼합물을 분무 건조(spray dry)하여 조립화된 코어 입자를 얻는 단계; 상기 코어 입자, 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소 전구체를 혼합하여, 상기 코어 입자의 표면에 상기 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층이 형성된 복합 입자를 얻는 단계; 및 상기 복합 입자를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 활성 입자는 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 비정질 탄소 전구체 및 상기 제2 비정질 탄소 전구체는 서로 동일하거나 상이하며, 소프트 카본 원료, 하드 카본 원료 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method for preparing a core particle mixture, the method comprising: mixing a core particle mixture by mixing active particles, ground graphite, a first amorphous carbon precursor, and a solvent; Spray drying the core particle mixture to obtain granulated core particles; Mixing the core particles, scaly graphite and a second amorphous carbon precursor to obtain a composite particle having a shell layer containing scaly graphite and a second amorphous carbon formed on a surface of the core particle; And heat treating the composite particles, wherein the active particles comprise metal particles, metal-containing compound particles, or combinations thereof, wherein the first amorphous carbon precursor and the second amorphous carbon precursor are the same or different from each other , A soft carbon raw material, a hard carbon raw material, or a combination thereof.

상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연은 상기 토상 흑연의 표면에 상기 활성 입자가 부착된 형태로 혼합될 수 있다. The active particles and the ground graphite may be mixed with the active particles attached to the surface of the ground graphite.

상기 코어 입자를 얻는 단계 후 상기 복합 입자를 얻는 단계 전, 상기 코어 입자 및 제3 비정질 탄소 전구체가 용해된 용액을 혼합 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 비정질 탄소 전구체는 소프트 카본 원료, 하드 카본 원료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.And mixing and drying the solution in which the core particles and the third amorphous carbon precursor are dissolved before the step of obtaining the composite particles after the step of obtaining the core particles, and the third amorphous carbon precursor may be soft carbon A raw material, a hard carbon raw material, or a combination thereof.

상기 소프트 카본 원료는 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 메조페이스 핏치, 타르, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 하드 카본 원료는 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 수지, 폴리아미드 수지, 퓨란 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 검아라빅, 구연산, 스테아르산, 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The soft carbon material may include a coal pitch, a petroleum pitch, a mesophase pitch, a tar, a low molecular weight heavy oil, glucose, a gelatin, a saccharide, or a combination thereof. The hard carbon raw material may be a phenol resin, a naphthalene resin, Polyvinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone resin, Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, Cellulose, styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, or combinations thereof.

상기 제1 비정질 탄소 전구체는 상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연의 총량 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부로 혼합될 수 있다. The first amorphous carbon precursor may be mixed in an amount of 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the active particles and the ground graphite.

상기 용매는 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 톨루엔, 에틸렌, 디메틸아세트아미드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 데칸, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 물, 아세트산에틸 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The solvent may be selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, ethylene, dimethylacetamide, acetone, methyl ethyl ketone, hexane, tetrahydrofuran, decane, ethanol, methanol, isopropanol, water, . &Lt; / RTI &gt;

상기 분무 건조는 50 내지 300 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합을 포함하는 건조법으로 수행될 수 있다.The spray drying may be carried out at a temperature of 50 to 300 캜 and may be carried out by a drying method including rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying or a combination thereof.

상기 열처리는 600 내지 2000 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 600 to 2000 ° C.

또 다른 일 구현예는 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극을 제공한다.Another embodiment provides a negative electrode for a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material.

또 다른 일 구현예는 상기 음극; 양극; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. Another embodiment further comprises: the cathode; anode; And a lithium secondary battery comprising the electrolyte.

기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description below.

충방전 용량이 크고 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.
A lithium secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle life characteristics can be realized.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 구조를 개략적으로 보여주는 모식도이다.
도 2a는 실시예 4에서 사용된 토상흑연 및 실리콘의 혼합 입자의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 2b는 실시예 4에서 사용된 토상흑연 및 실리콘의 혼합 입자의 성분 분석(EDX) 사진이다.
도 3a 내지 3k는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 실시예 1에서 사용된 토상 흑연과 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 입도 분포 분석 그래프이다.
도 5a는 흑연의 X-선 회절(XRD) 패턴이고, 도 5b는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 X-선 회절(XRD) 패턴이다. FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a negative electrode active material according to one embodiment.
2A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of mixed particles of ground graphite and silicon used in Example 4, and FIG. 2B is a component analysis (EDX) photograph of mixed particles of ground graphite and silicon used in Example 4 .
3A to 3K are scanning electron microscope (SEM) photographs of the negative electrode active material according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7, respectively.
4A and 4B are graphs of particle size distribution analysis of the to-be-used graphite used in Example 1 and the negative active material prepared in Example 1, respectively.
FIG. 5A is an X-ray diffraction (XRD) pattern of graphite, and FIG. 5B is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the negative electrode active material prepared in Example 1. FIG.

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, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 코어 입자 및 상기 코어 입자의 표면에 코팅된 쉘 층의 구조를 가질 수 있다. 상기 코어 입자는 활성 입자, 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 및 공극을 포함할 수 있고, 상기 쉘 층은 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소를 포함할 수 있다.The anode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment may have a structure of core particles and a shell layer coated on the surface of the core particles. The core particles may comprise active particles, ground graphite, first amorphous carbon and voids, and the shell layer may comprise graphite graphite and a second amorphous carbon.

상기 코어 입자를 구성하는 상기 토상 흑연과 상기 쉘 층을 구성하는 상기 인편상 흑연은 모두 결정질 흑연으로서 그 중 천연 흑연에 속한다. 그러나 상기 토상 흑연과 상기 인편상 흑연은 서로 다른 물질에 해당된다. The graphite constituting the core particles and the graphite constituting the shell layer all belong to natural graphite as the crystalline graphite. However, the soil graphite and the scaly graphite are different materials.

상기 토상 흑연은 미세 입자가 뭉쳐져 있는 상태로서 뭉쳐진 흑연 덩어리는 0.1 내지 50 ㎛의 평균입경을 가지고 있으며, 이는 쉽게 분쇄될 수 있다. 이러한 토상 흑연(earthy graphite)은 미정질 흑연(microcrystalline graphite) 또는 비정질 흑연(amorphous graphite)으로 불리기도 한다. 반면, 상기 인편상 흑연(flake graphite)은 인편상의 넓적한 판상 입자가 여러겹 겹쳐진 상태로서 2 내지 200 ㎛의 평균입경을 가지고 있다. 또한 토상 흑연과 인편상 흑연을 에어제트 밀링(air jet milling) 공정에 의해 분쇄할 경우, 상기 토상 흑연은 "분쇄"라는 용어를 사용하고 있으나 그 구조상 뭉쳐진 상태를 "분리"하는 개념에 가까운 것으로서 쉽게 분쇄되고 분쇄 후에도 흑연 결정성이 유지되나, 상기 인편상 흑연은 넓적한 판상 입자를 분쇄하는 것으로서 분쇄가 상대적으로 쉽지 않고 분쇄 과정에서 결정성이 낮아질 수 있는 점에서 차이가 있다.The ground graphite is a state in which fine particles are agglomerated, and the agglomerated graphite agglomerate has an average particle diameter of 0.1 to 50 탆, which can be easily pulverized. Such earthy graphite is sometimes referred to as microcrystalline graphite or amorphous graphite. On the other hand, the flake graphite has an average particle size of 2 to 200 탆 in the form of multiple layers of flaky tabular grains. In addition, when the ground graphite and the scaly graphite are pulverized by an air jet milling process, the above-mentioned toe graphite uses the term "pulverization" but its structure is similar to the concept of "separating & Although graphite crystallinity is maintained even after crushing and crushing, scratched graphite crushes broad plate-shaped particles, which is different in that crushing is relatively difficult and crystallinity in the crushing process can be lowered.

상기 토상 흑연은 미세한 흑연이 서로 응집되어 점토와 같은 구조를 가지므로, 미세한 입자로 분리 또는 분쇄하여 사용하는 것이 좋다. 구체적으로, 상기 토상 흑연은 평균입경(D50)이 3 ㎛ 이하인 미세 입자일 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 3 ㎛ 일 수 있고, 더욱 구체적으로는 0.1 내지 2 ㎛ 일 수 있다. 상기 크기의 토상 흑연을 사용할 경우, 상기 코어 입자 내에서 상기 활성 입자가 상기 토상 흑연에 의해 균일하게 분산될 수 있으며, 상기 코어 입자 내부에 형성된 상기 공극으로 인하여 상기 활성 입자의 부피 팽창을 완충시킬 수 있다. Since the graphite has a structure similar to that of clay by aggregation of fine graphite, it is preferable that the graphite is separated or crushed into fine particles. Specifically, the earth graphite may be fine particles having an average particle diameter (D50) of 3 mu m or less, specifically 0.1 to 3 mu m, and more specifically 0.1 to 2 mu m. When the toothed graphite of the above-mentioned size is used, the active particles can be uniformly dispersed by the ground graphite in the core particles, and the voids formed inside the core particles can buffer the volume expansion of the active particles have.

상기 인편상 흑연을 사용하여 쉘층을 형성할 경우, 인편상의 넓적한 판상 입자가 여러겹 겹쳐진 구조로 인하여 충방전시 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제하며, 전해액과의 부반응을 억제할 수 있다.When the shell layer is formed using the flaky graphite, the volume expansion of the core particles can be suppressed during charging / discharging due to the multiple layered structure of flaky flake-like particles, and side reactions with the electrolyte can be suppressed.

상기 음극 활물질의 구조는 도 1을 참고로 설명하나, 도 1은 일 예에 해당될 뿐 일 구현예에 따른 음극 활물질이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.The structure of the negative electrode active material will be described with reference to FIG. 1, but FIG. 1 corresponds to an example, and the negative electrode active material according to one embodiment is not limited to this structure.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 구조를 개략적으로 보여주는 모식도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a negative electrode active material according to one embodiment.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 음극 활물질(10)은 활성 입자(11), 토상 흑연(12), 제1 비정질 탄소(13) 및 공극(14)을 포함하는 코어 입자와, 인편상 흑연(15) 및 제2 비정질 탄소(16)를 포함하는 쉘 층을 가질 수 있다. 상기 코어 입자 내에서 상기 활성 입자(11)는 상기 토상 흑연(12)에 의해 균일하게 분산될 수 있으며, 상기 코어 입자 내부에 형성된 상기 공극(14)으로 인하여 상기 활성 입자(11)의 부피 팽창을 완충시킬 수 있다. 또한 상기 쉘 층이 상기 코어 입자를 코팅하는 구조로 인하여, 충전 및 방전 동안 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제하여 보호층 및 완충층의 역할을 함으로써, 높은 충방전 용량과 우수한 사이클 수명 특성을 얻을 수 있다. 1, the negative electrode active material 10 according to one embodiment includes core particles including active particles 11, ground graphite 12, first amorphous carbon 13, and void 14, A graphite 15 and a second amorphous carbon 16, as shown in FIG. The active particles 11 can be uniformly dispersed by the earth graphite 12 within the core particles and the volume expansion of the active particles 11 due to the voids 14 formed inside the core particles can be suppressed Can be buffered. Also, due to the structure in which the shell layer coatings the core particles, the core particles are prevented from expanding in volume during charging and discharging to serve as a protective layer and a buffer layer, thereby achieving high charge-discharge capacity and excellent cycle life characteristics .

상기 활성 입자는 리튬과 합금화가 가능한 금속 원소를 포함하는 것으로, 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The active particles include a metal element capable of alloying with lithium, and metal particles, metal-containing compound particles, or a combination thereof can be used.

상기 금속 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 사용할 수 있고, 이들 중 좋게는 Si을 사용할 수 있다.The metal particles may be Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb or a combination thereof. Among them, Si may be preferably used.

상기 금속 함유 화합물 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 금속의 산화물을 사용할 수 있거나, 상기 금속과 탄소의 복합체를 사용할 수 있거나, 또는 상기 금속의 산화물과 상기 금속과 탄소의 복합체를 혼합하여 사용할 수 있다.The metal-containing compound particle may be an oxide of a metal containing Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb or a combination thereof, or may be a composite of the metal and carbon, And a composite of the metal and carbon may be mixed and used.

상기 금속의 산화물의 예로는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the metal oxide include compounds represented by the following general formula (1), compounds represented by the following general formula (2), and combinations thereof.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

SiOx SiO x

상기 화학식 1에서, 0<x<1.5, 구체적으로는 0.001≤x≤1 일 수 있다. x가 상기 범위 내일 경우 단위 중량당 가역용량이 증가한다.In the formula 1, 0 < x < 1.5, specifically 0.001 x 1. When x is within the above range, the reversible capacity per unit weight increases.

[화학식 2](2)

Si1 - xMxOy Si 1 - x M x O y

상기 화학식 2에서 0<x<1, 구체적으로는 0.001≤x≤0.4 일 수 있다. x가 상기 범위 내일 경우 단위 중량당 가역용량이 증가한다.In the above formula (2), 0 < x < 1, specifically 0.001 x 0.4. When x is within the above range, the reversible capacity per unit weight increases.

상기 화학식 2에서 M은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Wherein M is at least one element selected from Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Ta, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li or combinations thereof.

상기 화학식 2에서 0.1≤y≤1.7, 구체적으로는 0.3≤y≤1.5 일 수 있다. y가 상기 범위 내일 경우 사이클 수명 특성이 우수하며 리튬 저장 용량이 증가한다.In Formula 2, 0.1? Y? 1.7, specifically 0.3? Y? 1.5. When y is within the above range, the cycle life characteristics are excellent and the lithium storage capacity is increased.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 내부에서 M이 SiOx에 도핑되어 Si-O-M으로 이루어진 비정질 매트릭스를 형성하거나 결정질 화합물을 형성할 수 있으며, 이에 따라 구조적으로 안정하며 도전성을 향상시킬 수 있다.In the compound represented by Formula 2, M may be doped in SiO x to form an amorphous matrix of Si-OM or a crystalline compound, which is structurally stable and can improve conductivity.

상기 활성 입자의 평균입경(D50)은 1nm 내지 5㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 10nm 내지 3㎛ 일 수 있다. 상기 활성 입자의 평균입경이 상기 범위 내일 경우 상기 활성 입자의 리튬과의 반응시 부피 팽창이 억제되어 사이클 수명 특성이 향상된다.The average particle size (D50) of the active particles may be from 1 nm to 5 占 퐉, and more specifically from 10 nm to 3 占 퐉. When the average particle size of the active particles is within the above range, the volume expansion of the active particles during reaction with lithium is suppressed, thereby improving cycle life characteristics.

상기 활성 입자는 상기 토상 흑연의 표면에 물리적 또는 화학적으로 결합된 상태로 위치할 수 있다. 상기 활성 입자가 상기와 같이 위치하는 경우 분무 건조 공정에 의한 코어 입자 제조 시, 상기 코어 입자 내 상기 활성 입자의 분포가 더욱 균일해지며, 충방전 반응 동안 상기 활성 입자의 전기전도성이 더욱 향상되어 사이클 수명 특성이 향상된다.The active particles may be physically or chemically bonded to the surface of the ground graphite. When the active particles are positioned as described above, the distribution of the active particles in the core particles becomes more uniform during the production of the core particles by the spray drying process, and the electrical conductivity of the active particles is further improved during the charge- Life characteristics are improved.

상기 활성 입자는 상기 코어 입자의 총량에 대하여 3 내지 70 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 5 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 활성 입자가 상기 범위 내로 포함될 경우 가역 용량이 증가하고, 부피 팽창의 완충이 용이하여 사이클 수명 특성이 향상된다. The active particles may be contained in an amount of 3 to 70% by weight, and particularly 5 to 40% by weight based on the total amount of the core particles. When the active particles are contained within the above range, the reversible capacity increases, the volume expansion is buffered easily, and the cycle life characteristics are improved.

상기 토상 흑연은 음극 활물질의 전도성을 향상시키고, 상기 활성 입자의 균일한 분산을 보조할 수 있다.The soil graphite can improve the conductivity of the negative electrode active material and assist in the uniform dispersion of the active particles.

상기 토상 흑연의 평균입경(D50)은 0.1 내지 3 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 0.5 내지 2 ㎛ 일 수 있다. 상기 토상 흑연의 평균입경이 상기 범위 내일 경우 상기 코어 입자 내부에 적절한 공극율을 가진 공극이 형성되고, 이에 따라 충전 및 방전 동안 상기 활성 입자의 부피 팽창에 대한 완충성이 향상되고, 상기 활성 입자가 균일하게 분산됨에 따라, 사이클 수명 특성이 향상될 수 있다.The average particle size (D50) of the ground graphite may be 0.1 to 3 mu m, and specifically 0.5 to 2 mu m. When the average particle size of the earth graphite is within the above range, a void having a proper porosity is formed in the core particle, thereby improving the buffering property against the volume expansion of the active particles during charging and discharging, As a result, cycle life characteristics can be improved.

상기 토상 흑연은 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 10 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 토상 흑연이 상기 범위 내로 사용될 경우 상기 코어 입자 내부에 적절한 공극율을 가진 공극이 형성되고, 이에 따라 충전 및 방전 동안 상기 활성 입자의 부피 팽창에 대한 완충성이 향상되어, 우수한 사이클 수명 특성을 얻을 수 있다. The ground graphite may be included in an amount of 5 to 90% by weight, specifically 10 to 80% by weight, based on the total weight of the core particles. When the earth graphite is used within the above range, voids having a proper porosity are formed in the core particles, thereby improving the buffering property against the volume expansion of the active particles during charging and discharging, resulting in excellent cycle life characteristics have.

상기 제1 비정질 탄소는 상기 활성 입자와 상기 토상 흑연의 결합을 강화시키고, 상기 코어 입자 내부의 충진 밀도를 증가시킨다.The first amorphous carbon enhances the bonding between the active particles and the ground graphite and increases the packing density inside the core particles.

상기 제1 비정질 탄소는 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The first amorphous carbon may be soft carbon, hard carbon, or a combination thereof.

상기 제1 비정질 탄소는 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 80 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 제1 비정질 탄소가 상기 범위 내로 사용될 경우 상기 활성 입자와 상기 토상 흑연의 결합력이 강하여 상기 코어 입자의 구조가 안정해진다. 또한 상기 코어 입자 내부에 적절한 공극율을 가진 공극이 형성되고, 상기 활성 입자와 상기 토상 흑연을 분산시키기 용이하여 충전 및 방전 동안 상기 활성 입자의 부피 팽창에 대한 완충성이 향상될 수 있다. The first amorphous carbon may be included in an amount of 5 to 80% by weight, and more preferably 5 to 50% by weight based on the total amount of the core particles. When the first amorphous carbon is used within the above range, the binding force between the active particles and the ground graphite is strong, so that the structure of the core particles becomes stable. In addition, voids having an appropriate porosity are formed in the core particles, and the active particles and the ground graphite are easily dispersed, so that the buffering property against the volume expansion of the active particles during charging and discharging can be improved.

상기 코어 입자 내부에는 상기 공극이 형성된다. 상기 공극은 상기 활성 입자가 리튬 이온과 반응시 부피 팽창을 효율적으로 흡수하는 완충 공간을 제공한다. The voids are formed in the core particles. The pores provide a buffer space in which the active particles efficiently absorb volume expansion upon reaction with lithium ions.

상기 공극은 상기 코어 입자 내부에 형성된 폐공극으로 존재하며, 무정형의 형태를 가질 수 있으며, 또한 상기 코어 입자 내부에서 그물 형태의 네트워크를 형성할 수 있다.The voids exist as voids formed inside the core particles, may have an amorphous shape, and may form a mesh network within the core particles.

상기 공극은 상기 코어 입자의 총 부피에 대하여 2 내지 60 부피%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 10 내지 50 부피%로 포함될 수 있다. 상기 공극이 상기 부피 범위 내로 형성되는 경우 충방전시 상기 활성 입자와 상기 리튬 이온과의 반응에 의한 완충 공간을 제공하고, 리튬 이온의 전도성이 우수하며, 충진 밀도가 높아 음극판의 부피당 용량이 증가하여 사이클 수명 특성이 향상될 수 있다.The voids may be contained in an amount of 2 to 60% by volume based on the total volume of the core particles, specifically, 10 to 50% by volume. When the voids are formed within the above volume range, a buffer space due to the reaction between the active particles and the lithium ions is provided at the time of charging and discharging. The lithium ion conductivity is excellent and the packing density is high, Cycle life characteristics can be improved.

상기 코어 입자의 평균입경(D50)은 2 내지 30 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 5 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 상기 코어 입자의 평균입경이 상기 범위 내일 경우 상기 코어 입자의 형성이 용이하고 충방전 출력이 개선된다.The average particle diameter (D50) of the core particles may be 2 to 30 mu m, and may be 5 to 20 mu m. When the average particle diameter of the core particles is within the above range, the core particles are easily formed and the charge / discharge output is improved.

상기 쉘 층은 상기 인편상 흑연이 상기 코어 입자의 표면 위를 동심원 방향으로 적층되어 결구된 것으로, 상기 쉘 층은 충방전 동안 상기 코어 입자를 전해액으로부터 보호하고 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제할 수 있으며, 상기 쉘 층으로 인하여 리튬 이온의 이동 및 전기 전도성이 향상될 수 있다.The shell layer is formed by laminating the scratched graphite in a concentric direction on the surface of the core particle, and the shell layer protects the core particle from the electrolyte during charging and discharging and suppresses the volume expansion of the core particle And the movement and electrical conductivity of lithium ions can be improved due to the shell layer.

상기 인편상 흑연의 두께는 0.01 내지 5 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 0.01 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 상기 인편상 흑연의 두께가 상기 범위 내일 경우 상기 코어 입자의 표면을 동심원 방향으로 적층이 용이하며 충방전 동안 상기 코어 입자를 전해액으로부터 보호하고 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제할 수 있다.The thickness of the scratched graphite may be 0.01 to 5 탆, specifically 0.01 to 3 탆. When the thickness of the scratched graphite is within the above range, the surface of the core particles can be easily stacked in the concentric direction, and the core particles can be protected from the electrolyte solution during charging and discharging, and volume expansion of the core particles can be suppressed.

상기 인편상 흑연의 평균입경(D50)은 1 내지 50 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 2 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 인편상 흑연의 평균입경이 상기 범위 내일 경우 충방전 동안 상기 코어 입자의 부피 팽창에 대한 억제 효과가 우수하며, 상기 인편상 흑연의 비표면적이 감소하여 초기 충방전 효율이 우수하며, 리튬 이온의 이동이 향상되어 충방전 출력 특성이 개선된다.The average particle size (D50) of the scratched graphite may be 1 to 50 m, and may be 2 to 30 m. When the average particle size of the graphite graphite is within the above range, the effect of suppressing the volume expansion of the core particles during charging and discharging is excellent, the specific surface area of the graphite graphite is reduced, and the initial charging / discharging efficiency is excellent. The movement is improved and the charging / discharging output characteristic is improved.

상기 제2 비정질 탄소는 상기 코어 입자 내부의 상기 제1 비정질 탄소에 대한 설명과 동일하다. The second amorphous carbon is the same as the description of the first amorphous carbon in the core particle.

상기 인편상 흑연은 상기 쉘 층의 총량에 대하여 10 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 20 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 또한 상기 제2 비정질 탄소는 상기 쉘 층의 총량에 대하여 10 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 20 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 인편상 흑연과 상기 제2 비정질 탄소가 각각 상기 범위 내로 사용되는 경우 상기 쉘 층 내부의 상기 인편상 흑연들 간의 결합이 충분이 일어나 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제할 수 있으며, 전기 전도성이 향상될 수 있다.The flaky graphite may be included in an amount of 10 to 90% by weight, specifically 20 to 80% by weight, based on the total amount of the shell layer. The second amorphous carbon may be contained in an amount of 10 to 90% by weight, specifically 20 to 80% by weight based on the total amount of the shell layer. When the scratched graphite and the second amorphous carbon are used within the above ranges, sufficient binding between the scratched graphite in the shell layer can be obtained, volume expansion of the core particles can be suppressed, and electrical conductivity can be improved .

상기 쉘 층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 1 내지 5 ㎛ 일 수 있다. 상기 쉘 층의 두께가 상기 범위 내일 경우 상기 코어 입자의 부피 팽창을 억제할 수 있고, 리튬 이온의 이동이 원활하여 상기 코어 입자와 리튬의 반응이 충분히 일어나 가역 용량이 증가할 수 있다.The thickness of the shell layer may be from 0.1 to 10 탆, and specifically from 1 to 5 탆. When the thickness of the shell layer is within the above range, the volume expansion of the core particles can be suppressed, the movement of the lithium ions can be smoothly performed, and the reaction between the core particles and lithium can sufficiently occur and the reversible capacity can be increased.

상기 코어 입자에 존재하는 공극의 표면 또는 내부에 제3 비정질 탄소가 함침되어 있을 수 있고, 또는 상기 음극 활물질은 상기 코어 입자와 상기 쉘 층 사이에서 상기 코어 입자의 표면에 코팅되는 탄소층을 더 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이때 상기 탄소층은 제3 비정질 탄소를 포함할 수 있다. 상기 제3 비정질 탄소는 전술한 제1 비정질 탄소 및 제2 비정질 탄소와 같이 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 구조를 가지는 경우 상기 코어 입자와 상기 쉘 층 간의 밀착성이 향상되며, 상기 쉘 층을 형성하는 동안 상기 활성 입자의 쉘 층으로의 유입을 억제할 수 있다.The third amorphous carbon may be impregnated on the surface or inside of the void existing in the core particle or the negative electrode active material may further include a carbon layer coated on the surface of the core particle between the core particle and the shell layer . &Lt; / RTI &gt; The carbon layer may include a third amorphous carbon. The third amorphous carbon may include soft carbon, hard carbon, or a combination thereof, such as the first amorphous carbon and the second amorphous carbon described above. When having the above structure, the adhesion between the core particle and the shell layer is improved, and the active particles can be prevented from flowing into the shell layer during formation of the shell layer.

상기 음극 활물질은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The negative electrode active material may be prepared by the following method.

우선 상기 활성 입자, 상기 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 전구체 및 용매를 혼합하여 코어 입자 혼합물을 얻은 후, 상기 코어 입자 혼합물을 분무 건조(spray dry)시킴으로써 조립화된 코어 입자를 얻을 수 있다. First, the core particle mixture is obtained by mixing the active particles, the ground graphite, the first amorphous carbon precursor, and the solvent, and spraying the core particle mixture to obtain assembled core particles.

구체적으로, 상기 토상 흑연, 상기 활성 입자, 상기 제1 비정질 탄소 전구체 및 상기 용매를 혼합할 경우, 상기 제1 비정질 탄소 전구체는 상기 용매에 용해되는 전구체와 용해되지 않는 전구체가 동시에 사용될 수 있다. 또한 상기 토상 흑연 및 상기 활성 입자는 상기 제1 비정질 탄소 전구체가 용해된 용액 중에 균일하게 분산될 수 있다. Specifically, when the tolactic graphite, the active particles, the first amorphous carbon precursor, and the solvent are mixed, the first amorphous carbon precursor may be a precursor dissolved in the solvent and a non-dissolved precursor. Also, the ground graphite and the active particles can be uniformly dispersed in a solution in which the first amorphous carbon precursor is dissolved.

이와 같이 얻어진 코어 입자는 후속 열처리 과정을 통해 상기 제1 비정질 탄소 전구체가 탄화되어 리튬과 합금화가 가능한 금속원소를 포함하는 상기 활성 입자가 상기 토상 흑연과 상기 제1 비정질 탄소에 의해 서로 결합되고 미세한 내부 공극이 분포하는 복합 다공성 구조를 가질 수 있다.The core particles thus obtained are subjected to a subsequent heat treatment to carbonize the first amorphous carbon precursor so that the active particles including the metal element capable of alloying with lithium are bonded to each other by the tolaid graphite and the first amorphous carbon, And may have a complex porous structure in which pores are distributed.

상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연은 상기 토상 흑연의 표면에 상기 활성 입자가 물리적 또는 화학적으로 결합된 상태로 혼합될 수 있다. 구체적으로, 상기 활성 입자의 크기를 1㎛ 이하의 미세 입자로 분쇄한 것을 상기 토상 흑연의 표면에 부착시킬 수 있다. The active particles and the ground graphite may be mixed with the active particles physically or chemically bonded to the surface of the earth graphite. Specifically, the ground particles of fine particles having a size of 1 탆 or less can be attached to the surface of the ground graphite.

상기 제1 비정질 탄소 전구체는 하드 카본 원료, 소프트 카본 원료, 또는 이들의 조합일 수 있다. 구체적으로, 상기 용매를 수계 용매로 사용할 경우 수계 용매에 용해되는 제1 비정질 탄소 전구체와 수계 용매에 용해되지 않는 제1 비정질 탄소 전구체를 함께 혼합하여 사용할 수 있다. The first amorphous carbon precursor may be a hard carbon source, a soft carbon source, or a combination thereof. Specifically, when the solvent is used as an aqueous solvent, a first amorphous carbon precursor dissolved in an aqueous solvent and a first amorphous carbon precursor not soluble in an aqueous solvent may be mixed together.

상기 제1 비정질 탄소 전구체는 상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연의 총량 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부로, 구체적으로는 10 내지 80 중량부 혼합될 수 있다. 상기 제1 비정질 탄소 전구체가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 입자의 구형 형상을 가진 조립화가 용이하며 적절한 범위의 내부 공극을 가진 복합 다공성 구조의 코어 입자를 제조할 수 있다.The first amorphous carbon precursor may be mixed in an amount of 1 to 100 parts by weight, specifically 10 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the active particles and the ground graphite. When the first amorphous carbon precursor is used within the above-mentioned content range, it is possible to manufacture core particles having a spherical shape of the particles and having a composite porosity structure having an appropriate range of internal voids.

상기 용매는 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 톨루엔, 에틸렌, 디메틸아세트아미드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 데칸, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 물, 아세트산에틸 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The solvent may be selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, ethylene, dimethylacetamide, acetone, methyl ethyl ketone, hexane, tetrahydrofuran, decane, ethanol, methanol, isopropanol, water, Can be used.

상기 용매는 상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연의 총량 100 중량부에 대하여 500 내지 30,000 중량부, 구체적으로는 2,000 내지 10,000 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 용매가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 입자의 조립화가 용이하며 적절한 범위의 적절한 내부 공극을 가진 복합 다공성 구조의 코어 입자를 제조할 수 있다.The solvent may be mixed in an amount of 500 to 30,000 parts by weight, specifically 2,000 to 10,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of the active particles and the graphite. When the solvent is used within the above-mentioned content range, it is possible to prepare core particles of a composite porous structure having a proper range of suitable internal voids, which are easy to assemble the particles.

상기 분무 건조(spray dry)는 50 내지 300 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 80 내지 200 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서 분무 건조시킬 경우 용매의 건조가 안정적으로 이루어져 코어 입자의 복합 다공성 구조 및 형태의 조절이 용이하다.The spray drying may be carried out at a temperature of 50 to 300 캜, specifically at a temperature of 80 to 200 캜. When spray dried in the above temperature range, drying of the solvent is stably performed, so that it is easy to control the complex porous structure and shape of the core particles.

상기 분무 건조는 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합을 포함하는 건조법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The spray drying may be performed by a drying method including rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying, or a combination thereof, but is not limited thereto.

다음으로, 상기 제조된 코어 입자와 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소 전구체를 혼합하여 복합 입자 혼합물을 얻음으로써, 상기 코어 입자의 표면에 상기 인편상 흑연 및 상기 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층이 형성된 복합 입자를 얻을 수 있다. 이때 상기 복합 입자 혼합물을 전단력이 가해지는 밀링 방법으로 코어 입자에 쉘 층이 형성된 복합 입자를 조립 및 구상화할 수 있다.Next, by mixing the prepared core particles with scaly graphite and a second amorphous carbon precursor to obtain a composite particle mixture, a shell layer containing the scaly graphite and the second amorphous carbon is formed on the surface of the core particle, Whereby the formed composite particles can be obtained. At this time, the composite particles having the shell layer formed on the core particles can be assembled and spheronized by a milling method in which the composite particle mixture is subjected to a shear force.

이때 상기 복합 입자 혼합물을 얻기 전, 위에서 제조된 상기 코어 입자와 제3 비정질 탄소 전구체가 용해된 용액을 혼합 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 코어 입자와 쉘 층 사이에 상기 코어 입자의 표면에 코팅되는 제3 비정질 탄소를 포함하는 탄소층이 추가로 코팅될 수도 있고, 또는 상기 제3 비정질 탄소가 코어 입자 내부에 형성된 공극 내부로 함침될 수도 있다.The method may further include mixing and drying a solution in which the core particles and the third amorphous carbon precursor are dissolved before the composite particle mixture is obtained. In this case, a carbon layer containing a third amorphous carbon coated on the surface of the core particle may be further coated between the core particle and the shell layer, or the third amorphous carbon may be coated inside the void formed inside the core particle It may be impregnated.

상기 제1 비정질 탄소, 상기 제2 비정질 탄소 및 상기 제3 비정질 탄소는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 소프트 카본 원료, 하드 카본 원료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first amorphous carbon, the second amorphous carbon and the third amorphous carbon may be the same or different from each other and each may comprise a soft carbon raw material, a hard carbon raw material, or a combination thereof.

상기 소프트 카본 원료는 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 메조페이스 핏치, 타르, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The soft carbon feedstock may include coal pitch, petroleum pitch, mesophase pitch, tar, low molecular weight heavy oil, glucose, gelatin, sugars or combinations thereof.

상기 하드 카본 원료는 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 수지, 폴리아미드 수지, 퓨란 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 검아라빅, 구연산, 스테아르산, 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The hard carbon material may be selected from the group consisting of phenol resin, naphthalene resin, furfuryl alcohol resin, polyamide resin, furan resin, polyimide resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, gum arabic, citric acid, Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose , Polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, cellulose, styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, or combinations thereof.

이어서, 상기 복합 입자를 열처리함으로써 전술한 음극 활물질을 제조할 수 있다. Next, the above-described negative electrode active material can be produced by heat-treating the composite particles.

상기 열처리는 600 내지 2000 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 800 내지 1500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열처리가 상기 온도 범위 내에서 수행될 경우 상기 활성 입자의 리튬과의 반응성이 우수하고 상기 제1 비정질 탄소 전구체 및 상기 제2 비정질 탄소 전구체의 탄화 공정이 충분히 일어나 사이클 수명 특성이 향상될 수 있다. The heat treatment may be performed at a temperature of 600 to 2000 ° C, and more specifically, at a temperature of 800 to 1500 ° C. When the heat treatment is performed within the temperature range, the reactivity of the active particles with lithium is excellent, and the carbonization processes of the first amorphous carbon precursor and the second amorphous carbon precursor are sufficiently performed, and the cycle life characteristics can be improved.

상기 열처리는 질소, 아르곤, 수소 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 분위기, 또는 진공 하에서 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed in an atmosphere containing nitrogen, argon, hydrogen or a mixed gas thereof, or under a vacuum.

또 다른 일 구현예는 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극을 제공하며, 또 다른 일 구현예는 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment provides a negative electrode for a lithium secondary battery including the negative active material, and another embodiment provides a lithium secondary battery including the negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of the separator and electrolyte used. The lithium secondary battery may be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type. The structure and the manufacturing method of these cells are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 그리고 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 포함한다. 상기 전극 조립체는 전지 용기에 수납되어 전해액을 함침하고 있으며, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 포함한다.A lithium secondary battery according to an embodiment includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. The electrode assembly includes a sealing member that is housed in a battery container, impregnates the electrolyte, and seals the battery container.

상기 음극은 전술한 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 구리 등의 음극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다.The negative electrode may be prepared by mixing the above-described negative electrode active material, a binder and optionally a conductive material to prepare a composition for forming the negative electrode active material layer, and then applying the composition to an anode current collector such as copper.

상기 바인더로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스/스티렌-부타디엔러버, 히드록시프로필렌셀룰로오스, 디아세틸렌셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose / styrene-butadiene rubber, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene Polypropylene and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 바인더는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물의 총량에 대하여 1 내지 30 중량%로 혼합될 수 있다.The binder may be mixed in an amount of 1 to 30% by weight based on the total amount of the composition for forming the negative electrode active material layer.

상기 도전재로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and specifically includes graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 도전재는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 30 중량%로 혼합될 수 있다.The conductive material may be mixed in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total amount of the composition for forming the anode active material layer.

상기 음극 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께일 수 있다. 상기 음극 집전체의 예로는, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 상기 음극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The anode current collector may have a thickness of 3 to 500 mu m. Examples of the negative electrode current collector may include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of aluminum or stainless steel. The negative electrode current collector may have fine irregularities on its surface to increase the adhesive force of the negative electrode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 양극은 상기 음극과 마찬가지로 상기 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 이 조성물을 알루미늄 등의 양극 집전체에 도포하여 제조할 수 있다.The positive electrode may be prepared by mixing the positive electrode active material, the binder and optionally a conductive material to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, and then applying the composition to a positive electrode current collector such as aluminum.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈로부터 선택되는 적어도 1종과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.As the cathode active material, a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithiated intercalation compound) can be used. Concretely, at least one of complex oxides of lithium and at least one kind selected from cobalt, manganese and nickel can be used.

상기 전해액은 리튬염과, 비수성 유기 용매, 유기 고체 전해액, 무기 고체 전해액 등을 사용할 수 있다.The electrolyte solution may be a lithium salt, a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte.

상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li,(CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다. The lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium 4-phenylborate, and imide.

상기 비수성 유기 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로 락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭사이드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산 메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 술포란, 메틸 술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리돈, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등이 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, But are not limited to, ricifrcr, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, An ether, a methyl ethyl pyrophonate, an ethyl propionate, a methyl ethyl ketone derivative, a methyl ethyl ketone derivative, a methyl ethyl ketone derivative, Etc. may be used.

상기 유기 고체 전해액으로는 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolytic solution include a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene and an ionic dissociation group And the like can be used.

상기 무기 고체 전해액으로는 Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다. As the inorganic solid electrolytic solution, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 - Nitrides, halides and sulfates of Li such as LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 전해액은 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수 있다. 또한 불연성을 부여하기 위하여 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolyte solution is preferably used in the form of a solution containing at least one member selected from the group consisting of pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, and the like can be added. Further, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride, ethylene trifluoride or the like may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 있다. 이러한 세퍼레이터로는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 상기 세퍼레이터의 공극 직경은 0.01 내지 10 ㎛ 이고 두께는 5 내지 300 ㎛ 일 수 있다. Depending on the type of the lithium secondary battery, a separator may exist between the positive electrode and the negative electrode. As such a separator, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength can be used. The pore diameter of the separator may be 0.01 to 10 mu m and the thickness may be 5 to 300 mu m.

상기 세퍼레이터는 구체적으로, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다. 전해액으로 폴리머 등의 고체 전해액이 사용되는 경우 고체 전해액이 분리막을 겸할 수도 있다.
The separator specifically includes an olefin-based polymer such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity; A sheet or a nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like can be used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolytic solution, the solid electrolytic solution may also serve as a separation membrane.

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

(음극 활물질 제조)(Preparation of negative electrode active material)

실시예Example 1 One

평균입경(D50)이 1.7 ㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30 ㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부와 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160 ℃에서 분무 건조하여 코어 입자를 얻었다.The toe graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 占 퐉 and the average particle diameter (D50) 34 parts by weight of gum arabic and 1000 parts by weight of water were added to 100 parts by weight of a mixture obtained by mixing 30 nm of silicon at a weight ratio of 30:70 and stirred to prepare a suspension and spray dried at 160 DEG C to obtain core particles.

상기 코어 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다.A tetrahydrofuran solution in which 100 parts by weight of the core particles and 7 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 27% by weight) were dissolved was mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 캜 to obtain composite particles.

상기 복합 입자, 입경이 5 ㎛인 인편상 흑연 및 석유계 피치(탄소수율 54 질량%)를 80:10:10 중량비로 혼합하여 복합 입자 혼합물을 제조하였다.The composite particles, the graphite graphite having a particle size of 5 탆 And petroleum pitch (carbon yield: 54 mass%) were mixed at a weight ratio of 80:10:10 to prepare a composite particle mixture.

상기 복합 입자 혼합물을 로터 블레이드 밀에 투입하여 블레이드 회전력과 마찰력에 의하여 구상화 코어-쉘 복합 입자를 얻었다.The composite particle mixture was poured into a rotor blade mill to obtain sphericalized core-shell composite particles by blade rotation force and frictional force.

상기 구상화 코어-쉘 복합 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.The spheroidized core-shell composite particles were heat-treated at a temperature of 1,000 ° C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

실시예Example 2 2

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 25:85의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that silicon of 30 nm was mixed at a weight ratio of 25:85.

실시예Example 3 3

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부, 석유계 피치(탄소 수율 76 질량%) 13 중량부 및 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 코어 입자를 얻었다.The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic, 13 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 76% by mass) and 1000 parts by weight of water were added to 100 parts by weight of a mixture of 30 nm and 30 nm of silicon at a weight ratio of 30:70, And spray-dried at a hot air temperature of 160 DEG C to obtain core particles.

상기 코어 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다. A tetrahydrofuran solution in which 100 parts by weight of the core particles and 7 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 27% by weight) were dissolved was mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 캜 to obtain composite particles.

상기 복합 입자, 입경이 10㎛ 내외인 인편상 흑연 및 석유계 피치(탄소수율 54 질량%)를 80:10:10 중량비로 혼합하여 복합 입자 혼합물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.The composite particles, the flaky graphite having a particle size of about 10 μm or less and the petroleum pitch (carbon yield: 54 mass%) were mixed at a weight ratio of 80:10:10 to prepare a composite particle mixture. To prepare an anode active material.

실시예Example 4 4

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 볼 밀링하여 상기 토상 흑연 표면에 상기 실리콘 입자를 부착시킨 혼합 입자 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부, 석유계 피치(탄소 수율 76 질량%) 13 중량부 및 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 코어 입자를 얻었다. The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic, a petroleum pitch (carbon yield: 76% by mass) 13 (weight percentage of carbon) was added to 100 parts by weight of mixed particles obtained by ball milling 30 nm of silicon at a weight ratio of 30: And 1000 parts by weight of water were added and stirred to prepare a suspension, followed by spray drying at a hot air temperature of 160 캜 to obtain core particles.

상기 코어 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다.A tetrahydrofuran solution in which 100 parts by weight of the core particles and 7 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 27% by weight) were dissolved was mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 캜 to obtain composite particles.

상기 복합 입자, 입경이 20㎛ 내외인 인편상 흑연 및 석유계 피치(탄소수율 54 질량%)를 80:10:10 중량비로 혼합하여 복합 입자 혼합물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.The composite particles, the flaky graphite having a particle size of about 20 占 퐉 and the petroleum pitch (carbon yield: 54 mass%) were mixed at an 80:10:10 weight ratio to prepare a composite particle mixture. To prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 1 One

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부와 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 입자를 얻었다. 상기 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다. The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic and 1000 parts by weight of water were added to 100 parts by weight of a mixture obtained by mixing 30 nm of silicon at a weight ratio of 30:70 and stirred to prepare a suspension and spray dried at 160 DEG C to obtain particles. The particles were heat-treated at a temperature of 1,000 DEG C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 2 2

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부와 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 입자를 얻었다. 상기 제조된 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다. 상기 복합 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic and 1000 parts by weight of water were added to 100 parts by weight of a mixture obtained by mixing 30 nm of silicon at a weight ratio of 30:70 and stirred to prepare a suspension and spray dried at 160 DEG C to obtain particles. 100 parts by weight of the particles thus prepared and a tetrahydrofuran solution in which 7 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 27% by weight) were dissolved were mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 DEG C to obtain composite particles. The composite particles were heat-treated at a temperature of 1,000 ° C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 3 3

실시예 1에서 평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연 대신 평균입경(D50)이 3.2㎛인 인편상 흑연을 코어에 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that scaly graphite having a mean particle size (D50) of 3.2 占 퐉 was used instead of earth graphite having an average particle size (D50) of 1.7 占 퐉 in Example 1.

비교예Comparative Example 4 4

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부, 석유계 피치(탄소 수율 76 질량%) 13 중량부 및 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 입자를 얻었다. 상기 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic, 13 parts by weight of petroleum pitch (carbon yield: 76% by mass) and 1000 parts by weight of water were added to 100 parts by weight of a mixture of 30 nm and 30 nm of silicon at a weight ratio of 30:70, And spray-dried at a hot air temperature of 160 DEG C to obtain particles. The particles were heat-treated at a temperature of 1,000 DEG C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 5 5

비교예 4에서 제조된 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다. 상기 복합 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.100 parts by weight of the particles prepared in Comparative Example 4 and a tetrahydrofuran solution containing 7 parts by weight of petroleum pitch (27% by mass of carbon) were mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 占 폚 to obtain composite particles. The composite particles were heat-treated at a temperature of 1,000 ° C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 6 6

평균입경(D50)이 1.7㎛인 토상 흑연과 평균입경(D50)이 30㎚인 실리콘을 30:70의 중량비로 볼 밀링하여 상기 토상 흑연 표면에 상기 실리콘 입자를 부착시킨 혼합 입자 100 중량부에, 검아라빅 34 중량부, 석유계 피치(탄소 수율 76 질량%) 13 중량부와 물 1000 중량부를 넣고 교반하여 현탁액을 제조하여 열풍 온도 160℃에서 분무 건조하여 입자를 얻었다. 상기 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.The toothed graphite having an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m and the average particle size (D50) 34 parts by weight of gum arabic, a petroleum pitch (carbon yield: 76% by mass) 13 (weight percentage of carbon) was added to 100 parts by weight of mixed particles obtained by ball milling 30 nm of silicon at a weight ratio of 30: And 1000 parts by weight of water were added and stirred to prepare a suspension and spray dried at a hot air temperature of 160 캜 to obtain particles. The particles were heat-treated at a temperature of 1,000 DEG C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

비교예Comparative Example 7 7

비교예 6에서 제조된 입자 100 중량부와 석유계 피치(탄소수율 27 질량%) 7 중량부가 용해된 테트라하이드로퓨란 용액을 혼합하여 교반하고, 80℃에서 진공 건조하여 복합 입자를 얻었다. 상기 복합 입자를 아르곤 분위기 하에서 1,000℃의 온도로 열처리하여 음극 활물질을 제조하였다.
100 parts by weight of the particles prepared in Comparative Example 6 and a tetrahydrofuran solution containing 7 parts by weight of petroleum pitch (27% by mass of carbon) were mixed and stirred, followed by vacuum drying at 80 캜 to obtain composite particles. The composite particles were heat-treated at a temperature of 1,000 ° C under an argon atmosphere to prepare an anode active material.

평가 1: 음극 활물질의 주사전자현미경(Evaluation 1: Scanning electron microscope of negative electrode active material SEMSEM ) 분석) analysis

도 2a는 실시예 4에서 사용된 토상흑연 및 실리콘의 혼합 입자의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 2b는 실시예 4에서 사용된 토상흑연 및 실리콘의 혼합 입자의 성분 분석(EDX) 사진이다.2A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of mixed particles of ground graphite and silicon used in Example 4, and FIG. 2B is a component analysis (EDX) photograph of mixed particles of ground graphite and silicon used in Example 4 .

도 2a 및 2b를 참고하면, 실리콘이 토상흑연 표면에 균일하게 부착되어 있는 것을 알 수 있다. Referring to FIGS. 2A and 2B, it can be seen that silicon is uniformly adhered to the surface of the graphite.

도 3a 내지 3k는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.3A to 3K are scanning electron microscope (SEM) photographs of the negative electrode active material according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7, respectively.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3g를 참고하면, 실시예 1 내지 4 및 비교예 3에서 코어 입자에 비정질 탄소 및 인편상 흑연을 코팅하였기 때문에, 음극 활물질 입자가 구형의 형상을 가지고 매끄러운 표면을 가지는 것을 볼 수 있다. 3A, 3B, 3C, 3D and 3G, amorphous carbon and flaky graphite were coated on the core particles in Examples 1 to 4 and Comparative Example 3, so that the anode active material particles had a spherical shape You can see that it has a smooth surface.

도 3e, 도 3h 및 도 3j를 참고하면, 비교예 1, 비교예 4 및 비교예 6에서 코어 입자만 존재하기 때문에, 표면이 고르지 않은 것을 볼 수 있다. Referring to FIGS. 3E, 3H and 3J, it can be seen that only the core particles are present in Comparative Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 6, so that the surface is uneven.

도 3f, 도 3i 및 도 3k를 참고하면, 비교예 2, 비교예 5 및 비교예 7에서 코어 입자에 비정질 탄소로 코팅을 하였기 때문에, 도 3e, 도 3h 및 도 3j의 경우보다 매끄러운 표면을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3F, 3I and 3K, since the core particles were coated with amorphous carbon in Comparative Example 2, Comparative Example 5, and Comparative Example 7, a smoother surface was confirmed than in FIGS. 3E, 3H and 3J .

평가 2: 음극 활물질의 입도 분포 분석Evaluation 2: Analysis of particle size distribution of anode active material

도 4a 및 도 4b는 각각 실시예 1에서 사용된 토상 흑연과 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 입도 분포 분석 그래프이다.4A and 4B are graphs of particle size distribution analysis of the to-be-used graphite used in Example 1 and the negative active material prepared in Example 1, respectively.

상기 입도 분포 분석은 입도 분포 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정하였다.The particle size distribution analysis was performed by particle size distribution laser diffraction scattering particle size distribution measurement method.

도 4a 및 4b를 참고하면, 토상 흑연은 1.7㎛의 평균입경(D50)을 가지는 것을 알 수 있고, 실시예 1의 음극 활물질은 18.5㎛의 평균입경(D50)을 가지는 것을 알 수 있다.4A and 4B, it can be seen that the ground graphite has an average particle diameter (D50) of 1.7 mu m, and the negative electrode active material of Example 1 has an average particle diameter (D50) of 18.5 mu m.

평가 3: 음극 활물질의 X-선 Evaluation 3: X-ray of anode active material 회절diffraction (( XRDXRD ) 패턴 분석) Pattern analysis

도 5a은 흑연의 X-선 회절(XRD) 패턴이며, 이를 통해 흑연의 결정성을 보여준다. 도 5b는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 X-선 회절(XRD) 패턴이다. 5A is an X-ray diffraction (XRD) pattern of graphite, showing the crystallinity of graphite. 5B is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the negative electrode active material prepared in Example 1. Fig.

도 5b를 참고하면, 제조된 음극 활물질의 토상 흑연 및 실리콘 입자는 흑연 및 실리콘의 결정성이 유지되며 추가적인 새로운 상은 없는 것을 볼 수 있다.
Referring to FIG. 5B, it can be seen that the crystalline graphite and silicon of the ground graphite and the silicon particles of the prepared negative electrode active material are maintained and there is no additional new phase.

(리튬 이차 전지 제작)(Production of lithium secondary battery)

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 각각의 음극 활물질, 카본블랙 및 폴리아크릴산(PAA)을 85:5:10의 중량비로 증류수에서 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 구리 호일 상에 코팅한 후, 건조 및 압연하여 각각의 음극을 제조하였다.Each of the negative electrode active materials, carbon black, and polyacrylic acid (PAA) prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 was mixed in distilled water at a weight ratio of 85: 5: 10 to prepare an anode slurry. The negative electrode slurry was coated on a copper foil, followed by drying and rolling to prepare respective negative electrodes.

상기 음극과, 리튬 금속을 양극으로 하여, 상기 음극과 상기 양극 사이에 폴리프로필렌 필름으로 이루어진 세퍼레이터를 삽입하고, 디에틸 카보네이트(DEC)와 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합 용매(DEC:EC=1:1)에 1M의 LiPF6을 용해시킨 전해액을 첨가하여, 테스트용 셀을 제작하였다.A separator made of a polypropylene film was inserted between the negative electrode and the positive electrode using the negative electrode and lithium metal as positive electrodes and a mixed solvent of DEC and EC (DEC: EC = 1: 1) dissolved in 1 M of LiPF 6 was added to prepare a test cell.

평가 4: 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성Evaluation 4: Cycle life characteristics of lithium secondary battery

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7에 따라 제작된 리튬 이차 전지에 대하여 다음과 같은 방법으로 수명 특성을 평가하였다.The life characteristics of the lithium secondary batteries fabricated in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 were evaluated in the following manner.

충전은 0.2mA/cm2의 전류밀도로 CC/CV mode로 행하였고 종지전압은 0.02V으로 유지하였으며 전류가 0.02mA 일 때, 충전을 종료하였다. 방전은 0.2mA/cm2의 전류밀도로 CC mode로 행하였고 종지전압은 1.5V으로 유지하였다.Charging was performed in a CC / CV mode with a current density of 0.2 mA / cm 2, the end voltage was maintained at 0.02 V, and charging was terminated when the current was 0.02 mA. The discharge was performed in CC mode with a current density of 0.2 mA / cm 2 and the end voltage was maintained at 1.5V.

초기 사이클시의 방전 용량과, 40회 사이클시의 용량 유지율을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The discharge capacity at the initial cycle and the capacity retention at the 40th cycle were measured, and the results are shown in Table 1 below.

하기 표 1에서 용량유지율(%)은 초기 사이클시의 방전 용량 대비 40회 사이클시의 방전 용량의 백분율 값이다. In the following Table 1, the capacity retention rate (%) is a percentage value of the discharge capacity at 40 cycles to the discharge capacity at the initial cycle.

방전 용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 실시예 1Example 1 739739 90.190.1 실시예 2Example 2 635635 92.292.2 실시예 3Example 3 742742 93.493.4 실시예 4Example 4 733733 95.195.1 비교예 1Comparative Example 1 765765 52.852.8 비교예 2Comparative Example 2 758758 58.158.1 비교예 3Comparative Example 3 765765 7878 비교예 4Comparative Example 4 751751 55.455.4 비교예 5Comparative Example 5 747747 59.359.3 비교예 6Comparative Example 6 753753 55.855.8 비교예 7Comparative Example 7 746746 59.959.9

상기 표 1을 통하여, 일 구현예에 따른 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7의 경우와 비교하여 사이클 수명 특성이 우수함을 알 수 있다. 이로부터 일 구현예에 따라 구상화 코어-쉘 구조를 가지는 음극 활물질의 경우 우수한 사이클 수명 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.It can be seen from Table 1 that the cycle life characteristics are superior to those of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 using the negative electrode active material according to one embodiment. From this, it can be seen that excellent cycle life characteristics can be obtained in the case of an anode active material having a spherical core-shell structure according to an embodiment.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10: 음극 활물질
11: 활성 입자
12: 토상 흑연
13: 제1 비정질 탄소
14: 공극
15: 인편상 흑연
16: 제2 비정질 탄소10: anode active material
11: active particles
12: Ground graphite
13: First amorphous carbon
14: Pore
15: Scaly graphite
16: Second amorphous carbon

Claims (31)

활성 입자, 평균입경(D50)이 0.1 내지 3 ㎛인 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 및 공극을 포함하는 다공성 코어 입자; 및
상기 코어 입자의 표면에 코팅되고 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층을 포함하고,
상기 활성 입자는 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제1 비정질 탄소 및 상기 제2 비정질 탄소는 서로 동일하거나 상이하며, 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질.
Porous core particles comprising an active particle, a ground graphite having an average particle diameter (D50) of 0.1 to 3 占 퐉, a first amorphous carbon and a void; And
A shell layer coated on the surface of the core particle and comprising scaly graphite and a second amorphous carbon,
Wherein the active particles comprise metal particles, metal-containing compound particles, or combinations thereof,
The first amorphous carbon and the second amorphous carbon may be the same or different from each other and include soft carbon, hard carbon or a combination thereof
Negative electrode active material for lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the metal particles include Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb or combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 금속 함유 화합물 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 금속의 산화물, 상기 금속과 탄소의 복합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the metal-containing compound particle comprises an oxide of a metal including Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb or a combination thereof, a complex of the metal and carbon, or a combination thereof.
제3항에 있어서,
상기 금속의 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
[화학식 1]
SiOx
(상기 화학식 1에서, 0<x<1.5 이다.)
[화학식 2]
Si1 - xMxOy
(상기 화학식 2에서, M은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li 또는 이들의 조합이고, 0<x<1 및 0.1≤y≤1.7 이다.)
The method of claim 3,
The oxide of the metal includes a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), or a combination thereof.
[Chemical Formula 1]
SiO x
(In the formula 1, 0 < x < 1.5.)
(2)
Si 1 - x M x O y
(M is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, La, Hf, Re, Os, Mg, Ca, B, P, Al, Ge, Sn, Sb, Bi, Li or combinations thereof; 0 <x <1 and 0.1? Y?
제1항에 있어서,
상기 활성 입자의 평균입경(D50)은 1nm 내지 5㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the average particle size (D50) of the active particles is 1 nm to 5 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 활성 입자는 상기 코어 입자의 총량에 대하여 3 내지 70 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the active particles are contained in an amount of 3 to 70% by weight based on the total amount of the core particles.
제1항에 있어서,
상기 활성 입자는 상기 토상 흑연의 표면에 물리적 또는 화학적으로 결합 되어 부착된 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the active particles are physically or chemically bonded to the surface of the ground graphite and are attached to the negative active material for a lithium secondary battery.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 토상 흑연은 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 90 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the ground graphite is contained in an amount of 5 to 90% by weight based on the total amount of the core particles.
제1항에 있어서,
상기 제1 비정질 탄소는 상기 코어 입자의 총량에 대하여 5 내지 80 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the first amorphous carbon is contained in an amount of 5 to 80% by weight based on the total amount of the core particles.
제1항에 있어서,
상기 공극은 상기 코어 입자의 총 부피에 대하여 2 내지 60 부피%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the voids are contained in an amount of 2 to 60% by volume based on the total volume of the core particles.
제1항에 있어서,
상기 코어 입자의 평균입경(D50)은 2 내지 30 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the average particle diameter (D50) of the core particles is 2 to 30 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 인편상 흑연의 두께는 0.01 내지 5 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
And the thickness of the graphite graphite is 0.01 to 5 탆.
제1항에 있어서,
상기 인편상 흑연의 평균입경(D50)은 1 내지 50 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
The average particle size (D50) of the graphite graphite is 1 to 50 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 제2 비정질 탄소는 상기 쉘 층의 총량에 대하여 10 내지 90 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
And the second amorphous carbon is contained in an amount of 10 to 90% by weight based on the total amount of the shell layer.
제1항에 있어서,
상기 쉘 층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛ 인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
And the thickness of the shell layer is 0.1 to 10 [micro] m.
제1항에 있어서,
상기 공극의 표면 또는 내부에 제3 비정질 탄소가 함침되어 있고,
상기 제3 비정질 탄소는 소프트 카본, 하드 카본 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
A third amorphous carbon impregnated on the surface or inside of the void,
And the third amorphous carbon includes soft carbon, hard carbon, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 코어 입자와 상기 쉘 층 사이에서 상기 코어 입자의 표면에 코팅되고 제3 비정질 탄소를 포함하는 탄소층
을 더 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
A carbon layer coated on the surface of the core particle between the core particle and the shell layer and containing a third amorphous carbon
And a negative electrode active material for a lithium secondary battery.
활성 입자, 평균입경(D50)이 0.1 내지 3 ㎛인 토상 흑연, 제1 비정질 탄소 전구체 및 용매를 혼합하여 코어 입자 혼합물을 얻는 단계;
상기 코어 입자 혼합물을 분무 건조(spray dry)하여 조립화된 다공성 코어 입자를 얻는 단계;
상기 코어 입자, 인편상 흑연 및 제2 비정질 탄소 전구체를 혼합하여, 상기 코어 입자의 표면에 상기 인편상 흑연 및 상기 제2 비정질 탄소를 포함하는 쉘 층이 형성된 복합 입자를 얻는 단계; 및
상기 복합 입자를 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 활성 입자는 금속 입자, 금속 함유 화합물 입자 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제1 비정질 탄소 전구체 및 상기 제2 비정질 탄소 전구체는 서로 동일하거나 상이하며, 소프트 카본 원료, 하드 카본 원료 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
Obtaining a core particle mixture by mixing the active particles, the ground graphite having an average particle diameter (D50) of 0.1 to 3 占 퐉, the first amorphous carbon precursor and a solvent;
Spray drying the core particle mixture to obtain granulated porous core particles;
Mixing the core particles, scaly graphite and a second amorphous carbon precursor to obtain composite particles having a shell layer comprising the scaly graphite and the second amorphous carbon formed on a surface of the core particle; And
And heat treating the composite particles,
Wherein the active particles comprise metal particles, metal-containing compound particles, or combinations thereof,
Wherein the first amorphous carbon precursor and the second amorphous carbon precursor are the same or different and comprise a soft carbon raw material, a hard carbon raw material, or a combination thereof.
제19항에 있어서,
상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연은 상기 토상 흑연의 표면에 상기 활성 입자가 부착된 형태로 혼합되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the active particles and the earth graphite are mixed in a form in which the active particles are adhered to the surface of the earth graphite.
제19항에 있어서,
상기 코어 입자를 얻는 단계 후 상기 복합 입자를 얻는 단계 전,
상기 코어 입자 및 제3 비정질 탄소 전구체가 용해된 용액을 혼합 및 건조하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제3 비정질 탄소 전구체는 소프트 카본 원료, 하드 카본 원료 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Before the step of obtaining the composite particles after the step of obtaining the core particles,
Mixing and drying the solution in which the core particles and the third amorphous carbon precursor are dissolved
Further comprising:
Wherein the third amorphous carbon precursor comprises a soft carbon source, a hard carbon source, or a combination thereof.
제19항 또는 제21항에 있어서,
상기 소프트 카본 원료는 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 메조페이스 핏치, 타르, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 하드 카본 원료는 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 수지, 폴리아미드 수지, 퓨란 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 검아라빅, 구연산, 스테아르산, 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The method according to claim 19 or 21,
Wherein the soft carbon material comprises a coal pitch, a petroleum pitch, a mesophase pitch, tar, a low molecular weight heavy oil, glucose, gelatin, a saccharide or a combination thereof,
The hard carbon material may be selected from the group consisting of phenol resin, naphthalene resin, furfuryl alcohol resin, polyamide resin, furan resin, polyimide resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, gum arabic, citric acid, Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose , Polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, cellulose, styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, or a combination thereof.
제19항에 있어서,
상기 제1 비정질 탄소 전구체는 상기 활성 입자 및 상기 토상 흑연의 총량 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부로 혼합되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the first amorphous carbon precursor is mixed in an amount of 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the active particles and the ground graphite.
제19항에 있어서,
상기 용매는 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 톨루엔, 에틸렌, 디메틸아세트아미드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 데칸, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 물, 아세트산에틸 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The solvent may be selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, ethylene, dimethylacetamide, acetone, methyl ethyl ketone, hexane, tetrahydrofuran, decane, ethanol, methanol, isopropanol, water, And a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
제19항에 있어서,
상기 분무 건조는 50 내지 300 ℃의 온도에서 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the spray drying is performed at a temperature of 50 to 300 캜.
제19항에 있어서,
상기 분무 건조는 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합을 포함하는 건조법으로 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the spray drying is performed by a drying method including rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying, or a combination thereof.
제19항에 있어서,
상기 금속 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the metal particles include Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb, or combinations thereof.
제19항에 있어서,
상기 금속 함유 화합물 입자는 Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb 또는 이들의 조합을 포함하는 금속의 산화물, 상기 금속과 탄소의 복합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The metal-containing compound particle may be an oxide of a metal containing Si, Sn, Sb, Al, Ge, Zn, Pb or a combination thereof, a composite of the metal and carbon, Gt;
제19항에 있어서,
상기 열처리는 600 내지 2000 ℃의 온도에서 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 600 to 2000 占 폚.
제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항의 음극 활물질
을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 7 and 9 to 18
And a negative electrode for a lithium secondary battery.
제30항의 음극;
양극; 및
전해액
을 포함하는 리튬 이차 전지.
A negative electrode of claim 30;
anode; And
Electrolyte
&Lt; / RTI &gt;
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