KR102069371B1 - Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102069371B1
KR102069371B1 KR1020130079722A KR20130079722A KR102069371B1 KR 102069371 B1 KR102069371 B1 KR 102069371B1 KR 1020130079722 A KR1020130079722 A KR 1020130079722A KR 20130079722 A KR20130079722 A KR 20130079722A KR 102069371 B1 KR102069371 B1 KR 102069371B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crystallization
layer
positive electrode
secondary battery
active material
Prior art date
Application number
KR1020130079722A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150006218A (en
Inventor
노정필
김기원
남태현
조규봉
Original Assignee
경상대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경상대학교산학협력단 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR1020130079722A priority Critical patent/KR102069371B1/en
Publication of KR20150006218A publication Critical patent/KR20150006218A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102069371B1 publication Critical patent/KR102069371B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은, 고용량, 고효율 충방전 특성을 제공할 수 있는 이차 전지용 양극의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 양극의 제조 방법은, 양극 집전체의 상측에 결정화층을 형성하는 단계, 결정화층의 상측에 금속 캡핑층을 형성하는 단계, 및 금속 캡핑층에 의한 금속 유도 결정화에 따라 실리콘결정화층을 결정화하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method for producing a positive electrode for a secondary battery that can provide high capacity and high efficiency charge and discharge characteristics. Method for manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, forming a crystallization layer on the upper side of the positive electrode current collector, forming a metal capping layer on the upper side of the crystallization layer, and metal induction by the metal capping layer Crystallizing the silicon crystallization layer according to crystallization to form a cathode active material layer.

Description

이차 전지용 양극 및 그 제조 방법{Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same}A cathode for a secondary battery and a method of manufacturing the same {Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same}

본 발명은 이차 전지용 양극 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고용량, 고효율 충방전 특성을 제공할 수 있는 이차 전지용 양극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode for a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a positive electrode for a secondary battery and a method for manufacturing the same that can provide high capacity and high efficiency charge and discharge characteristics.

최근 리튬 이차 전지는 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등을 비롯한 휴대용 전자제품의 전원으로 사용될 뿐만 아니라 하이브리드 전기자동차(hybrid electricvehicles, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV) 등의 중대형 전원으로 사용되는 등 응용 분야가 급속히 확대되고 있었다. 이와 같은 응용분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 전지의 외형적인 모양과 크기도 다양하게 변하고 있으며, 기존의 소형전지에서 요구되는 특성보다 더욱 우수한 용량, 수명, 및 안전성이 요구되고 있었다.Recently, lithium secondary batteries are not only used as a power source for portable electronic products such as mobile phones and laptop computers, but also used as medium and large power sources such as hybrid electric vehicles (HEVs) and plug-in hybrid electric vehicles (plug-in HEVs). The field was expanding rapidly. As the application field expands and the demand increases, the appearance and size of the battery are also variously changed, and the capacity, lifespan, and safety of the battery are required to be superior to those required by the conventional small battery.

리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입(intercalation) 및 탈리(deintercalatino)가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 이러한 음극 및 양극에서 리튬 이온의 삽입 및 탈리에 의한 산화 환원 반응에 의하여 전기가 생성되거나 소비된다. Lithium secondary batteries use a material capable of intercalation and deintercalatino of lithium ions as a negative electrode and a positive electrode, and electricity is generated or consumed by a redox reaction by insertion and desorption of lithium ions at the negative electrode and positive electrode. do.

리튬이차전지를 구성하는 소재 중 가장 비중이 큰 양극에 있어서, 양극 활물질로 LCO(LiCoO2)가 널리 사용되고 있었고, LCO와 동일한 구조의 리튬니켈산화물(LiNiO2;LNO)이 제안되었지만, 결정 구조의 불안정으로 LNO 단독으로의 사용이 어려웠다. 이점을 개선한 양극재가 리튬니켈코발트알루미늄산화물 (LiNi0.8Co0.15Al0.05O2;NCA)이었다. 그러나 NCA 역시 고온저장 특성 및 수명에 문제점을 가지고 있었다. 이에 따라 새롭게 개발된 양극재가 리튬니켈코발트망간산화물(LiNi1 /3Co1 /3Mn1 /3O2;NCM)로, NCM은 용량은 165mAh/g으로 LCO와 비슷하지만 에너지 밀도가 떨어져 고량급 전지에는 사용이 곤란하였다. 따라서 고전압(High Voltage), 고중량 에너지밀도(High Gravimetric Density)를 위한 견고한 골격구조와 최밀충진구조(Closed packing)를 만족시키는 양극구조가 요구되고 있었다.Among the materials constituting the lithium secondary battery, LCO (LiCoO 2 ) was widely used as a cathode active material, and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ; LNO) having the same structure as LCO was proposed, but the crystal structure Instability made it difficult to use LNO alone. An improved cathode material was lithium nickel cobalt aluminum oxide (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.0 5 O 2 ; NCA). However, NCA also had problems with high temperature storage characteristics and lifetime. Accordingly, the newly developed positive electrode material lithium-nickel-cobalt-manganese oxide; a (LiNi 1/3 Co 1/ 3 Mn 1/3 O 2 NCM), NCM is the capacity is similar to the LCO to 165mAh / g, but kaoliang energy density off-grade It was difficult to use the battery. Therefore, there has been a demand for an anode structure that satisfies a rigid skeleton structure and a closed packing structure for high voltage and high gravimetric density.

또한, 양극활물질을 고상 반응법으로 제조하는 경우, 출발물질을 균일 혼합 후 고온(>800도)에서 장시간 열처리가 수반되었다. 이러한 경우, 고온 장시간 열처리에 따른 입자 조대화, 정확하고 균일한 조성 및 불순물 감소를 위한 공정조건 제어가 필요하다는 문제점이 있었다.In addition, when the cathode active material was prepared by the solid phase reaction method, a long time heat treatment was performed at a high temperature (> 800 degrees) after uniformly mixing the starting materials. In this case, there is a problem in that it is necessary to control the process conditions for grain coarsening, accurate and uniform composition, and impurity reduction due to high temperature and long heat treatment.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 고용량, 고효율 충방전 특성을 제공할 수 있는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is in accordance with the above-described needs, and to provide a secondary battery and a method of manufacturing the same that can provide high capacity, high efficiency charge and discharge characteristics.

본 발명의 일 관점에 따른 이차 전지용 양극의 제조 방법은, 양극 집전체 상에 결정화층 및 결정화 유도층을 포함하는 적층 구조를 형성하는 단계 및 상기 결정화 유도층에 의한 유도 결정화를 이용하여 상기 결정화층을 결정화하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a cathode for a secondary battery, the method comprising: forming a laminated structure including a crystallization layer and a crystallization inducing layer on a cathode current collector and using the crystallization layer by induction crystallization by the crystallization inducing layer Crystallizing.

이 경우, 상기 결정화하는 단계는 상기 결정화층 및 상기 결정화 유도층을 열처리하여, 상기 결정화층을 결정화할 수 있다.In this case, in the crystallization, the crystallization layer may be crystallized by heat-treating the crystallization layer and the crystallization induction layer.

한편, 상기 결정화층은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2 (여기에서, 0=Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, 및 LiFePO4 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, the crystallization layer is LiCoO 2, LiNiO 2, LiMnO 2, LiMn 2 O 4, Li (NiaCobMnc) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi1-yCoyO2 , LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2 (where 0 = Y <1), Li (NiaCobMnc) O4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2 ), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (here 0 <Z <2), LiCoPO4, and LiFePO4.

한편, 상기 결정화 유도층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, the crystallization inducing layer may include at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, or Pt.

한편, 상기 적층 구조를 형성하는 단계는 상기 양극 집전체 상에 상기 결정화층을 형성하는 단계 및 상기 결정화층 상에 상기 결정화 유도층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the laminated structure may include forming the crystallization layer on the cathode current collector and forming the crystallization inducing layer on the crystallization layer.

한편, 상기 적층 구조를 형성하는 단계는 상기 양극 집전체 상에 상기 결정화 유도층을 형성하는 단계 및 상기 결정화 유도층 상에 상기 결정화층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the laminated structure may include forming the crystallization inducing layer on the cathode current collector and forming the crystallization layer on the crystallization inducing layer.

한편, 본 발명에 따른 이차전지는 상기의 제조 방법에 따라 형성된 이차 전지용 양극을 포함하는 이차전지이다.On the other hand, the secondary battery according to the present invention is a secondary battery comprising a secondary battery positive electrode formed according to the above manufacturing method.

한편, 본 발명에 따른 이차 전지용 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 배치되고, 결정화층 및 결정화 유도층을 포함하는 양극 활물질층을 포함하고,상기 양극 활물질층 내 상기 결정화층은 상기 결정화 유도층에 의한 유도 결정화에 의해 결정화된다.On the other hand, the positive electrode for a secondary battery according to the present invention is disposed on a positive electrode current collector and the positive electrode current collector, and comprises a positive electrode active material layer including a crystallization layer and a crystallization induction layer, the crystallization layer in the positive electrode active material layer is the crystallization It is crystallized by induction crystallization by an induction layer.

이 경우, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에 배치되는 상기 결정화층, 및 상기 결정화층 상에 배치되는 상기 결정화 유도층을 포함할 수 있다.In this case, the cathode active material layer may include the crystallization layer disposed on the cathode current collector, and the crystallization induction layer disposed on the crystallization layer.

한편, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에 배치되는 상기 결정화 유도층, 및 상기 결정화 유도층 상에 배치되는 상기 결정화층을 포함할 수 있다.The cathode active material layer may include the crystallization inducing layer disposed on the cathode current collector, and the crystallization layer disposed on the crystallization inducing layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 제조하는 방법을 공정 별로 도시하는 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8 내지 도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 제조하는 방법을 공정 별로 도시하는 단면도들이다.
도 11는 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 양극 활물질층에 대한 비교예를 나타낸 X선 회절시험결과이다.
도 12 내지 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 양극 활물질층의 X선 회절시험결과이다.
1 is a schematic diagram illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view illustrating a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to one embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
8 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
11 is an X-ray diffraction test result showing a comparative example for the positive electrode active material layer prepared according to the embodiments of the present invention.
12 to 14 are X-ray diffraction test results of the positive electrode active material layer manufactured according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, and The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items. Like numbers refer to like elements all the time. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited by the relative size or the distance drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)를 도시하는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 이차 전지(1)는 음극(120), 양극(130), 및 음극(120)과 양극(130) 사이에 개재된 분리막(140), 전지 용기(150) 및 봉입 부재(160)를 포함할 수 있다. 또한, 이차 전지(1)는 음극(120), 양극(130) 및 분리막(140)에 함침된 전해질(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 음극(120), 양극(130) 및 분리막(140)은 순차적으로 적층되고 나선형으로 권취된 상태로 전지 용기(150) 내에 수납될 수 있다. 전지 용기(150)는 봉입 부재(160)에 의하여 봉입될 수 있다.1 is a schematic diagram illustrating a secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the secondary battery 1 includes a negative electrode 120, a positive electrode 130, and a separator 140, a battery container 150, and an encapsulation member interposed between the negative electrode 120 and the positive electrode 130. 160). In addition, the secondary battery 1 may further include an electrolyte (not shown) impregnated in the negative electrode 120, the positive electrode 130, and the separator 140. In addition, the negative electrode 120, the positive electrode 130, and the separator 140 may be sequentially stacked and accommodated in the battery container 150 in a spirally wound state. The battery container 150 may be sealed by the sealing member 160.

이차 전지(1)는 리튬을 매개체로 사용하는 리튬 이차 전지일 수 있고, 분리막(140)과 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있다. 또한, 이차 전지(1)는 형태에 따라 코인, 버튼, 시트, 실린더, 편평, 각형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 도 1에 도시된 이차 전지(1)는 실린더형 이차 전지를 예시적으로 도시한 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The secondary battery 1 may be a lithium secondary battery using lithium as a medium, and may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the separator 140 and the type of electrolyte. In addition, the secondary battery 1 may be classified into a coin, a button, a sheet, a cylinder, a flat, a square, and the like according to its shape, and may be classified into a bulk type and a thin film type according to its size. The secondary battery 1 shown in FIG. 1 exemplarily shows a cylindrical secondary battery, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

양극(130)의 구조에 대해서는 도 2를 참조하여 하기에 설명하기로 한다.The structure of the anode 130 will be described below with reference to FIG. 2.

분리막(140)은 다공성을 가질 수 있고, 단일막 또는 2층 이상의 다중막으로 구성될 수 있다. 분리막(140)은 폴리머 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리비닐리덴 플루오라이드계, 폴리올레핀계 폴리머 등의 적어도 하나를 포함할 수 있다.Separation membrane 140 may have a porous, it may be composed of a single membrane or multiple layers of two or more layers. The separator 140 may include a polymer material and may include, for example, at least one of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyolefin, and the like.

음극(120), 양극(130), 및 분리막(140) 내에 함침된 전해질(미도시)은 비수성 용매(non-aqueous solvent)와 전해질 염을 포함할 수 있다. 상기 비수성 용매는 통상적인 비수성 전해액용 비수성 용매로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매 또는 비양성자성 용매를 포함할 수 있다. 상기 비수성 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다.An electrolyte (not shown) impregnated in the anode 120, the anode 130, and the separator 140 may include a non-aqueous solvent and an electrolyte salt. The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is used as a conventional non-aqueous solvent for non-aqueous electrolyte, and for example, carbonate solvent, ester solvent, ether solvent, ketone solvent, alcohol solvent or aprotic It may include a solvent. The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more may be appropriately adjusted according to the desired battery performance.

상기 전해질 염은 통상적인 비수 전해액용 전해질 염으로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어 A+B-의 구조식을 가지는 염일 수 있다.The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is used as a conventional electrolyte salt for nonaqueous electrolyte, and may be, for example, a salt having a structural formula of A + B .

여기에서, A+는 Li+, Na+, K+ 등의 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합을 포함하는 이온일 수 있다. 또한. B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, ASF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 - 등과 같은 음이온 또는 이들의 조합을 포함하는 이온일 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질 염은 리튬계염일 수 있고, 예를 들어 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할수 있다. 이러한 전해질 염은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Here, A + may be an ion including an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + or a combination thereof. Also. B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, ASF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, Or an ion such as C (CF 2 SO 2 ) 3 , or a combination thereof. For example, the electrolyte salt may be a lithium salt, for example LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x +1 SO 2 ) (C y F 2y +1 SO 2 ), where , x and y may be a natural number), LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 It may include one or two or more selected from the group consisting of. These electrolyte salts may be used alone or in combination of two or more thereof.

이 실시예의 변형된 예에 따르면, 분리막(140)이 생략되고 음극(120) 및 양극(130) 사이에 고체 전해질이 개재될 수 있다. 예를 들어, 고체 전해질로는 Li2SP2S5, Li2S-SiS2, Li2S-Ga2S3-GeS2, Li2S-Sb2S3-GeS2, Li2S-GeS2-P2S5, Li3.25Ge0.25P0.75S4, Li4 .2Ge0 .8Ga0 .2S4 등과 같은 황화물계 글래스 또는 글래스-세라믹과, (La,Li)TiO3(LLTO), Li5La3Ta2O12, Li6La2CaTa2O12, Li6La2Nb2O12(A=Ca, Sr), Li2Nd3TeSbO12, Li3BO2 .5N0 .5, Li9SiAlO8 등과 같은 산화물계 글래스 또는 글래스-세라믹과, Li1 + xAlxGe2 -x(PO4)3, Li1 + xTi2 - xAlx(PO4)3, Li0 .5Ti0 .5Zr1 .5(PO4)3, LiPON 등과 같은 인산염(phosphate)계 글래스 또는 글래스-세라믹 등을 포함할 수 있다.According to a modified example of this embodiment, the separator 140 may be omitted and a solid electrolyte may be interposed between the cathode 120 and the anode 130. For example, the solid electrolyte may be Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-Ga 2 S 3 -GeS 2 , Li 2 S-Sb 2 S 3 -GeS 2 , Li 2 S- GeS 2 -P 2 S 5, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4, Li 4 .2 Ge 0 .8 Ga 0 .2 S 4 sulfide-based glass or glass-like - and the ceramic, (La, Li) TiO 3 ( LLTO), Li 5 La 3 Ta 2 O 12, Li 6 La 2 CaTa 2 O 12, Li 6 La2Nb 2 O 12 (A = Ca, Sr), Li 2 Nd 3 TeSbO 12, Li 3 BO 2 .5 N 0 .5 , oxide glass or glass-ceramic such as Li 9 SiAlO 8 , Li 1 + x Al x Ge 2- x (PO 4 ) 3 , Li 1 + x Ti 2 - x Al x (PO 4 ) 3 , may include a ceramic - Li 0 .5 Ti 0 .5 Zr 1 .5 (PO 4) 3, phosphates (phosphate) or glass-based glass, such as LiPON.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 양극을 도시하는 개략적인 사시도 이다. 2 is a schematic perspective view illustrating a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 양극(130)은 양극 집전체(132) 및 음극 집전체(132) 상에 위치하는 양극 활물질층(134a)을 포함한다. 2, the positive electrode 130 includes a positive electrode current collector 132 and a positive electrode active material layer 134a positioned on the negative electrode current collector 132.

양극 집전체(132)는 얇은 전도성 호일일 수 있고, 예를 들어 전도성 물질을 포함할 수 있다. 양극 집전체(132)는, 예를 들어 알루미늄, 니켈, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또는, 양극 집전체(132)는 전도성 금속을 포함하는 폴리머로 구성될 수 있다. 또는, 양극 집전체(132)는 음극 활물질을 압축하여 형성될 수있다.The positive electrode current collector 132 may be a thin conductive foil, and may include, for example, a conductive material. The positive electrode current collector 132 may include, for example, aluminum, nickel, or an alloy thereof. Alternatively, the positive electrode current collector 132 may be made of a polymer including a conductive metal. Alternatively, the positive electrode current collector 132 may be formed by compressing the negative electrode active material.

양극 활물질층(134a)은, 예를 들어 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 사용할 수 있고, 리튬 이온을 가역적으로 삽입/탈리할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 양극 활물질은 리튬 함유 전이금속 산화물, 리튬함유 전이금속 황화물 등을 포함할 수 있고, 예를 들어 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - yCoyO2, LiCo1 - yMnyO2, LiNi1 - yMnyO2 (여기에서, 0=Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - zNizO4, LiMn2 - zCozO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, 및 LiFePO4 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer 134a may use, for example, a positive electrode active material for a lithium secondary battery, and may include a material capable of reversibly inserting / desorbing lithium ions. The positive electrode active material may include a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-containing transition metal sulfide, and the like, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 ( 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1 - y Co y O 2 , LiCo 1 - y Mn y O 2 , LiNi 1 - y Mn y O 2 (where 0 = Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2 - z Ni z O 4, LiMn 2 - z Co z O 4 ( may include herein, 0 <z <2), LiCoPO 4, LiFePO 4 and at least one of.

선택적으로, 양극 활물질은 활물질층 표면에 코팅층이 부가된 결합 구조를 사용하거나 또는 활물질과 코팅층을 갖는 화합물을 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드,코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 또한, 코팅층에 포함되는 코팅 원Optionally, the positive electrode active material may use a bonding structure in which a coating layer is added to the surface of the active material layer, or a compound having an active material and a coating layer. The coating layer may include at least one coating element compound selected from the group consisting of oxides of the coating elements, hydroxides, oxyhydroxides of the coating elements, oxycarbonates of the coating elements and hydroxycarbonates of the coating elements. The compounds constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. In addition, the coating circle included in the coating layer

소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Soro may be selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, and combinations thereof.

일 예에서, 양극 활물질층(134a)은 결정화층을 포함하고, 선택적으로 결정화 유도층을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 결정화 층은 LiCoO2층일 수 있고 결정화 유도층의 유도 결정화에 의해 결정화될 수 있다. 앞으로 설명을 간결하고 명확하게 하기 위해서 결정화층으로서 LiCoO2을 선택하여 기재하지만, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - yCoyO2, LiCo1 - yMnyO2, LiNi1 - yMnyO2 (여기에서, 0=Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - zNizO4, LiMn2 - zCozO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, 및 LiFePO4 중 적어도 어느 하나가 결정화층의 구성이 될 수 있다.In one example, the positive electrode active material layer 134a may include a crystallization layer, and may further include a crystallization inducing layer. Here, the crystallization layer may be a LiCoO 2 layer and may be crystallized by induction crystallization of the crystallization inducing layer. Forward to simplify their explanation and select LiCoO 2 as a crystallized layer to clarify the description, however, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMnO 2, LiMn 2 O 4, Li (Ni a Co b Mn c) O 2 (0 <a < 1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1 - y Co y O 2 , LiCo 1 - y Mn y O 2 , LiNi 1 - y Mn y O 2 ( Here, 0 = Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn At least any one of 2 - z Ni z O 4 , LiMn 2 - z Co z O 4 (here, 0 <Z <2), LiCoPO 4 , and LiFePO 4 may be a structure of the crystallization layer.

예를 들어, 양극 활물질층(134a)은 양극 집전체(132) 상의 결정화층, 결정화층 상의 결정화 유도층을 포함할 수 있다. 다른 예로, 양극 활물질층(134a)은 양극 집전체(132) 상의 결정화 유도층, 결정화 유도층 상의 결정화층을 포함할 수 있다.For example, the cathode active material layer 134a may include a crystallization layer on the cathode current collector 132 and a crystallization induction layer on the crystallization layer. As another example, the cathode active material layer 134a may include a crystallization inducing layer on the cathode current collector 132 and a crystallization layer on the crystallization inducing layer.

양극 활물질층(134a)이 양극 집전체(132) 상의 결정화층, 결정화층 상의 결정화 유도층으로 이루어진 경우, 결정화 유도층은 결정화층에 금속유도 결정화의 효과를 주면서도 리튬 이온의 이동에 방해가 되지 않는 두께로 선택될 수 있다. 상기 두께는 나노 사이즈로 선택될 수도 있다.When the positive electrode active material layer 134a is formed of a crystallization layer on the positive electrode current collector 132 and a crystallization induction layer on the crystallization layer, the crystallization induction layer does not interfere with the movement of lithium ions while providing the metal-induced crystallization effect to the crystallization layer. It can be chosen by thickness. The thickness may be selected in nano size.

또는, 리튬 이온이 자유롭게 이동할 수 있는 통로역할을 수행하는 패턴을 결정화 유도층에 형성할 수도 있다.Alternatively, a pattern may be formed in the crystallization inducing layer, which serves as a passage through which lithium ions may freely move.

예를 들어, 이러한 결정화 유도층은 유도 결정화를 위한 금속, 예컨대 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 양극 활물질층(134a)은 하기에 설명하는 금속 유도 결정화(metal induced crystallization, MIC) 방법에 의하여 형성된 층일 수 있다. 이와 같이 결정화 유도층이 금속을 포함하는 경우, 결정화층 상의 결정화 유도층은 금속 캡핑층으로 불리고, 양극 집전체(132)와 결정화층 사이에 개재된 결정화 유도층은 금속 개재층으로 불릴 수도 있다.For example, such a crystallization inducing layer may comprise at least any of metals for induction crystallization such as Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd or Pt It may include one. In this case, the cathode active material layer 134a may be a layer formed by a metal induced crystallization (MIC) method described below. As described above, when the crystallization inducing layer includes a metal, the crystallization inducing layer on the crystallization layer is called a metal capping layer, and the crystallization inducing layer interposed between the positive electrode current collector 132 and the crystallization layer may be referred to as a metal interlayer.

결정화 유도는 일반적인 열처리법를 비롯하여 급속가열 열처리법, 전기자기장 환경에서의 열처리, 레이져, 이온빔의 직접적인 주사에 의해서 이루어질 수 있다.Crystallization induction can be accomplished by direct heat scanning, laser and ion beam, rapid heat annealing, heat treatment in an electromagnetic field environment.

양극 활물질층(134a)은 결정질 LiCoO2 또는 결정질 LiCoO2과 비정질 LiCoO2의결합 구조를 포함할 수 있다. The positive electrode active material layer 134a may include a crystalline LiCoO 2 or a bonding structure of crystalline LiCoO 2 and amorphous LiCoO 2 .

또한, 양극 활물질층(134a)은 이 LiCoO2의 금속 유도 결정화를 유도하는 금속, 예를 들어 알루미늄을 포함할 수 있다. In addition, the positive electrode active material layer 134a may include a metal that induces metal induced crystallization of LiCoO 2 , for example, aluminum.

양극 활물질층(134a)은 소정의 결정면을 가지는 LiCoO2을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속 유도 결정화법에 의하여 결정화된 LiCoO2을 포함할 수 있다. The positive electrode active material layer 134a may include LiCoO 2 having a predetermined crystal plane, and for example, may include LiCoO 2 crystallized by a metal induced crystallization method.

도 3 및 도 4를 참조하면, 양극 집전체(132)를 제공하고, 양극 집전체(132)상에 결정화층(138)을 형성한다(S310).3 and 4, a positive electrode current collector 132 is provided and a crystallization layer 138 is formed on the positive electrode current collector 132 (S310).

양극 집전체(132)는 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 구리, 니켈, 티타늄, 금, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The positive electrode current collector 132 may include a conductive material, for example, may include a metal, and may include, for example, copper, nickel, titanium, gold, or an alloy thereof.

결정화층(138)은 비정질(amorphous) LiCoO2을 포함하거나 다결정 LiCoO2을포함할 수 있다. The crystallization layer 138 may include amorphous LiCoO 2 or may include polycrystalline LiCoO 2 .

결정화층(138)은 양극 집전체(132)와 전기 전도성이 유지되도록 적절한 범위의 두께를 가질 수 있다. The crystallization layer 138 may have a thickness in a suitable range to maintain electrical conductivity with the positive electrode current collector 132.

도 3 및 도 5을 참조하면, 결정화층(138) 상에 금속 캡핑층(125a)을 형성한다(S320).3 and 5, the metal capping layer 125a is formed on the crystallization layer 138 (S320).

금속 캡핑층(125a)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 금속 캡핑층(125a)은 가열 증발법, 스퍼터링(Sputtering) 등의 물리적 기상 증착법, 또는 PECVD 및 LPCVD 등의 화학적 기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 금속 캡핑층(125a)은 결정화층에 금속유도 결정화의 효과를 주면서도 리튬 이온의 이동에 방해가 되지 않는 두께로 선택될 수 있다. 상기 두께는 나노 사이즈로 선택될 수도 있다. 또는, 리튬 이온이 자유롭게 이동할 수 있는 통로역할을 수행하는 패턴을 금속 캡핑층(125a)에 형성할 수도 있다The metal capping layer 125a may include at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, or Pt. The metal capping layer 125a may be formed using physical vapor deposition such as heat evaporation, sputtering, or chemical vapor deposition such as PECVD and LPCVD. The metal capping layer 125a may be selected to have a thickness that does not interfere with the movement of lithium ions while giving an effect of metal induced crystallization to the crystallization layer. The thickness may be selected in nano size. Alternatively, a pattern may be formed in the metal capping layer 125a that serves as a passage through which lithium ions can move freely.

도 3 및 도 6을 참조하면, 금속 캡핑층(125a)에 의한 금속 유도 결정화에 따라 결정화층(138)을 결정화하여 결정화된 양극 활물질층(134a, 도 2 참조)을 얻는다(S330).3 and 6, the crystallization layer 138 is crystallized according to metal induced crystallization by the metal capping layer 125a to obtain a crystallized cathode active material layer 134a (see FIG. 2) (S330).

상기 양극 활물질층을 형성하는 단계는 결정화층(138) 및 금속 캡핑층(125a)을 열처리하여 수행될 수 있다. The forming of the cathode active material layer may be performed by heat-treating the crystallization layer 138 and the metal capping layer 125a.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(1)의 양극(130)을 제조하는방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8 내지 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 양극(130)을 제조하는 방법을 공정 별로 도시하는 단면도들이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the positive electrode 130 of the secondary battery 1 according to another embodiment of the present invention. 8 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the positive electrode 130 of the secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8를 참조하면, 양극 집전체(132)를 제공하고, 양극 집전체(132)상에 금속 개재층(126a)을 형성한다(S410). 금속 개재층(126a)은 상술한 금속 캡핑층(125a)과 동일하거나 유사할 수 있다.7 and 8, the positive electrode current collector 132 is provided, and a metal interlayer 126a is formed on the positive electrode current collector 132 (S410). The metal interlayer 126a may be the same as or similar to the metal capping layer 125a described above.

도 7 및 도 9을 참조하면, 금속 개재층(126a) 상에 결정화층(127a)을 형성한다(S420). 결정화층(127a)은 비정질(amorphous) LiCoO2을 포함하거나 다결정 LiCoO2을 포함할 수 있다. 결정화층(127a)은 상술한 결정화층(138)과 동일하거나 유사할 수 있다.7 and 9, the crystallization layer 127a is formed on the metal interlayer 126a (S420). The crystallization layer 127a may include amorphous LiCoO 2 or may include polycrystalline LiCoO 2 . The crystallization layer 127a may be the same as or similar to the crystallization layer 138 described above.

도 7 및 도 10를 참조하면, 금속 개재층(126a)에 의한 금속 유도 결정화에 따라 결정화층(127a)을 결정화하여 양극 활물질층(134a, 도 2 참조)을 형성한다(S430).7 and 10, the crystallization layer 127a is crystallized according to the metal induced crystallization by the metal interlayer 126a to form the cathode active material layer 134a (see FIG. 2) (S430).

상기 양극 활물질층을 형성하는 단계는 결정화층(127a)을 열처리하여 수행될 수 있다. 열처리 온도 및 분위기는 전술한 도 3 내지 도 6의 실시예를 참조할 수 있다. The forming of the cathode active material layer may be performed by heat-treating the crystallization layer 127a. The heat treatment temperature and the atmosphere may refer to the above-described embodiment of FIGS. 3 to 6.

도 11는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 양극 활물질층의 X선 회절시험결과이다. 도 11는 금속 유도 결정화 층이 없는 경우에 (a)열처리를 하지 않은 경우이고, (b) 약 500℃에서 약 60분 동안 열처리를 수행한 경우이고, (c) 약 600℃에서 약 60분 동안 열처리를 수행한 경우이다. 도 11의 그래프로부터 금속 유도 결정화 층이 없는 경우 열처리만으론 결정질의 피크가 나타나지 않음을 확인할 수 있다.11 is an X-ray diffraction test result of the positive electrode active material layer prepared according to an embodiment of the present invention. Figure 11 shows the absence of a metal induced crystallization layer (a) without heat treatment, (b) heat treatment for about 60 minutes at about 500 ℃, (c) for about 60 minutes at about 600 ℃ This is the case when heat treatment is performed. From the graph of FIG. 11, it can be seen that there is no crystalline peak only by heat treatment when there is no metal induced crystallization layer.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따라 약 한 시간 동안, 금속 캡핑층을 포함하여 제조된 양극 활물질층의 X선 회절시험결과이다. 12 is an X-ray diffraction test result of the positive electrode active material layer prepared including the metal capping layer for about one hour according to one embodiment of the present invention.

(a)는 금속 유도 결정화를 수행하기 전의 경우이고, (b)는 약 300℃에서, (c)는 약 400℃에서, (d)는 약 500℃에서, (e)는 약 600℃에서 약 한시간동안 금속 유도 결정화를 수행한 경우이다. 종래 기술에 의하면 800℃이상에서 24시간 이상 열처리가 필요하여 고온 장시간 열처리에 따른 입자 조대화, 정확하고 균일한 조성 및 불순물 감소를 위한 공정조건 제어가 필요하다는 문제점이 있었으나, (e)의 결과로부터, 본 발명의 일 실시예에 따라 금속 유도 결정화층이 있는 경우엔 종래보다 비교적 낮은 온도 및 짧은 시간 동안에서도 양극 활물질을 얻을 수 있음을 알 수 있다. (a) is prior to performing metal induced crystallization, (b) at about 300 ° C., (c) at about 400 ° C., (d) at about 500 ° C., and (e) at about 600 ° C. When metal induced crystallization is performed for one hour. According to the prior art, the heat treatment is required for more than 24 hours at 800 ° C. or higher, so that the coarsening of particles according to the high temperature long time heat treatment, the accurate and uniform composition, and the control of the process conditions for reducing the impurities are necessary. In the case of the metal-induced crystallization layer according to an embodiment of the present invention, it can be seen that a cathode active material can be obtained even at a relatively low temperature and a short time than in the related art.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 약 2시간동안, 금속 캡핑층을 포함하여 제조된 양극 활물질층의 X선 회절시험결과이다. FIG. 13 is an X-ray diffraction test result of a positive electrode active material layer including a metal capping layer for about 2 hours according to one embodiment of the present invention.

(a)는 금속 유도 결정화를 수행하기 전의 경우이고, (b)는 약 300℃에서, (c)는 약 400℃에서, (d)는 약 500℃에서, (e)는 약 600℃에서 약 두 시간동안 금속 유도 결정화를 수행한 경우이다.(a) is prior to performing metal induced crystallization, (b) at about 300 ° C., (c) at about 400 ° C., (d) at about 500 ° C., and (e) at about 600 ° C. In this case, metal induced crystallization was performed for two hours.

(d)와 (e)의 결과로부터, 도 12과 비교하였을 때, 공정시간이 두 배가 된 경우 더 낮은 온도에서 결정화를 이룰 수 있음을 알 수 있다. From the results of (d) and (e), it can be seen that when compared to FIG. 12, crystallization can be achieved at a lower temperature when the process time is doubled.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 약 1시간동안, 금속 개재층을 포함하여 제조된 양극 활물질층의 X선 회절시험결과이다. 14 is an X-ray diffraction test result of the positive electrode active material layer prepared including the metal intervening layer for about 1 hour according to one embodiment of the present invention.

(a)는 금속 유도 결정화를 수행하기 전의 경우이고, (b)는 약 300℃에서, (c)는 약 400℃에서, (d)는 약 500℃에서, (e)는 약 600℃에서 약 두 시간 동안 금속 유도 결정화를 수행한 경우이다.(a) is prior to performing metal induced crystallization, (b) at about 300 ° C., (c) at about 400 ° C., (d) at about 500 ° C., and (e) at about 600 ° C. When metal induced crystallization was performed for two hours.

(e)의 결과로부터, 금속 캐핑층 뿐만 아니라 금속 개재층의 경우에도 역시 비교적 낮은 온도 및 짧은 시간 동안에서도 양극 활물질을 얻을 수 있음을 알 수 있다.From the result of (e), it can be seen that not only the metal capping layer but also the metal intervening layer can obtain a positive electrode active material even at a relatively low temperature and for a short time.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical spirit of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and the technical spirit of the present invention may be variously substituted, modified, and changed within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1: 이차 전지 125: 금속 캡핑층
126: 금속 개재층 130: 양극
132: 양극 집전체 134a: 양극 활물질층
140: 분리막 150: 전지 용기
160: 봉입 부재 138: 결정화층
1: Secondary Battery 125: Metal Capping Layer
126: metal interlayer 130: anode
132: positive electrode current collector 134a: positive electrode active material layer
140: separator 150: battery container
160: encapsulation member 138: crystallization layer

Claims (10)

양극 집전체 상에 결정화층 및 결정화 유도층을 포함하는 적층 구조를 형성하는 단계; 및
상기 결정화 유도층에 의한 유도 결정화를 이용하여 상기 결정화층을 결정화하는 단계;를 포함하고,
상기 형성하는 단계는,
리튬 이온이 상기 결정화 유도층을 통과할 수 있도록 적층 구조를 형성하는 이차 전지용 양극의 제조 방법.
Forming a stacked structure including a crystallization layer and a crystallization inducing layer on the positive electrode current collector; And
Crystallizing the crystallization layer using induction crystallization by the crystallization inducing layer;
The forming step,
A method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery, forming a laminated structure so that lithium ions can pass through the crystallization inducing layer.
제 1 항에 있어서,
상기 결정화하는 단계는,
상기 결정화층 및 상기 결정화 유도층을 열처리하여, 상기 결정화층을 결정화하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 1,
The crystallization step,
And the crystallization layer is crystallized by heat-treating the crystallization layer and the crystallization inducing layer.
제 1 항에 있어서,
상기 결정화층은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2 (여기에서, 0=Y<1), Li(NiaCobMnc)O4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, 및 LiFePO4 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 이차 전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 1,
The crystallization layer is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1-y Co y O 2 , LiCo 1-y Mn y O 2 , LiNi 1-y Mn y O 2 (where 0 = Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 (herein, 0 <Z <2), LiCoPO 4, LiFePO 4 and the method of producing a secondary battery, a positive electrode including at least one of a.
제 1 항에 있어서,
상기 결정화 유도층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 또는 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 이차 전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 1,
The crystallization inducing layer is Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd or Pt, a method for producing a positive electrode for secondary batteries .
제 1 항에 있어서,
상기 적층 구조를 형성하는 단계는,
상기 양극 집전체 상에 상기 결정화층을 형성하는 단계; 및
상기 결정화층 상에 상기 결정화 유도층을 형성하는 단계를 포함하는, 이차전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming the laminated structure,
Forming the crystallization layer on the positive electrode current collector; And
Forming the crystallization induction layer on the crystallization layer, the manufacturing method of the positive electrode for a secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 적층 구조를 형성하는 단계는,
상기 양극 집전체 상에 상기 결정화 유도층을 형성하는 단계; 및
상기 결정화 유도층 상에 상기 결정화층을 형성하는 단계를 포함하는, 이차전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming the laminated structure,
Forming the crystallization inducing layer on the positive electrode current collector; And
Forming the crystallization layer on the crystallization induction layer, a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 따라 형성된 이차 전지용 양극을 포함하는, 이차 전지.The secondary battery containing the positive electrode for secondary batteries formed according to the manufacturing method of any one of Claims 1-6. 양극 집전체; 및
상기 양극 집전체 상에 배치되고, 결정화층 및 결정화 유도층을 포함하는 양극 활물질층;을 포함하고,
상기 양극 활물질층 내 상기 결정화층은 상기 결정화 유도층에 의한 유도 결정화에 의해 결정화되고,
상기 양극 활물질층 내 상기 결정화 유도층은 리튬 이온이 통과할 수 있도록 형성되는, 이차 전지용 양극.
A positive electrode current collector; And
And a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector and including a crystallization layer and a crystallization inducing layer.
The crystallization layer in the positive electrode active material layer is crystallized by induction crystallization by the crystallization induction layer,
The crystallization induction layer in the positive electrode active material layer is formed so that lithium ions can pass, the positive electrode for a secondary battery.
제 8 항에 있어서,
상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에 배치되는 상기 결정화층, 및 상기 결정화층 상에 배치되는 상기 결정화 유도층을 포함하는, 이차 전지용 양극.
The method of claim 8,
The cathode active material layer includes the crystallization layer disposed on the cathode current collector, and the crystallization induction layer disposed on the crystallization layer.
제 8 항에 있어서,
상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에 배치되는 상기 결정화 유도층, 및 상기 결정화 유도층 상에 배치되는 상기 결정화층을 포함하는, 이차 전지용 양극.

The method of claim 8,
The cathode active material layer includes the crystallization inducing layer disposed on the cathode current collector, and the crystallization layer disposed on the crystallization inducing layer.

KR1020130079722A 2013-07-08 2013-07-08 Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same KR102069371B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130079722A KR102069371B1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130079722A KR102069371B1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150006218A KR20150006218A (en) 2015-01-16
KR102069371B1 true KR102069371B1 (en) 2020-01-22

Family

ID=52569680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130079722A KR102069371B1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Cathode structure for secondary battery and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102069371B1 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495674B1 (en) * 2003-06-25 2005-06-16 한국과학기술연구원 A cathode thin film for all solid state battery, preparation method thereof, and lithium thin film battery using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150006218A (en) 2015-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6288716B2 (en) Method for producing sulfide solid electrolyte material
TWI429132B (en) Layer-layer lithium rich complex metal oxides with high specific capacity and excellent cycling
TWI397205B (en) Positive electrode materials for high discharge capacity lithium ion batteries
KR20190051862A (en) Lithium manganese-based positive electrode active material having spinel structure, positive electrode and lithium secondary battery including the same
EP2270901A1 (en) Method for regulating terminal voltage of cathode during overdischarge and cathode active matrial for lithium secondary battery
JP2013534027A (en) Lithium-ion battery with amorphous electrode material
KR20130098372A (en) Metal halide coatings on lithium ion battery positive electrode materials and corresponding batteries
KR20120099375A (en) Metal oxide coated positive electrode materials for lithium-based batteries
US10003073B2 (en) Electrode and nonaqueous electrolyte battery
JP2016035900A (en) Non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US9831492B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack
KR20150030759A (en) Doped nickelate compounds
JP2009064732A (en) Electrode active material, and lithium secondary battery using the same
US20130149609A1 (en) Lithium metal oxides with multiple phases and stable high energy electrochemical cycling
KR20170025874A (en) Lithium secondary battery and operating method thereof
WO2016021684A1 (en) Positive electrode and secondary battery using same
JP5997087B2 (en) Method for producing positive electrode material for lithium secondary battery
US11600820B2 (en) High voltage positive electrode active material including lithium manganese-based oxide and method for producing the same
JP5634362B2 (en) Electrode active material and method for producing the same
KR102147364B1 (en) Metal Doped-Positive Active Material for High Voltage
CN113764656A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery
CN106558694B (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2013129376A1 (en) Active material for non-aqueous electrolyte secondary cell, electrode for non-aqueous electrolyte secondary cell, non-aqueous electrolyte secondary cell, and method for producing active material for non-aqueous electrolyte secondary cell
KR101567884B1 (en) Anode structure for secondary battery and method of manufacturing the same
JP2020513653A (en) Active material for positive electrode of battery cell, positive electrode and battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant