KR20140095999A - 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극 활물질 슬러리에 관한 것으로, 구체적으로 4.0㎡/g 이하의 비표면적을 가지는 인조흑연 및 10㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 탄소계 물질을 포함함으로써, 분산성이 향상된 음극 활물질, 상기 음극 활물질을 이용하여 제조된 충,방전율이 향상된 음극, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.

Description

리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극{ANODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND ANODE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극에 관한 것으로, 보다 구체적으로 비표면적이 작은 인조흑연과 비표면적이 큰 탄소계 물질을 함께 포함하는 음극 활물질, 및 이를 포함하는 음극에 관한 것이다.
최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 이들의 전력원으로 에너지 밀도가 높은 경량의 리튬 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
리튬 이차전지는 리튬 이온이 음극 및 양극에서 삽입 및 탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기적 에너지를 생성한다. 따라서, 리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 음극 및 양극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조한다. 상기 음극 및 양극은 임의의 첨가제와 각각의 전극 활물질을 혼합하여 전극용 슬러리를 제조하고, 이를 전극 집전체 상에 도포한 다음, 건조시켜 제조한다.
상기 리튬 이차전지는 유기 전해액을 사용하기 때문에 기존의 알칼리 수용액을 이용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 보이는 높은 에너지 밀도를 나타낸다.
한편, 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 - xCoxO2 (0<x<1)등의 복합 금속 산화물들을 들 수 있다.
리튬 이차전지의 음극 활물질로는 최근까지 리튬 금속을 사용하였다. 하지만, 덴드라이트 (dendrite) 형성으로 인한 전지 단락의 발생으로 폭발의 위험성이 있다고 알려지면서, 리튬 금속 대신 탄소계 활물질로 대체되고 있다.
상기 탄소계 활물질로는 소프트카본 및 하드카본과 같은 비결정질계 탄소와, 이론 한계 용량이 372 ㎃h/g으로 높은 천연흑연(graphite) 또는 인조흑연과 같은 결정질계 탄소가 있다.
상기 비결정질계 탄소는 용량은 큰 반면에, 충방전 과정에서 비가역성이 크다는 단점이 있고, 상기 결정질계 탄소, 예를 들면 천연흑연은 수명 열화가 심하다는 단점이 있다.
종래 비결정질계 탄소인 하드카본과 결정질계 탄소인 천연흑연을 물리적으로 혼합하여 수명 열화가 개선된 음극 활물질을 제조하는 방법이 제안되었다. 하지만, 상기 방법의 경우, 결정질계 탄소의 함량이 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 40중량%를 초과하는 경우, 리튬 이차전지의 수명이 여전히 감소하는 문제가 있다.
이에, 최근 천연흑연을 개량한 비표면적이 큰 소수성 인조흑연을 이용하는 방법이 시도되고 있다.
하지만, 소수성의 인조흑연은 N-메틸-피롤리돈과 같은 유기용매가 아닌 수계 활물질 슬러리 내에서는 분산성이 매우 낮아, 원하는 수준의 전지의 물성 특성을 얻기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 음극 활물질의 분산성을 개선하기 위한 신규한 구성의 음극 활물질의 개발이 시급하다.
본 발명은 분산성이 향상된 음극 활물질 및 이를 포함하는 수계 음극 활물질 슬러리를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 음극 활물질 슬러리를 이용하여 수명 특성이 개선된 전극 및 그 전극을 구비한 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면,
4.0㎡/g 이하의 비표면적을 가지는 인조흑연, 및 10㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질을 제공한다.
또한, (a) 상기 음극 활물질, (b) 바인더 수지, 및 (c) 극성 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리를 제공한다.
아울러, 상기 음극 활물질 슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극을 제공한다.
나아가, 상기 음극, 양극, 분리막 및 리튬염이 용해되어 있는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 비표면적이 작은 소수성 인조흑연과 비표면적이 큰 탄소계 물질을 혼합한 음극 활물질을 이용하여 수계 시스템 내에서의 분산성이 높은 음극 활물질 슬러리를 제조할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 충,방전율 특성이 향상된 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비에 따른 다양한 음극 활물질의 분산성 측정(TG) 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따른 탄소계 물질의 비표면적에 따른 다양한 음극 활물질의 분산성 측정(TG) 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 3에 따른 이차전지의 충,방전율 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 4.0㎡/g 이하의 비표면적을 가지는 인조흑연 및 10㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 탄소계 물질을 포함하는 음극 활물질(a)을 제공한다.
구체적으로, 상기 인조흑연은 1.0㎡/g 내지 4.0㎡/g의 비표면적을 가지는 소수성의 인조흑연을 사용할 수 있다.
상기 소수성 인조흑연은 수계의 음극 활물질 슬러리 내에서는 분산성이 매우 낮아, 원하는 수준의 이차전지의 물성 특성을 얻기 어려울 수 있다. 그러나, 상기 범위의 비표면적을 갖는 인조흑연을 특정 비표면적을 갖는 탄소계 물질과 함께 사용하는 경우, 수계의 음극 활물질 슬러리 내에서 인조흑연의 분산성을 높일 수 있다. 그 결과, 고점도 믹싱을 통해 균일한 음극 활물질 슬러리를 제조할 수 있다. 따라서, 이차전지 적용시 충, 방전율(C-rate) 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 탄소계 물질은 비표면적이 10㎡/g 이상, 바람직하게는 10㎡/g 내지 100㎡/g, 더욱 바람직하게는 10㎡/g 내지 20㎡/g인 물질을 사용할 수 있다. 만약, 상기 탄소계 물질의 비표면적이 상기 범위 미만인 경우에는 수계 시스템 내에서 인조흑연의 분산성 개선이 어렵고, 탄소계 물질의 비표면적이 상기 범위를 초과하는 경우에는 종래 기술과 마찬가지로 리튬 이차전지의 초기 효율 감소와 저장 및 수명 성능이 저하될 수 있다. 구체적으로, 탄소계 물질의 비표면적이 필요 이상으로 크게되면, 용매(물)가 과량 사용되어 음극 활물질 슬러리 내의 고형분 함량이 낮아질 수 있다.
이는 전극으로 제조시 물이 증발하고도 남은 부분들이 많아져 전극의 균일성 저하를 야기하며, 비표면적이 큰 탄소계 물질을 결합하기 위해 많은 양의 바인더를 필요로 할 수 있다. 그러나 만약, 바인더 함량이 미비할 경우 전극의 접착 강도가 저하될 수 있다. 이 경우, 이차전지의 첫 번째 충전 시 SEI 층의 형성이 불충분할 수 있으며, 이로 인해, 이차전지의 효율, 방전용량 및 수명 특성 열화를 초래할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인조흑연 및 탄소계 물질의 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-Teller; BET)법으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 기공분포 측정기(Porosimetry analyzer; Bell Japan Inc, Belsorp-II mini)를 사용하여 질소 가스 흡착 유통법에 의해 BET 6 점법으로 측정할 수 있다.
상기 탄소계 물질로는 탄소나노튜브, 인편상 천연 흑연 및 표면이 비정질 탄소로 코팅된 인편상 천연 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 음극 활물질에 있어서, 상기 인조흑연과 탄소계 물질은 7:3 내지 5:5의 (중량)비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 탄소계 물질의 함량 비율이 3 미만, 즉 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 30 중량% 미만인 경우 분산성 개선 효과가 미비하여, 전지의 충,방전율 개선 효과를 기대할 수 없고, 탄소계 물질의 함량 비율이 5 초과, 즉 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 50 중량%를 초과한 경우 전지의 초기 효율 및 용량이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 음극 활물질, (b) 바인더 수지, 및 (c) 극성 용매를 포함하는 음극 활물질 슬러리를 제공한다.
이때, 상기 극성 용매로는 물을 잔량 사용할 수 있다.
상기 음극 활물질은 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 약 40 내지 50 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 만약, 상기 음극 활물질의 함량이 40 중량% 미만인 경우 슬러리 전체 함량 중에 물의 함량이 많아서 전극 형성이 원활하지 않을 뿐만 아니라, 수분이 증발하면서 전극 표면에 기포가 기화한 자국이 남을 수 있다. 음극 활물질 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 점도가 높아 바인더 등이 용이하게 분산되지 않을 뿐만 아니라, 다이 코터 (die coater)의 다이 필터가 막히는 현상이 발생할 수 있다.
상기 바인더 수지는 음극 제조 시 사용 가능한 수계 바인더라면 크게 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 아크릴 고무 등의 고무계 바인더와, 히드록시에틸셀룰로즈 및 카르복시메틸셀룰로오즈 등의 고분자 수지를 들 수 있으며, 특별히 카르복시메틸셀룰로오즈 또는 스티렌-부타디엔 고무를 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지는 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 약 30 중량% 이하, 구체적으로 10 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 만약, 바인더 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 전극의 접착력이 감소하며, 전극의 충,방전 반복 시에 스웰링 (swelling)이 커진다. 반면에, 바인더 함량이 30 중량%를 초과하는 경우에는 바인더에 의한 저항이 증가하여 전극의 전기전도도가 감소하고, 전지의 초기 효율 감소 및 출력 특성이 감소할 수 있다.
상기 본 발명의 음극 활물질 슬러리는 첨가제로 옥살산 등을 추가로 사용할 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 음극 활물질 슬러리를 적당한 두께와 길이의 음극 집전체 상에 도포하거나 또는 활물질 슬러리를 필름 형상으로 형성하여 제조한 음극을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 음극과, 양극, 분리막 및 리튬염이 용해되어 있는 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 양극은 양극활물질을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조하는 단계에 의해 제조된다. 이때, 상기 양극활물질은 일반적인 이차전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 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, LiFePO4 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한 상기 양극활물질로 리튬 망간계 산화물, 예컨대 Li1 + aMn2 - aO4 (여기서, 0≤a≤ 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2, LiMn2 - aMaO2 (여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, 0.01≤a≤0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임) 등을 포함할 수도 있다.
상기 분리막은 폴리에틸렌 세퍼레이터, 폴리프로필렌 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
상기 리튬염으로는 비제한적인 예로 LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlCl4, LiClO4, CF3SO3Li, C4F9SO3Li, CF3COOLi, (CF3CO)2NLi, (CF3SO2)2NLi 또는 (C2F5SO2)NLi 등을 들 수 있다.
상기 전해질로는 이차전지 제조시 사용 가능한, 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 리튬 이온 이차전지는 각종 전자제품의 전원으로 사용될 수 있다. 예를 들어 휴대용 전화기, 핸드폰, 게임기, 휴대용 텔레비젼, 노트북 컴퓨터, 계산기 등에 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
(실시예 1)
비표면적이 2㎡/g인 인조흑연과, 비표면적이 10㎡/g인 인편상 천연흑연을 상대적인 중량비 7:3으로 혼합하여 음극 활물질을 제조하였다.
이어서, 제조된 음극 활물질 (46g), SBR 바인더 (20g) 및 증류수를 혼합하여 고형분 함량이 46%인 음극 활물질 슬러리를 제조하였다.
그 다음으로, 상기 음극 활물질 슬러리를 구리 호일에 도포하고 130℃에서 10분 동안 건조하여 음극을 제조하였다.
그 다음으로, Al 호일에 상에 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)을 코팅하여 양극으로 하고, 상기 음극과 양극 사이에 세퍼레이터 (Tonen사의 E16MMS)와 에틸렌 카보네이트(EC)와 디메틸 카보네이트(DMC)를 1:1 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(실시예 2)
상기 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비를 상대적인 중량비 6:4로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(실시예 3)
상기 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비를 상대적인 중량비 5:5로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(실시예 4)
비표면적이 2㎡/g인 인조흑연과, 비표면적이 20㎡/g인 인편상 천연흑연을 상대적인 중량비 5:5로 혼합하여 음극 활물질을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(비교예 1)
비표면적이 0.6㎡/g인 인조흑연만으로 이루어진 음극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 포함하는 음극과, 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(비교예 2)
상기 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비를 상대적인 중량비 8:2로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(비교예 3)
상기 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비를 상대적인 중량비 4:6으로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(비교예 4)
비표면적이 2㎡/g인 인조흑연과, 비표면적이 3㎡/g인 인편상 천연흑연을 상대적인 중량비 5:5로 혼합하여 음극 활물질을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(비교예 5)
비표면적이 2㎡/g인 인조흑연과, 비표면적이 5㎡/g인 인편상 천연흑연을 상대적인 중량비 5:5로 혼합하여 음극 활물질을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질과, 이를 포함하는 음극 및 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.
(실험예 1: 탄소계 물질 함량에 따른 분산성 측정)
상기 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각각의 음극 활물질 슬러리를 제조하여 20mL 크기의 초자에 담아 상온에서 일주일 동안 보관한 후 상등액을 각각 3mL 추출한 다음 용매를 증발시킨 후, TGA를 이용하여 고형분 무게를 측정하였다. 상기 측정은 3번씩 진행되었고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본원 실시예 1 내지 3과 같이 소수성 인조흑연에 탄소계 물질을 30% 내지 50%의 양으로 첨가하여 혼합한 음극 활물질을 사용한 경우, 용매 증발 후 남은 고형분 중량이 약 1g 내지 1.35g인 반면, 비교예 1과 같이 인조흑연이 100%인 경우 고형분 중량이 약 0.8g 정도 였고, 비교예 2와 3과 같이 탄소계 물질이 각각 20% 및 60% 사용한 경우 고형분 중량이 약 0.8g 내지 0.9g으로, 본원 실시예 1 내지 3에 비해 고형분 중량이 약 20% 내지 50%까지 현저히 낮음을 확인할 수 있다.
이는 본원 실시예 1 내지 3과 같이 소수성 인조흑연과 비표면적이 10 ㎡/g 이상인 탄소계 물질의 특정 혼합비를 적용함으로써, 소수성 인조흑연의 분산성이 개선되어 용매 증발 후에도 남은 고형분 함량이 증대되었음을 알 수 있다.
(실험예 2: 탄소계 물질의 비표면적(BET)에 따른 분산성 측정)
상기 실시예 3과 4, 및 비교예 4와 5에서 제조된 각각의 음극 활물질 슬러리를 제조하여 20mL 크기의 초자에 담아 상온에서 일주일 동안 보관한 후 상등액을 각각 3mL 추출한 다음 용매를 증발시킨 후, TGA를 이용하여 고형분 무게를 측정함으로써, 수계 시스템 내에서 인조흑연의 분산성 향상 정도를 파악하였다. 상기 측정은 3번씩 진행되었고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 4 및 5와 같이, 비표면적(BET)이 3㎡/g, 5㎡/g인 탄소계 물질을 사용하는 경우 수계 내에서 인조흑연의 분산성을 충분히 개선할 수 없으므로 용매 증발 후 남은 고형분 함량이 본원 실시예 1과 2에 비해 상대적으로 감소하였음을 알 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본원 실시예 3과 4와 같이 소수성 인조흑연에 비표면적이 10㎡/g 및 20㎡/g인 탄소계 물질을 50:50으로 첨가하여 혼합한 음극 활물질을 사용한 경우, 용매 증발 후 남은 고형분 중량이 약 1.25g 내지 1.35g인 반면, 비교예 4와 같이 탄소계 물질의 비표면적이 3㎡/g으로 너무 작은 경우, 용매 증발 후 남은 고형분 중량이 약 0.6g 정도 밖에 되지 않았다. 또한, 탄소계 물질의 비표면적이 5㎡/g인 비교예 5의 경우 비교예 4에 비해 고형분 중량이 증가하였으나, 1.0㎡/g으로 여전히 실시예에 비해 현저히 떨어짐을 알 수 있었다.
(실험예 3: 충,방전율 측정)
상기에서 제조된 실시예 1 내지 3과 비교예 1에서 제조된 각각의 코인형 반쪽전지들을 상온에서 0.005V에서 1.5V의 전압 범위에서 충,방전을 하여 특성을 비교하였다. 충전은 모두 0.1 C-레이트(rate)로 하고, 방전은 0.1C로부터 10.0C까지 전류를 높여가며 평가하였다. 충전은 CCCV mode 이며, 0.005C의 값을 가질 때까지 0.005V로 CV 충전을 하였으며, 방전은 CC mode로 0.5V까지 방전하였다.
도 3에서와 같이, 10 C-rate에서 실시예 1 내지 3의 전지는 약 95% 이상인 반면, 비교예 1의 전지는 94% 이하로 낮았다.
이로부터 본 발명에 따른 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지의 충,방전율 특성은 월등히 우수함을 확인할 수 있다.
이는 본 발명의 일 실시예에 따라 비표면적이 작은 소수성 인조흑연과 비표면적이 큰 탄소계 물질을 혼합하여 사용함으로써, 수계 음극 활물질 슬러리 내에서 인조흑연의 높은 분산성을 유도할 수 있으며, 이로 인해 균일한 음극 활물질 슬러리 제조로 인해 야기 된 것임을 예측할 수 있다.

Claims (13)

  1. 4.0㎡/g 이하의 비표면적을 가지는 인조흑연, 및
    10㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인조흑연의 비표면적은 1.0㎡/g 내지 4.0㎡/g인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소계 물질의 비표면적은 10㎡/g 내지 100㎡/g인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄소계 물질의 비표면적은 10㎡/g 내지 20㎡/g인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 탄소나노튜브, 천연흑연 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 인조흑연과 탄소계 물질의 혼합비(중량비)는 7:3 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  7. (a) 청구항 1에 기재된 음극 활물질, (b) 바인더 수지, 및 (c) 극성 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 음극 활물질은 상기 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 40 내지 50 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴 고무, 히드록시에틸셀룰로즈 및 카르복시메틸셀룰로오즈로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 바인더 수지는 음극 활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 10 내지 30 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 극성 용매는 물인 것을 특징으로 하는 음극 활물질 슬러리.
  12. 청구항 7에 기재된 음극 활물질 슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
  13. 음극, 양극, 분리막 및 리튬염이 용해되어 있는 전해질을 포함하며,
    상기 음극은 청구항 12에 기재된 음극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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