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KR101430733B1 - Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same Download PDF

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KR101430733B1
KR101430733B1 KR1020140023668A KR20140023668A KR101430733B1 KR 101430733 B1 KR101430733 B1 KR 101430733B1 KR 1020140023668 A KR1020140023668 A KR 1020140023668A KR 20140023668 A KR20140023668 A KR 20140023668A KR 101430733 B1 KR101430733 B1 KR 101430733B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
natural graphite
graphite particles
amorphous
particles
spherical natural
Prior art date
Application number
KR1020140023668A
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Korean (ko)
Inventor
이성만
박윤수
Original Assignee
강원대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

Provided are a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a preparing method of the same, and a lithium secondary battery including the same comprising a spherical natural graphite particles containing spherical natural graphite particles assembled with flaky natural graphite fragments which are rolled with pieces in cabbage shapes or random shapes; and non-crystalline or quasi crystalline carbon. A gap between the flaky natural graphite fragments exists on the surface part and the inside of the spherical natural graphite particles. The non-crystal or quasi crystalline carbon is coated on the spherical natural graphite particles and exists in the gap to keep the gaps on the surface part and the inside of the spherical natural graphite particles.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery, a method for producing the negative active material, and a lithium secondary battery including the same. [0001] The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery,

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

현재 리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 결정질 흑연 재료가 사용되고 있다. 결정질 흑연의 경우 인조흑연과 천연흑연으로 나뉜다. 상기 인조흑연은 통상 탄소 전구체를 불활성 분위기 하에서 약 2800℃ 이상의 고온에서 가열 탄화하여 불순물 제거 및 흑연화 과정을 통해 얻어지기 때문에 제조비용이 높아 최근에는 천연흑연의 사용이 증가하고 있다. At present, a crystalline graphite material is used as an anode active material of a lithium secondary battery. Crystalline graphite is divided into artificial graphite and natural graphite. Since the artificial graphite is generally obtained by carbonizing the carbon precursor under an inert atmosphere at a high temperature of about 2800 DEG C or higher to remove impurities and graphitizing the carbon precursor, the use of natural graphite is increasing.

인편상 천연흑연 입자를 음극 활물질로 사용하는 경우 입자 형상의 비등방적 특성으로 인해 전극 제조시 슬러리 도포의 균일성이 저하되고, 인편상 흑연입자가 압연 및 프레스압에 의해 집전체를 따라 배향되어 전지의 특성이 크게 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 현재 상용화되어 있는 천연흑연은 인편상 흑연을 구형으로 조립화시킨 구형화 천연흑연이 사용된다. 그러나 상기 구형화 천연흑연의 경우 고율 충방전 특성 및 사이클 수명 특성이 보다 향상될 필요성이 제기되고 있다. When the natural graphite particles are used as the negative electrode active material, the uniformity of the slurry application during electrode production is lowered due to the anisotropic nature of the particle shape, and flaky graphite particles are oriented along the current collector by rolling and press- There is a problem that the characteristics of the semiconductor device are greatly deteriorated. Therefore, natural graphite, which is currently commercialized, is a spherical natural graphite obtained by granulating scaly graphite into a spherical shape. However, in the case of the spherical natural graphite, there is a need to improve the high rate charge / discharge characteristics and cycle life characteristics.

일 구현예는 고율 충방전 특성 및 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 rechargeable lithium battery having excellent high rate charge / discharge characteristics and cycle life characteristics.

다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a method for manufacturing the negative electrode active material for a lithium secondary battery.

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

일 구현예는 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자; 및 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 포함하고, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에는 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극이 존재하고, 상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되고, 상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 벌어진 간극이 유지되도록 상기 벌어진 간극에 존재하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.One embodiment includes spherical natural graphite particles in which scaly natural graphite pieces are assembled and assembled into a cabbage or random phase; And spherical natural graphite-modified composite particles containing amorphous or quasi-crystalline carbon, wherein a spherical natural graphite particle has a gap therebetween in a surface portion and inside of the graphite natural graphite particles, The quasicrystalline carbon is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles and the amorphous or quasicrystalline carbon is dispersed in the spherical natural graphite particles in such a manner that the spherical natural graphite particles Thereby providing a battery negative electrode active material.

상기 구형화 천연흑연 입자의 평균입경(D50)은 5 내지 40 ㎛ 일 수 있다.The spherical natural graphite particles may have an average particle diameter (D50) of 5 to 40 mu m.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.The amorphous or semi-crystalline carbon may be included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.

상기 구형화 천연흑연 개질 복합입자는 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 화합물을 더 포함할 수 있고, 상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되고, 상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 벌어진 간극에 존재할 수 있다.The spherical natural graphite-modified composite particle may further include a lithium compound including Li 2 O, Li 2 CO 3, or a combination thereof, and the lithium compound is coated on the surface of the spherical natural graphite particles, The lithium compound may be present on the surface portion of the spheroidized natural graphite particles and in a gap formed inside.

상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. The lithium compound may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.

다른 일 구현예는 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되는 단계; 상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of manufacturing a graphite sheet, comprising: preparing a solution comprising spheroidized natural graphite particles, amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, and a solvent, the scaly graphite pieces being assembled into a cabbage or random phase and assembled; The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a gap spreading between the scratched natural graphite slices on the surface portion and inside of the spheroidized natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spheroidized natural graphite particles, The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is coated on the surface of the natural graphite particles and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is impregnated in the gap existing on the surface portion and inside of the spherical natural graphite particles; Drying the ultrasonic treated solution to obtain spherical natural graphite modified particles; And heat treating the spheroidized natural graphite modified particles to coat amorphous or quasi-crystalline carbon on the surface of the spheroidized natural graphite particles and to inject the amorphous or semi- To produce a spherical natural graphite-modified composite particle in which crystalline carbon is present in the negative electrode active material for lithium secondary batteries.

또 다른 일 구현예는 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 리튬 아세테이트 및 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침되는 단계; 상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 리튬 화합물은 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다. Another embodiment provides a method of manufacturing a graphite sheet, comprising the steps of: preparing a solution comprising sculptured natural graphite particles assembled and assembled into a cabbage or random phase, spherical natural graphite particles, an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, lithium acetate and a solvent; The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a gap spreading between the scratched natural graphite slices on the surface portion and inside of the spheroidized natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spheroidized natural graphite particles, Wherein the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate are coated on the surface of the natural graphite particles and the open gap existing on the surface portion and inside of the spherical natural graphite particles, ; Drying the ultrasonic treated solution to obtain spherical natural graphite modified particles; And heat treating the spheroidized natural graphite modified particles to form amorphous or semi-crystalline carbon and a lithium compound coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles, Comprising the steps of: preparing a spherical natural graphite-modified composite particle in which amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound are present, wherein the lithium compound is Li 2 O, Li 2 CO 3 or a combination thereof, Of the present invention.

또 다른 일 구현예는 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되는 단계; 상기 초음파 처리된 용액에 리튬 아세테이트를 첨가 후 건조하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침되는 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 리튬 화합물은 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다. In another embodiment, there is provided a method of manufacturing a graphite sheet, comprising the steps of: preparing a solution including sculpted natural graphite particles assembled and assembled into a cabbage or random phase, spherical natural graphite particles, amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, and a solvent; The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a gap spreading between the scratched natural graphite slices on the surface portion and inside of the spheroidized natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spheroidized natural graphite particles, The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is coated on the surface of the natural graphite particles and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is impregnated in the gap existing on the surface portion and inside of the spherical natural graphite particles; Adding the lithium acetate to the ultrasonic treated solution, and drying the coated graphite particle, wherein the spherical natural graphite particles are coated on the surface of the spherical natural graphite particle with the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate, Obtaining spherical natural graphite modified particles impregnated with said amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and said lithium acetate in said gap; And heat treating the spheroidized natural graphite modified particles to form amorphous or semi-crystalline carbon and a lithium compound coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles, Comprising the steps of: preparing a spherical natural graphite-modified composite particle in which amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound are present, wherein the lithium compound is Li 2 O, Li 2 CO 3 or a combination thereof, Of the present invention.

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

상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 구연산, 스테아린산(stearic acid), 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 페놀 수지, 퓨란 수지, 퍼푸릴 알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be selected from the group consisting of citric acid, stearic acid, sucrose, polyvinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, phenolic resin, furan resin, per furyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, Styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal pitch, petroleum pitch, mesophase pitch, low molecular weight heavy oils, glucose, gelatin, sugars or combinations thereof.

상기 초음파 처리는 10 내지 35 kHz의 발진 주파수와 10 내지 100 W의 출력으로 1분 내지 24시간 동안 초음파를 조사하여 수행될 수 있다.The ultrasonic treatment may be performed by irradiating ultrasonic waves at an oscillation frequency of 10 to 35 kHz and an output of 10 to 100 W for 1 minute to 24 hours.

상기 건조는 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합의 분무 건조(spray dry)법; 회전증발기(rotary evaporator)를 이용한 건조법; 진공 건조법; 자연 건조법; 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다.The drying may be carried out by spray drying, rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying or a combination thereof; A drying method using a rotary evaporator; Vacuum drying method; Natural drying method; Or a combination thereof.

상기 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 500 to 2500 ° C.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 2 내지 80 중량부로 포함될 수 있다.The amorphous or semi-crystalline carbon precursor may be included in an amount of 2 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.

상기 리튬 아세테이트는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.The lithium acetate may be included in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.

또 다른 일 구현예는 상기 음극 활물질을 포함하는 음극; 양극; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment includes a negative electrode comprising the negative electrode active material; 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.

고율 충방전 특성 및 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.It is possible to realize a lithium secondary battery excellent in high rate charge / discharge characteristics and cycle life characteristics.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 3은 각각 실시예 1 및 비교예 1에 따른 음극 활물질 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4 내지 11은 각각 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 12는 실시예 5에 따른 음극 활물질 단면의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 13 및 14는 각각 도 12에서 (a) 및 (b)로 표시된 부분의 고배율의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 15는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 따른 음극 활물질의 하중 대비 밀도 값을 나타내는 그래프이다.
도 16은 실시예 3 및 4와 비교예 2에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타낸 그래프이다.
도 17은 도 16에서 일부 2θ 구간을 확대한 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to one embodiment.
2 and 3 are scanning electron microscope (SEM) photographs of cross sections of the negative electrode active material according to Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
4 to 11 are scanning electron microscope (SEM) photographs of the negative electrode active materials according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, respectively.
12 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the cross section of the negative electrode active material according to Example 5. Fig.
13 and 14 are TEM micrographs of high magnification portions of the portions indicated by (a) and (b) in FIG. 12, respectively.
15 is a graph showing load contrast density values of the negative electrode active material according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
16 is a graph showing an X-ray diffraction pattern (XRD) of the negative electrode active material according to Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. Fig.
FIG. 17 is a graph showing an X-ray diffraction pattern (XRD) obtained by enlarging some 2? Sections in 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 음극 활물질은 도 1을 통하여 설명될 수 있다.The negative electrode active material according to one embodiment can be explained with reference to FIG.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to one embodiment.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 음극 활물질은 구형화 천연흑연 개질 복합입자로서, 상기 구형화 천연흑연 개질 복합입자(100)는 인편상 천연흑연 절편(10)들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 그리고 비정질 또는 준결정질 탄소(30)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에는 벌어진 간극(20)이 존재하며, 상기 벌어진 간극(20)은 후술하는 음극 활물질의 제조 방법, 구체적으로는 용액의 초음파 처리에 의해 상기 인편상 천연흑연 절편(10)들 사이가 벌어져 형성될 수 있다. 이때 용액의 초음파 처리에 의해 벌어진 간극이 형성될 때 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성은 그대로 유지될 수 있다. 또한 상기 비정질 또는 준결정질 탄소(30)는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅될 뿐만 아니라, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극(20)에 존재할 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되며 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성되는 벌어진 간극에 존재함으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자를 이루는 상기 인편상 천연흑연 절편들을 서로 결합시킬 수 있을 뿐 아니라 상기 벌어진 간극의 구조를 그대로 유지시킬 수 있다. 1, the negative electrode active material according to an embodiment is a spherical natural graphite-modified composite particle, wherein the graphite natural graphite-modified composite particle 100 is a natural graphite-modified composite particle in which scaly natural graphite fragments 10 are formed into a cabbage or random phase Spherical natural graphite particles that have been assembled and assembled, and amorphous or semi-crystalline carbon 30. Specifically, the spheroidized natural graphite particles have a gap 20 formed thereon in a surface portion and inside thereof. The gap 20 is formed by a method of manufacturing the negative electrode active material described later, specifically, by ultrasonic treatment of the solution, And the natural graphite pieces 10 can be formed between the natural graphite pieces 10. At this time, the crystallinity of the spheroidized natural graphite particles can be maintained as it is when the gap formed by the ultrasonic treatment of the solution is formed. The amorphous or semicrystalline carbon 30 may be coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles as well as on the surface of the spherical natural graphite particles and in the gap 20 existing inside the spherical natural graphite particles. Wherein said amorphous or quasi-crystalline carbon is coated on the surface of said spheroidized natural graphite particles and is present in a gap formed in the surface portion and inside of said spheroidized natural graphite particles, Not only the graphite pieces can be bonded to each other, but also the structure of the gap can be maintained.

일 구현예에서 구형화 천연흑연 입자가 가지고 있는 "간극"은 "공극"과 다른 의미를 가진다. "간극(gap)"은 구형화 천연흑연 입자의 결정성의 변화 없이, 구형화 천연흑연 입자의 조립화 시 결구되는 인편상 천연흑연 절편들 사이가 벌어져 형성된 빈 공간을 의미한다. 반면, "공극(void 또는 cavity)"은 강한 외력, 구체적으로는 초음파 처리보다 더 강한 외력을 부여하는 밀링 공정 등에 의해 천연흑연을 포함한 결정질 흑연 입자의 내부에 빈 공간이 형성되는 것으로, 결정질 흑연의 구조적 결함(defect)으로서 형성되는 것이며, 따라서 흑연 입자의 결정성이 변하게 된다. In one embodiment, the "gap" possessed by spheroidized natural graphite particles has a different meaning from "voids ". "Gap" means an empty space formed between the scaly natural graphite fragments that are formed during the assembly of the spherical natural graphite particles without changing the crystallinity of the spherical natural graphite particles. On the other hand, "voids or cavities" are voids formed in the interior of crystalline graphite particles including natural graphite by a strong external force, specifically a milling process that gives a stronger external force than ultrasonic treatment, Are formed as structural defects, and thus the crystallinity of the graphite particles is changed.

일 구현예에 따른 구형화 천연흑연 개질 복합입자가 전술한 바와 같이 상기 구조를 가지는 경우 전해액과의 반응성이 향상되어 고율 충방전 특성 및 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. When the spherical natural graphite-modified composite particle according to one embodiment has the above-described structure, the reactivity with the electrolyte is improved, thereby realizing a lithium secondary battery having excellent high rate charge / discharge characteristics and cycle life characteristics.

구체적으로는, 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되는 동시에 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성된 벌어진 간극에 존재함에 따라, 음극 제조시 압착 공정으로 인한 상기 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 초음파 처리를 통한 상기 벌어진 간극을 유지할 수 있다. 이에 따라 전해액과의 반응성이 우수하여 리튬 이차 전지의 고율 충방전 특성이 향상될 수 있다. Specifically, since the amorphous or quasi-crystalline carbon is coated on the surface of the spherical natural graphite particles and is present in a gap formed in the surface portion and inside of the spherical natural graphite particles, The squeezing phenomenon of the spheroidized natural graphite particles can be suppressed and the gap can be maintained through the ultrasonic treatment. As a result, the reactivity with the electrolyte is excellent, so that the high rate charging / discharging characteristics of the lithium secondary battery can be improved.

또한 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되며 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성되는 벌어진 간극에 존재함으로써, 인편상 천연흑연 절편들을 서로 결합시킴에 따라, 충방전의 반복에 따라 발생할 수 있는 구형화 천연흑연 입자의 구조적 안정성의 저하를 억제할 수 있으므로 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. Also, since amorphous or quasi-crystalline carbon is coated on the surface of the spherical natural graphite particles and is present in a gap formed between the surface portion of the spherical natural graphite particles and the inside of the spherical natural graphite particles, , It is possible to suppress deterioration of the structural stability of the spherical natural graphite particles which may occur upon repetition of charging and discharging, thereby improving the cycle characteristics.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 벌어진 간극에 존재할 뿐만 아니라 상기 구형화 천연흑연 입자의 내부에 존재하는 벌어진 간극에도 존재할 수 있다. 이때 내부의 벌어진 간극에 존재하는 경우, 내부 깊은 곳, 즉, 구형화 천연흑연 입자의 중심부 또는 중심부 근처에 존재하는 것도 포함할 수 있으며, 이러한 구조는 충방전시 구형화 천연흑연 입자의 구조적 안정성 향상에 보다 기여할 수 있다.The amorphous or semicrystalline carbon is present not only in a gap existing in the surface portion of the spherical natural graphite particles but also in a gap existing inside the spherical natural graphite particles. In this case, when present in the internal gap, it may include deep inside, that is, in the vicinity of the center or center of spherical natural graphite particles. Such a structure may improve the structural stability of spherical natural graphite particles Can contribute more.

상기 구형화 천연흑연 입자는 한국공개특허 제2003-0087986호 및 제2005-0009245호에 제시된 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 평균입경 30㎛ 이상의 인편상 천연흑연을 회전식 가공기를 사용하여 반복 가공처리하는 단계를 수행하여, 상기 회전식 가공기 내측면과 상기 인편상 천연흑연 분말 간의 충돌에 의한 분쇄와 분말들 간의 마찰가공, 전단응력에 의한 분말의 전단가공 등을 통해 인편상 천연흑연 입자들의 조립화가 이루어져 최종적으로 구형화 천연흑연 입자가 제조될 수 있다. The spherical natural graphite particles can be formed by the methods disclosed in Korean Patent Publication Nos. 2003-0087986 and 2005-0009245, but are not limited thereto. For example, a step of repeatedly processing the scaly natural graphite having an average particle diameter of 30 탆 or more by using a rotary machine is performed, whereby the friction between the powder and the crushing due to the collision between the inner side of the rotary machine and the scaly natural graphite powder Processing, shearing of powder by shearing stress, and the like, so that the spherical natural graphite particles can be finally produced.

이와 같은 방법으로 상기 구형화 천연흑연 입자는 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화됨으로써 형성될 수 있다. 또한 상기 구형화 천연흑연 입자는 원형뿐 아니라 타원형일 수도 있고, 구체적으로는 3차원의 천연흑연 입자를 2차원의 평면에 투영해서 산출되는 지표가 약 0.8 이상인 구형일 수 있다. In this way, the spherical natural graphite particles can be formed by assembly of scaly natural graphite fragments into a cabbage or random phase. In addition, the spheroidized natural graphite particles may be spherical as well as circular, or may be spherical having an index of about 0.8 or more, which is calculated by projecting three-dimensional natural graphite particles on a two-dimensional plane.

상기 구형화 천연흑연 입자의 평균입경(D50)은 5 내지 40 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 7 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 D50은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%에 해당하는 입자의 평균 지름을 의미한다. 상기 범위 내의 평균입경을 가진 구형화 천연흑연 입자를 사용할 경우 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화되는 과정이 용이하고, 전기화학적 특성이 향상될 수 있다.The spherical natural graphite particles may have an average particle diameter (D50) of 5 to 40 mu m, and more specifically, 7 to 30 mu m. D50 means an average diameter of particles having a cumulative volume of 50 vol% in the particle size distribution. When spherical natural graphite particles having an average particle size within the above range are used, scintillation of natural graphite fragments into a cabbage or random phase is facilitated and the electrochemical characteristics can be improved.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 2 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 함량 범위 내로 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되거나 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 벌어진 간극에 존재하는 경우 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성되는 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극을 적절히 유지할 수 있다. The amorphous or semicrystalline carbon may be contained in an amount of 1 to 20 parts by weight, and more specifically 2 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles. When the amorphous or semi-crystalline carbon is coated on the surface of the spherical natural graphite particles within the above-mentioned content range, or when the amorphous or semi-crystalline carbon exists in the surface portion of the spherical natural graphite particles and in the gaps between the spherical natural graphite particles, It is possible to appropriately maintain the gap between the natural graphite pieces formed on the inside thereof.

상기 구형화 천연흑연 개질 복합입자는 상기 구형화 천연흑연 입자와 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 외에도 리튬 화합물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소와 함께 상기 리튬 화합물이 코팅될 수 있고, 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에도 상기 비정질 또는 준결정질 탄소와 함께 상기 리튬 화합물이 존재할 수 있다.The spheroidized natural graphite-modified composite particle may further include a sintered natural graphite particle and a lithium compound in addition to the amorphous or semi-crystalline carbon. Specifically, the lithium compound can be coated on the surface of the spherical natural graphite particles together with the amorphous or semi-crystalline carbon, and the amorphous or semi-crystalline carbon can be coated on the surface of the spherical natural graphite particles, Or the lithium compound may be present together with the quasi-crystalline carbon.

상기 리튬 화합물은 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 리튬 화합물은 제조 시 리튬 아세테이트를 사용함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 열처리에 의해 리튬 아세테이트는 Li2CO3로 분해될 수 있고 더 분해가 진행되면 Li2O가 형성될 수 있다.The lithium compound may include Li 2 O, Li 2 CO 3, or a combination thereof. The lithium compound may be formed by using lithium acetate in the preparation. Specifically, lithium acetate can be decomposed into Li 2 CO 3 by heat treatment, and Li 2 O can be formed when decomposition proceeds further.

한편, 구형화 천연흑연 입자는 기본적으로 흑연층 평면이 c축 방향으로 ABAB… 방식으로 적층되는 육방격자 흑연(hexagonal graphite) 구조를 의미하지만, 부분적으로 적층 순서가 변형되어 ABCABC… 방식으로 적층된 능면체형 흑연(rhombohedral graphite) 구조를 포함한다. 상기 능면체형 흑연 구조는 구조적 결함(defect)으로서 흑연 구조의 무질서도를 증가시켜 충방전시 리튬의 삽입 및 탈리 반응을 억제하고 비가역 반응을 유도할 수 있다. 이러한 능면체형 흑연 구조는 상기 육방격자 흑연 구조보다 열역학적으로 덜 안정하기 때문에, 2000℃ 이상의 높은 온도에서 열처리하면 능면체형 흑연 구조를 제거할 수 있다. 그러나 상기 온도에서 열처리할 경우 많은 비용이 소요된다. 일 구현예에 따라 상기 구형화 천연흑연 개질 복합입자가 상기 리튬 화합물을 더 포함하는 경우에는, 구형화 천연흑연 개질 복합입자의 제조 시 열처리 단계에서 리튬 아세테이트가 구형화 천연흑연 입자와 반응하여 1200℃ 정도의 비교적 낮은 온도에서도 구조적 결함인 상기 능면체형 흑연 구조를 쉽게 제거할 수 있으므로, 충방전 초기 효율 및 사이클 수명 특성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, spherical natural graphite particles are basically composed of graphite layer plane in the c-axis direction, ABAB ... Hexagonal graphite is a hexagonal graphite structure that is stacked in the order of Type rhombohedral graphite structure. The nongraphical graphite structure is a structural defect, which increases the degree of disorder of the graphite structure, thereby suppressing insertion and desorption of lithium during charging and discharging and inducing an irreversible reaction. Since the superficial graphite structure is less thermodynamically stable than the hexagonal lattice graphite structure, the superficial graphite structure can be removed by heat treatment at a temperature higher than 2000 ° C. However, the heat treatment at such a temperature requires a great deal of cost. According to one embodiment, when the spherical natural graphite-modified composite particle further comprises the lithium compound, the lithium acetate reacts with the spherical natural graphite particles in the heat treatment step during the production of the spherical natural graphite-modified composite particle, Type graphite structure, which is a structural defect, can be easily removed even at a relatively low temperature such as at a relatively low temperature, for example, to improve the charging / discharging initial efficiency and cycle life characteristics.

상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 리튬 화합물이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우 제조시 사용되는 리튬 아세테이트와 상기 구형화 천연흑연 입자를 이루는 인편상 천연흑연 입자의 반응이 충분히 일어나 상기 인편상 천연흑연 입자에 존재하는 능면체형 흑연 구조의 결함을 효과적으로 제거함으로써 초기 충방전 특성 및 충방전 사이클 특성이 향상될 수 있다. The lithium compound may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, specifically 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles. When the lithium compound is contained within the above range, the reaction between the lithium acetate used in the production and the scratched natural graphite particles constituting the spherical natural graphite particles sufficiently occurs, By effectively removing the defects, the initial charge-discharge characteristics and the charge-discharge cycle characteristics can be improved.

전술한 음극 활물질은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The above-mentioned negative electrode active material can be produced by the following method.

구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계, 상기 용액을 초음파 처리하는 단계, 상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계, 그리고 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하는 단계를 거침으로써 전술한 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조할 수 있다.Preparing a solution containing spheronized natural graphite particles, an amorphous or a quasi-crystalline carbon precursor, and a solvent; subjecting the solution to ultrasonic treatment; drying the ultrasonic treated solution to obtain spherical natural graphite modified particles; The spherical natural graphite modified particles may be heat-treated to produce the spherical natural graphite modified composite particles.

구체적으로, 상기 구형화 천연흑연 입자는 전술한 바와 같이 인편상 천연흑연 절편들이 양배추상 또는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 입자를 사용할 수 있다.Specifically, as described above, the spherical natural graphite particles may be agglomerated into agglomerated cabbage or random phases, and granulated particles may be used.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 구연산, 스테아린산(stearic acid), 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 페놀 수지, 퓨란 수지, 퍼푸릴 알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be selected from the group consisting of citric acid, stearic acid, sucrose, polyvinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, phenolic resin, furan resin, per furyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, Styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal pitch, petroleum pitch, mesophase pitch, low molecular weight heavy oils, glucose, gelatin, sugars or combinations thereof.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 2 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 5 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극의 구조를 적절히 유지할 수 있다.The amorphous or semi-crystalline carbon precursor may be included in an amount of 2 to 80 parts by weight, and more specifically 5 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles. When the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is contained within the above range, the structure of the gap between the natural graphite slices on the surface and inside of the spherical natural graphite particles can be suitably maintained.

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

상기 용액의 초음파 처리를 통하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 제조시 결구되는 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려주게 된다. 이와 같이 초음파 처리를 통해 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침될 수 있다.Through the ultrasonic treatment of the solution, the spherical natural graphite particles are kept in a crystalline state, and the spherical natural graphite particles are separated from the natural graphite particles which are formed during the production of the spherical natural graphite particles. The spherical natural graphite particles are coated with the amorphous or quasicrystalline carbon precursor on the surface of the spherical natural graphite particles and the spherical natural graphite particles are coated on the surface of the spherical natural graphite particles and the gap The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be impregnated.

상기 초음파 처리는 다음과 같은 조건으로 수행될 수 있다.The ultrasonic treatment can be performed under the following conditions.

상기 초음파 처리는 10 내지 35 kHz의 발진 주파수와 10 내지 100 W의 출력으로 1분 내지 24시간 동안 초음파를 조사하여 수행될 수 있다. 상기 발진 주파수는 구체적으로 20 내지 35 kHz, 더욱 구체적으로는 20 내지 30 kHz 일 수 있고, 상기 출력은 구체적으로 15 내지 70 W, 더욱 구체적으로는 20 내지 60 W 일 수 있고, 상기 조사 시간은 구체적으로 5분 내지 10시간, 더욱 구체적으로는 10분 내지 2시간 일 수 있다. 상기 범위 내의 조건으로 초음파를 조사할 경우 상기 구형화 천연흑연 입자의 흑연 결정성을 유지한 채로 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 인편상 천연흑연 절편들 사이에 벌어진 간극을 형성할 수 있다.The ultrasonic treatment may be performed by irradiating ultrasonic waves at an oscillation frequency of 10 to 35 kHz and an output of 10 to 100 W for 1 minute to 24 hours. The oscillation frequency may be specifically 20 to 35 kHz, more specifically 20 to 30 kHz, and the output may be specifically 15 to 70 W, more particularly 20 to 60 W, For 5 minutes to 10 hours, more specifically 10 minutes to 2 hours. When ultrasonic waves are irradiated under the above-mentioned range, a gap can be formed between the natural graphite slices on the surface and inside of the spherical natural graphite particles while maintaining the graphite crystallinity of the spherical natural graphite particles. have.

상기 초음파 처리된 용액의 건조는 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합의 분무 건조(spray dry)법; 회전증발기(rotary evaporator)를 이용한 건조법; 진공 건조법; 자연 건조법; 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다.Drying of the ultrasonic treated solution may be accomplished by spray drying, rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying or a combination thereof; A drying method using a rotary evaporator; Vacuum drying method; Natural drying method; Or a combination thereof.

상기 구형화 천연흑연 개질 입자의 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 500 내지 2000 ℃의 온도에서, 더욱 구체적으로는 900 내지 1500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위 내에서 열처리를 수행할 경우 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 탄화 공정 시 불순물에 해당되는 이종 원소를 충분히 제거할 수 있고, 이에 따라 비가역 용량이 감소되어 충방전 특성이 향상될 수 있다. The heat treatment of the spheroidized natural graphite modified particles may be performed at a temperature of 500 to 2500 ° C, specifically, at a temperature of 500 to 2000 ° C, more specifically, at a temperature of 900 to 1500 ° C. When the heat treatment is performed within the above temperature range, the hetero-element corresponding to the impurity can be sufficiently removed during the carbonization process of the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, thereby reducing the irreversible capacity and improving the charge / discharge characteristics.

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.

상기 열처리를 통해 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 간극 및 상기 구형화 천연흑연의 표면에 존재하는 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체를 탄화시킴으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소가 코팅되고 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재할 수 있다.And carbonizing the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor existing on the surface of the spheroidized natural graphite through the heat treatment to form a gap between the natural graphite slices and amorphous or quasicrystalline carbon Amorphous or semicrystalline carbon may be present in the gap between the surface of the spherical natural graphite particle and the inside of the spherical natural graphite particle.

이와 같이 제조된 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 음극 활물질로 사용할 경우 전해액과의 반응성이 향상되어, 고율 충방전 특성 및 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. When the spherical natural graphite modified composite particle thus prepared is used as an anode active material, the reactivity with the electrolyte is improved, and a lithium secondary battery having excellent high rate charge / discharge characteristics and cycle life characteristics can be realized.

구체적으로, 구형화 천연흑연 입자를 음극 활물질로 사용하여 음극을 제조할 경우, 압착 공정으로 인하여 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 발생할 수 있다. 특히 상기 초음파 처리로 인해 상기 구형화 천연흑연 입자의 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극이 형성되는 경우 압착 공정으로 인한 눌림 현상이 더 심하게 일어날 수 있다. 그러나 일 구현예에 따르면 초음파 처리 동안 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극으로 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되고 상기 구형화 천연흑연의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되며, 이후 열처리를 통해 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되는 동시에 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성된 벌어진 간극에 존재함에 따라, 상기 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 초음파 처리 공정을 통해 벌어진 간극을 유지할 수 있다. 이에 따라 전해액과의 반응성이 우수하여 리튬 이차 전지의 고율 충방전 특성이 향상될 수 있다. Specifically, when a negative electrode is manufactured using spherical natural graphite particles as a negative electrode active material, compression of spherical natural graphite particles may occur due to a pressing process. Particularly, when the gap is formed between the natural graphite pieces on the scales of the spherical natural graphite particles due to the ultrasonic treatment, the pressing phenomenon due to the pressing process may occur more severely. However, according to one embodiment, an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is impregnated into the gaps between the scintillating natural graphite pieces during ultrasonic treatment, the surface of the spheroidized natural graphite is coated with an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, The amorphous or semi-crystalline carbon is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles, and at the same time, the amorphous or semi-crystalline carbon is present on the surface portion of the spheroidized natural graphite particle and inside the gap formed therein, Can be suppressed to maintain a clear gap formed by the ultrasonic treatment process. As a result, the reactivity with the electrolyte is excellent, so that the high rate charging / discharging characteristics of the lithium secondary battery can be improved.

한편, 구형화 천연흑연 입자는 충방전시 리튬의 삽입(intercalation) 및 탈리(deintercalation)가 반복되는 동안 반복된 흑연의 팽창 및 수축을 효과적으로 완충하기 어려워져, 상기 구형화 천연흑연 입자를 이루는 인편상 천연흑연 절편의 결구 상태가 느슨해지고, 이에 따라 구형화 천연흑연 입자의 구조적 안정성이 저하될 수 있다. 일 구현예에서는 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되며 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성되는 벌어진 간극에 존재함으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자를 이루는 상기 인편상 천연흑연 절편들을 서로 결합시킬 수 있다. 이에 따라 충방전시 리튬의 삽입 및 탈리가 반복되는 동안 반복된 흑연의 팽창 및 수축에 따라 발생할 수 있는 상기 구형화 천연흑연 입자의 구조적 안정성의 저하를 억제할 수 있으므로, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, spherical natural graphite particles are difficult to effectively buffer repeated expansion and contraction of graphite during repeated intercalation and deintercalation of lithium during charging and discharging, The coupling state of the natural graphite section is loosened, and the structural stability of the spherical natural graphite particles may be deteriorated. In one embodiment, the amorphous or semi-crystalline carbon is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles and is present in a gap formed in the surface portion of the spheroidized natural graphite particle and inside thereof, The scaly natural graphite pieces can be bonded to each other. Accordingly, it is possible to suppress deterioration of the structural stability of the spheroidized natural graphite particles, which may be caused by repeated expansion and contraction of the graphite during repeated insertion and desorption of lithium during charging and discharging, so that the cycle characteristics can be improved .

상기 구형화 천연흑연 입자와 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 외에 상기 리튬 화합물을 더 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자는 다음과 같이 제조될 수 있다.The spherical natural graphite-modified composite particles further comprising the spherical natural graphite particles and the lithium compound in addition to the amorphous or semi-crystalline carbon may be prepared as follows.

첫 번째 방법으로는, 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 리튬 아세테이트 및 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계, 상기 용액을 초음파 처리하는 단계, 상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계, 그리고 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하는 단계를 거침으로써 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조할 수 있다.The first method comprises preparing a solution comprising spheronized natural graphite particles, an amorphous or semi-crystalline carbon precursor, lithium acetate and a solvent, ultrasonicating the solution, drying the ultrasonic treated solution to form spherical The natural graphite-modified composite particles can be produced by obtaining natural graphite-modified particles and heat-treating the spheroidized natural graphite-modified particles.

상기 용액의 초음파 처리를 통하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침될 수 있다.Forming a gap between the natural graphite particles on the surface of the spherical natural graphite particle and the natural graphite particles on the inside of the spherical natural graphite particle while maintaining the crystallinity of the spherical natural graphite particle through ultrasonic treatment of the solution, Wherein the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate are coated on the surface of the spherical natural graphite particles and the amorphous or semicrystalline carbon precursor and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor are coated on the surfaces of the spherical natural graphite particles, Lithium acetate can be impregnated.

또한 상기 구형화 천연흑연 개질 입자의 열처리를 통하여, 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 간극 및 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 존재하는 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체를 탄화시킬 뿐 아니라 상기 리튬 아세테이트를 분해시킴으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 함께 코팅되고 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 함께 존재할 수 있다.Also, through the heat treatment of the spheroidized natural graphite modified particles, not only carbonization of the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor existing on the surface of the spherical natural graphite particles and the gaps between the natural graphite slices, Amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound are coated on the surface of the spherical natural graphite particles and the amorphous or semi-crystalline carbon and the lithium compound are coated on the surface of the spherical natural graphite particles, Lithium compounds may be present together.

상기 리튬 화합물을 더 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자의 제조 방법에서, 상기 구형화 천연흑연 입자 및 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 종류 및 함량, 상기 초음파의 조건, 상기 건조의 방법, 그리고 상기 열처리의 조건은 모두 전술한 바와 동일하다.In the method for producing a spherical natural graphite-modified composite particle further comprising the lithium compound, the kind and content of the spherical natural graphite particles and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, the conditions of the ultrasonic wave, the drying method, The conditions of the heat treatment are all the same as those described above.

두 번째 방법으로는, 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계, 상기 용액을 초음파 처리하는 단계, 상기 초음파 처리된 용액에 리튬 아세테이트를 첨가 후 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계, 그리고 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하는 단계를 거침으로써 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조할 수 있다.The second method comprises preparing a solution containing spherical natural graphite particles, an amorphous or semi-crystalline carbon precursor, and a solvent, ultrasonifying the solution, adding lithium acetate to the ultrasonic treated solution, drying To obtain spherical natural graphite modified particles, and then subjecting the spheroidized natural graphite modified particles to a heat treatment, thereby producing spherical natural graphite modified composite particles.

상기 용액의 초음파 처리를 통하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침될 수 있다.Forming a gap between the natural graphite particles on the surface of the spherical natural graphite particle and the natural graphite particles on the inside of the spherical natural graphite particle while maintaining the crystallinity of the spherical natural graphite particle through ultrasonic treatment of the solution, The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles, and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be impregnated in the gap between the surfaces of the spherical natural graphite particles and the inside thereof.

상기 초음파 처리된 용액에 리튬 아세테이트를 첨가 후 건조함으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침될 수 있다.Adding the lithium acetate to the ultrasonic wave treated solution and drying the spherical natural graphite particles; and applying the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate on the surface of the spherical natural graphite particles, The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate may be impregnated into the gap present.

또한 상기 구형화 천연흑연 개질 입자의 열처리를 통하여, 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 간극 및 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 존재하는 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체를 탄화시킬 뿐 아니라 상기 리튬 아세테이트를 분해시킴으로써, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 함께 코팅되고 또한 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 함께 존재할 수 있다.Also, through the heat treatment of the spheroidized natural graphite modified particles, not only carbonization of the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor existing on the surface of the spherical natural graphite particles and the gaps between the natural graphite slices, Amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound are coated on the surface of the spherical natural graphite particles and the amorphous or semi-crystalline carbon and the lithium compound are coated on the surface of the spherical natural graphite particles, Lithium compounds may be present together.

상기 첫 번째 및 두 번째 방법에서, 상기 리튬 아세테이트는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 리튬 아세테이트가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상기 리튬 아세테이트와 상기 구형화 천연흑연 입자를 이루는 인편상 천연흑연 입자와의 반응이 충분히 일어나 상기 인편상 천연흑연 입자에 존재하는 능면체형 흑연 구조의 결함을 효과적으로 제거함으로써 초기 충방전 특성 및 충방전 사이클 특성이 향상될 수 있다.In the first and second methods, the lithium acetate may be included in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, and more specifically 0.1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles. When the lithium acetate is contained in the above content range, the reaction of the lithium acetate with the scratched natural graphite particles constituting the spherical natural graphite particles sufficiently occurs and the defect of the graphite graphite structure present in the scratched natural graphite particles The initial charge-discharge characteristics and the charge-discharge cycle characteristics can be improved.

마찬가지로, 상기 리튬 화합물을 더 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자의 두 번째 제조 방법에서, 상기 구형화 천연흑연 입자 및 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 종류 및 함량, 상기 초음파의 조건, 그리고 상기 열처리의 조건은 모두 전술한 바와 동일하다.Similarly, in the second production method of the spherical natural graphite-modified composite particles further comprising the lithium compound, the kind and content of the spherical natural graphite particles and the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, the condition of the ultrasonic wave, Are the same as those described above.

다른 일 구현예에 따르면, 전술한 음극 활물질을 포함하는 음극, 양극 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another embodiment, there is provided a lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode and an electrolyte solution including the above-mentioned negative electrode active material.

상기 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해액의 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 can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and the electrolytic solution used. The lithium secondary battery can 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.

상기 음극은 전술한 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 음극 집전체에 도포하여 제조될 수 있으며, 이들 음극 구성에 대해서는 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.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 a negative electrode active material layer, and then applying the negative electrode active material composition to a negative electrode collector. These negative electrode compositions are well known in the art A detailed description thereof will be omitted.

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 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.23 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 5 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 혼합하는 동시에 20kHz의 주파수 및 25W의 출력 하에 60분 동안 초음파를 조사한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 16.3㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles (POSCO Chemtech, SNG12) having an average particle size (D50) of 12.5 占 퐉 and 0.23 parts by weight of a petroleum pitch (the yield after carbonization was amorphous or quasicrystalline carbon 5 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was mixed using a magnetic stirrer, and ultrasonic waves were irradiated for 60 minutes at a frequency of 20 kHz and an output of 25 W. Then, 100 parts by weight of distilled water After the tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator, spherical natural graphite modified particles were prepared by spin drying at 160 ° C. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere and then subjected to a furnace cooling to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 16.3 μm.

실시예Example 2 2

평균입경(D50)이 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.23 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 5 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 혼합하는 동시에 20kHz의 주파수 및 55W의 출력 하에 10분 동안 초음파를 조사한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 16㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles (POSCO Chemtech, SNG12) having an average particle size (D50) of 12.5 占 퐉 and 0.23 parts by weight of a petroleum pitch (the yield after carbonization was amorphous or quasicrystalline carbon 5 100 parts by weight of distilled water was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was mixed using a magnetic stirrer and irradiated with ultrasonic waves at a frequency of 20 kHz and an output of 55 W for 10 minutes. After the tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator, spherical natural graphite modified particles were prepared by spin drying at 160 ° C. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere, and then subjected to furnace cooling to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 16 μm.

실시예Example 3 3

평균입경(D50)이 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.3 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 7 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 혼합하는 동시에 20kHz의 주파수 및 55W의 출력 하에 60분 동안 초음파를 조사한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 17.2㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 12.5 占 퐉 (POSCO Chemtech, SNG12) and 0.3 parts by weight of a petroleum pitch (the carbonylation yield was amorphous or quasicrystalline carbon 7 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was mixed using a magnetic stirrer and ultrasonic waves were irradiated for 60 minutes at a frequency of 20 kHz and an output of 55 W. Then, 100 parts by weight of distilled water After the tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator, spherical natural graphite modified particles were prepared by spin drying at 160 ° C. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere and then cooled to produce spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 17.2 μm.

실시예Example 4 4

평균입경(D50)이 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.3 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 7 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 혼합하는 동시에 20kHz의 주파수 및 55W의 출력 하에 60분 동안 초음파를 조사한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후, 여기에 0.125 중량부의 리튬 아세테이트를 용해시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 17.1㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 12.5 占 퐉 (POSCO Chemtech, SNG12) and 0.3 parts by weight of a petroleum pitch (the carbonylation yield was amorphous or quasicrystalline carbon 7 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was mixed using a magnetic stirrer and ultrasonic waves were irradiated for 60 minutes at a frequency of 20 kHz and an output of 55 W. Then, 100 parts by weight of distilled water After the tetrahydrofuran was evaporated by using a rotary evaporator, 0.125 part by weight of lithium acetate was dissolved therein and spray-dried at 160 ° C to prepare spherical natural graphite modified particles. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere and then furnace cooled to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 17.1 μm.

실시예Example 5 5

평균입경(D50)이 16㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG16) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.3 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 7 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 혼합하는 동시에 20kHz의 주파수 및 55W의 출력 하에 60분 동안 초음파를 조사한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 19.5㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 16 占 퐉 (POSCO Chemtech, SNG16) and 0.3 parts by weight of a petroleum pitch (the yield after carbonization was amorphous or quasicrystalline carbon 7 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was mixed using a magnetic stirrer and ultrasonic waves were irradiated for 60 minutes at a frequency of 20 kHz and an output of 55 W. Then, 100 parts by weight of distilled water After the tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator, spherical natural graphite modified particles were prepared by spin drying at 160 ° C. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere, and then subjected to furnace cooling to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 19.5 μm.

비교예Comparative Example 1 One

평균입경(D50)이 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12)를 음극 활물질로 사용하였다. Spherical natural graphite particles (POSCO Chemtech, SNG12) having an average particle diameter (D50) of 12.5 占 퐉 were used as an anode active material.

비교예Comparative Example 2 2

평균입경(D50)이 12.5㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.3 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 7 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 1시간 교반한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 16㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 12.5 占 퐉 (POSCO Chemtech, SNG12) and 0.3 parts by weight of a petroleum pitch (the carbonylation yield was amorphous or quasicrystalline carbon 7 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was stirred for 1 hour using a magnetic stirrer, 100 parts by weight of distilled water was added, and tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator Followed by spray drying at 160 DEG C to prepare spherical natural graphite modified particles. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere, and then subjected to furnace cooling to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 16 μm.

비교예Comparative Example 3 3

평균입경(D50)이 16㎛인 구형화 천연흑연 입자(포스코켐텍, SNG12) 2.5 중량부 및 석유계 피치 0.3 중량부(탄화 후 수율은 구형화 천연흑연 입자 100 중량부 대비 비정질 또는 준결정질 탄소 7 중량부임)를 테트라하이드로퓨란 100 중량부에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 자석 교반기를 이용하여 1시간 교반한 후, 증류수 100 중량부를 첨가하고 회전 증발기를 이용하여 테트라하이드로퓨란을 증발시킨 후 160℃에서 회전 분무건조(spray dry)하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 제조하였다. 상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 1200℃에서 1시간 동안 아르곤 분위기에서 열처리한 후 노냉하여 평균입경(D50)이 17㎛인 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하였다.2.5 parts by weight of spherical natural graphite particles (POSCO Chemtech, SNG12) having an average particle diameter (D50) of 16 占 퐉 and 0.3 parts by weight of a petroleum pitch (the yield after carbonization was amorphous or quasi-crystalline carbon 7 Weight part) was added to 100 parts by weight of tetrahydrofuran to prepare a mixed solution. The mixed solution was stirred for 1 hour using a magnetic stirrer, 100 parts by weight of distilled water was added, and tetrahydrofuran was evaporated using a rotary evaporator Followed by spray drying at 160 DEG C to prepare spherical natural graphite modified particles. The spheroidized natural graphite modified particles were heat-treated at 1200 ° C for 1 hour in an argon atmosphere and then subjected to furnace cooling to prepare spherical natural graphite-modified composite particles having an average particle size (D50) of 17 μm.

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

도 2 및 3은 각각 실시예 1 및 비교예 1에 따른 음극 활물질 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 4 내지 11은 각각 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.FIGS. 2 and 3 are SEM photographs of cross sections of the negative electrode active material according to Example 1 and Comparative Example 1, respectively. FIGS. 4 to 11 are cross-sectional views of the negative active material according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, It is a scanning electron microscope (SEM) photograph.

도 2 및 도 4 내지 8을 참고하면, 실시예 1 내지 5에서 제조된 음극 활물질은 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극이 형성됨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 4 to 8, it can be seen that the negative electrode active material prepared in Examples 1 to 5 has a gap formed between the natural graphite slices on the surface of the spherical natural graphite particles.

단면을 보여주는 도 2 및 도 3을 참고하면, 실시예 1에서 제조된 음극 활물질은 구형화 천연흑연 입자의 표면부 뿐만 아니라 내부에도 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극이 형성됨을 확인할 수 있다. 비교예 1의 구형화 천연흑연 입자는 제조공정상 내부에 일부 간극이 존재할 수 있으나, 표면부에는 간극이 거의 존재하지 않으며, 또한 내부에 일부 존재하는 간극도 초음파 처리를 통한 실시예 1의 구조와 같이 벌어진 간극이 아님을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 showing the cross section, it can be seen that the negative electrode active material prepared in Example 1 has a gap formed between the natural graphite slices on the inside as well as the surface portion of the spherical natural graphite particles. The spheroidized natural graphite particles of Comparative Example 1 may have some gaps in the interior of the fabric, but the gaps in the surface portion are almost non-existent, and gaps that are partially present in the interior portions are also formed as in the structure of Example 1 through ultrasonic treatment It can be confirmed that this is not a gap.

평가 2: 음극 활물질의 투과전자현미경(Evaluation 2: Transmission electron microscope of the anode active material TEMTEM ) 사진 분석) Photo analysis

실시예 5 에서 제조된 음극 활물질의 단면의 투과전자현미경(TEM) 사진을 도 12 내지 14에 나타내었다.Transmission electron microscope (TEM) photographs of the cross section of the negative electrode active material prepared in Example 5 are shown in Figs. 12 to 14. Fig.

도 12는 실시예 5 에서 제조된 음극 활물질 단면의 투과전자현미경 사진이고, 도 13 및 14는 각각 도 12에서 (a) 및 (b)로 표시된 부분의 고배율의 투과전자현미경 사진이다. 12 is a transmission electron microscope (SEM) image of the cross-section of the negative electrode active material prepared in Example 5, and FIGS. 13 and 14 are transmission electron micrographs of high magnification of the portions shown in FIGS. 12A and 12B, respectively.

도 12 내지 14를 참고하면, 초음파 처리로 인하여 형성된, 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부의 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 12 to 14, it is confirmed that amorphous or semi-crystalline carbon exists in the gap between the natural graphite slices on the surface and inside of the spherical natural graphite particles formed by the ultrasonic treatment.

평가 3: 음극 활물질의 입도 분포 분석Evaluation 3: Analysis of particle size distribution of anode active material

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에서 제조된 음극 활물질의 입도 분포를 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정하여, 음극 활물질의 평균입경(D50)을 하기 표 1에 나타내었다.The average particle size (D50) of the negative electrode active material is shown in Table 1, by measuring the particle size distribution of the negative electrode active material prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method.

실시예Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 평균입경
(D50)(㎛)
Average particle diameter
(D50) (占 퐉)
16.316.3 1616 17.217.2 17.117.1 19.519.5 12.512.5 1515 1717

상기 표 1을 참고하면, 초음파 처리를 한 실시예 1 내지 4의 경우, 초음파 처리를 하지 않은 비교예 2의 경우와 비교하여, 음극 활물질의 평균입경(D50)이 증가함을 알 수 있다. 또한 초음파 처리를 한 실시예 5의 경우, 초음파 처리를 하지 않은 비교예 3의 경우와 비교하여, 음극 활물질의 평균입경(D50)이 증가함을 알 수 있다. 이는 초음파 처리를 통하여 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에서 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려주어 벌어진 간극을 형성한 것에 기인하다. Referring to Table 1, it can be seen that the average particle size (D50) of the negative electrode active material is increased in Examples 1 to 4 in which the ultrasonic treatment was performed, as compared with the case of Comparative Example 2 in which the ultrasonic treatment was not performed. In addition, it can be seen that the average particle size (D50) of the negative electrode active material is increased in the case of Example 5 in which the ultrasonic treatment is performed, as compared with the case of Comparative Example 3 in which the ultrasonic treatment is not performed. This is due to the formation of gaps between the natural graphite slices on the surface and inside of the spherical natural graphite particles through ultrasonic treatment.

평가 4: 음극 활물질의 Evaluation 4: 비표면적Specific surface area 분석 analysis

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에서 제조된 음극 활물질의 비표면적(BET surface area)을 가스 흡탈착법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The specific surface area (BET surface area) of the negative electrode active material prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was measured by gas adsorption / desorption, and the results are shown in Table 2 below.

실시예Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 음극 활물질의
비표면적(m2/g)
Negative active material
Specific surface area (m 2 / g)
9.59.5 77 7.57.5 7.27.2 6.26.2 6.76.7 2.82.8 2.72.7

상기 표 2를 통하여, 초음파 처리를 한 실시예 1 내지 4의 경우 초음파 처리를 하지 않고 탄소 코팅된 비교예 2의 경우와 비교하여 음극 활물질의 비표면적이 증가함을 확인할 수 있다. 또한 초음파 처리를 한 실시예 5의 경우 초음파 처리를 하지 않고 탄소 코팅된 비교예 3 의 경우와 비교하여 음극 활물질의 비표면적이 증가함을 확인할 수 있다. 이는 초음파 처리를 통하여 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에서 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려주어 벌어진 간극을 형성한 것에 기인하다. It can be seen from Table 2 that the specific surface area of the negative electrode active material is increased as compared with the case of Comparative Example 2 in which the ultrasonic treatment is applied to the carbon coated electrodes of Examples 1 to 4 without ultrasonic treatment. In addition, the specific surface area of the negative electrode active material is increased in the case of Example 5 in which the ultrasonic treatment is performed, as compared with the case of Comparative Example 3 in which carbon coating is performed without ultrasonic treatment. This is due to the formation of gaps between the natural graphite slices on the surface and inside of the spherical natural graphite particles through ultrasonic treatment.

평가 5: 음극 활물질의 눌림 강도 측정Evaluation 5: Measurement of the pressing strength of the negative electrode active material

실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 제조된 음극 활물질의 눌림 강도를 알아보기 위하여 하중을 증가시키며 가압하여 만들어진 펠릿의 밀도를 계산하였으며, 그 결과를 도 15에 나타내었다.The densities of the pellets produced by increasing the load and pressing the negative active material prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were calculated and the results are shown in FIG.

도 15는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 따른 음극 활물질의 하중 대비 밀도 값을 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing load contrast density values of the negative electrode active material according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

도 15를 참고하면, 실시예 1 내지 3의 경우 초음파 처리를 통해 구형화 천연흑연 입자의 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려주어 벌어진 간극을 형성하였음에도 불구하고 비교예 1에 비하여 높은 하중으로 눌러도 밀도가 증가하지 않음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3의 경우 비교예 2와 눌림 강도가 유사함을 알 수 있다.Referring to FIG. 15, in Examples 1 to 3, although spherical natural graphite particles were opened by ultrasonic treatment to open gap between natural graphite slices, compared to Comparative Example 1, Is not increased. It can be seen that the pressing strengths of Examples 1 to 3 are similar to those of Comparative Example 2.

이로부터, 초음파 처리 동안 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극으로 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되고 상기 구형화 천연흑연의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되며, 이후 열처리를 통해 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되는 동시에 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 형성된 벌어진 간극에 존재함에 따라, 상기 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 초음파 처리 공정을 통해 벌어진 간극을 유지할 수 있음을 알 수 있다.Thus, during the ultrasonic treatment, an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor is impregnated into the gaps between the scintillating natural graphite pieces, the surface of the spheroidized natural graphite is coated with an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, As the amorphous or quasi-crystalline carbon is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles and is present in the gap formed in the surface portion and the inside of the spheroidized natural graphite particle, the pressing phenomenon of the spheroidized natural graphite particles is suppressed It can be seen that the gaps opened through the ultrasonic treatment process can be maintained.

평가 6: 음극 활물질의 X-선 Evaluation 6: X-ray of anode active material 회절diffraction 패턴 분석 Pattern analysis

실시예 3 및 4와 비교예 2에서 제조된 음극 활물질의 결정성을 X-선 회절 패턴 분석기를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 16 및 17에 나타내었다. Crystallinity of the negative active material prepared in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2 was measured using an X-ray diffraction pattern analyzer, and the results are shown in FIGS.

도 16은 실시예 3 및 4와 비교예 2에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타낸 그래프이고, 도 17은 도 16에서 일부 2θ 구간을 확대한 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타낸 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing the X-ray diffraction pattern (XRD) of the negative electrode active material according to Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. FIG. 17 is a graph showing the XRD pattern (XRD) Fig.

도 16 및 도 17을 참고하면, 리튬 아세테이트를 포함하는 실시예 4의 경우 능면체형 흑연 구조의 피크가 사라진 것을 볼 수 있으며, 이는 리튬 아세테이트와 구형화 천연흑연 입자의 인편상 천연흑연 입자와의 반응으로 인해 상기 인편상 천연흑연 입자에 존재하는 능면체형 흑연 구조의 결함을 효과적으로 제거한 것에 기인한다.Referring to FIGS. 16 and 17, it can be seen that the peak of the graphite structure of the non-graphite type disappears in the case of Example 4 including lithium acetate. This indicates that the reaction of lithium acetate and spherical natural graphite particles with scintillating natural graphite particles , Which effectively removes defects of the graphite-type graphite present in the scintillating natural graphite particles.

또한 실시예 3 및 4와 비교예 2에서 제조된 음극 활물질의 X-선 회절 패턴 분석 결과, 즉, 도 16의 결과로부터 La 및 Lc 값을 계산하여, 하기 표 3에 나타내었다. Ray diffraction patterns of the negative electrode active materials prepared in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2, that is, La and Lc values were calculated from the results of FIG. 16, and are shown in Table 3 below.

La는 기저면에 평행인 방향(a축 방향)으로의 결정자의 크기이며, Lc는 기저면에 수직인 방향(c축 방향)으로의 결정자 크기를 나타내며, 이들은 탄소재에 있어 결정구조를 나타내는 주요 특성 인자이다.La is the crystallite size in the direction parallel to the base plane (a-axis direction), Lc is the crystallite size in the direction perpendicular to the base plane (c-axis direction) to be.

실시예Example 실시예Example 33 44 55 22 33 La(nm)La (nm) 20.020.0 20.220.2 22.822.8 20.120.1 22.922.9 Lc(nm)Lc (nm) 25.325.3 25.525.5 27.927.9 25.425.4 27.827.8

상기 표 3을 통하여, 초음파 처리를 통해 제조된 실시예 3 및 4의 경우 초음파 처리를 하지 않고 탄소 코팅된 비교예 2의 경우와 비교하여 La 및 Lc 값이 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 또한 초음파 처리를 통해 제조된 실시예 5의 경우 초음파 처리를 하지 않고 탄소 코팅된 비교예 3의 경우와 비교하여 La 및 Lc 값이 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 이로부터, 초음파 처리를 하더라도 구형화 천연흑연 입자의 결정성에는 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.It can be seen from the above Table 3 that the La and Lc values of Examples 3 and 4 prepared by ultrasonic treatment are not substantially different from those of Comparative Example 2 which is carbon coated without ultrasonic treatment. Also, it can be seen that the La and Lc values of Example 5 prepared by ultrasonic treatment are not significantly different from those of Comparative Example 3, which is carbon coated without ultrasonic treatment. From this, it can be seen that even when subjected to ultrasonic treatment, the crystallinity of spherical natural graphite particles is not affected.

(테스트용 셀의 제조)(Preparation of Test Cell)

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각각의 음극 활물질 96 중량%와 CMC/SBR(카르복시메틸셀룰로오스/스티렌-부타디엔 러버)을 1:1의 중량비로 혼합한 바인더 4 중량%를 증류수에서 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 구리 호일 상에 코팅한 후, 건조 및 압착하여 각각의 음극을 제조하였다. 4 wt% of a binder obtained by mixing 96 wt% of each of the negative electrode active materials prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 with CMC / SBR (carboxymethylcellulose / styrene-butadiene rubber) in a weight ratio of 1: To prepare an anode slurry. The negative electrode slurry was coated on a copper foil, followed by drying and pressing to prepare respective negative electrodes.

상기 각각의 음극과 리튬 금속을 양극으로 하여, 음극과 양극 사이에 다공질 폴리프로필렌 필름으로 이루어진 세퍼레이터를 개재하여 적층시켜 전극 조립체를 제조하였다. 이후 디에틸 카보네이트(DEC) 및 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합 용매(DEC:EC=1:1)에 1M의 LiPF6을 용해시킨 전해액을 첨가하여 테스트용 셀을 제작하였다.Using the respective cathodes and lithium metal as positive electrodes, a separator made of a porous polypropylene film was laminated between the negative electrode and the positive electrode to produce an electrode assembly. Thereafter, an electrolytic solution in which 1 M of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of diethyl carbonate (DEC) and ethylene carbonate (EC) (DEC: EC = 1: 1) was added to prepare a test cell.

평가 7: 리튬 이차 전지의 초기 Evaluation 7: Initial of lithium secondary battery 충방전Charging and discharging 특성 분석 Character analysis

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 다음과 같은 방법으로 상기 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따른 초기 충방전 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. The initial charge-discharge characteristics according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the following method using the test cell prepared above, and the results are shown in Table 4 below.

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 셀의 경우, 충전은 70mA/g의 전류밀도로 CC/CV 모드로 행하였고, 종지 전압은 0.01V로 유지하였으며, 전류가 7mA/g(10% 전류밀도)일 때 충전을 종료하였다. 방전은 70mA/g의 전류밀도로 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 1.5V로 유지하였다. For the cells prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, charging was carried out in a CC / CV mode with a current density of 70 mA / g, the end voltage was maintained at 0.01 V, the current was 7 mA / (10% current density). The discharge was performed in CC mode with a current density of 70 mA / g and the termination voltage was maintained at 1.5V.

하기 표 4에서 초기 충방전 효율(%)은 초기 충전 용량에 대한 초기 방전용량의 백분율로 얻어진다. In the following Table 4, the initial charge / discharge efficiency (%) is obtained as a percentage of the initial discharge capacity with respect to the initial charge capacity.

하기 표 4를 통하여, 초음파 처리하여 제조된 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 5의 경우, 초음파 처리를 통하여 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려주어 벌어진 간극을 형성함으로써 비표면적이 다소 증가하였음에도 불구하고, 초음파 처리하지 않고 비정질 탄소로 코팅된 비교예 2의 경우와 초기 효율은 유사하거나 약간 우수함을 알 수 있다.In the case of Examples 1 to 5 using the negative electrode active material prepared by ultrasonic treatment as shown in the following Table 4, it was found through ultrasonic treatment that the gap between the scratched natural graphite slices on the surface portion and inside of the spherical natural graphite particles, It is understood that the initial efficiency is similar to or slightly superior to that of Comparative Example 2 coated with amorphous carbon without ultrasonic treatment.

또한, 리튬 아세테이트를 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조한 실시예 4의 경우, 리튬 아세테이트를 포함하지 않은 실시예 1 내지 3 및 초음파 처리 없이 인편상 천연흑연의 표면에 탄소 코팅하여 제조된 비교예 2의 경우와 비교하여, 초기 충방전 효율이 향상된 것을 확인할 수 있다. 이는 리튬 아세테이트와 인편상 천연흑연과의 반응으로 인해 인편상 천연흑연에 존재하는 능면체형 흑연 구조의 결함을 효과적으로 제거하여 초기 충방전 반응 간 비가역 용량이 감소됨에 기인하다.In Example 4 in which a spherical natural graphite-modified composite particle containing lithium acetate was produced, Examples 1 to 3, which did not contain lithium acetate, and Examples 1 to 3 in which lithium acetate was not included, It can be confirmed that the initial charging and discharging efficiency is improved as compared with the case of the comparative example 2. This is due to the fact that the irreversible capacity between the initial charge and discharge reactions is reduced by effectively removing defects of the graphite structure of the naturally occurring graphite existing on the scaly natural graphite due to the reaction of the lithium acetate with the scaly natural graphite.

평가 8: 리튬 이차 전지의 고율 충전 특성 분석Evaluation 8: Analysis of high rate charging characteristics of lithium secondary battery

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 다음과 같은 방법으로 상기 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따른 고율 충전 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. High-rate charging characteristics according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the following method using the prepared test cell, and the results are shown in Table 4 below.

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 셀의 경우, 충전은 전류밀도 0.2 내지 2 C-rate의 범위에서 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 0.01V로 유지하였으며, 방전은 0.2 C-rate의 전류밀도에서 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 1.5V로 유지하였다.For the cells prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, the charging was performed in the CC mode at a current density of 0.2 to 2 C-rate, the end voltage was maintained at 0.01 V, the discharge was 0.2 At the current density of C-rate, it was done in CC mode, and the termination voltage was maintained at 1.5V.

하기 표 4를 통하여, 초음파 처리를 통해 제조된 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 5의 경우, 초음파 처리 없이 비정질 탄소로 코팅하여 제조된 음극 활물질을 사용한 비교예 2 및 3의 경우와 비교하여, 고율 충전 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 이는 상기 초음파 처리 공정을 통해 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 인편상 천연흑연 절편들 사이가 벌어지고 또한 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재함으로써 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 전해액과의 반응성이 향상된 것에 기인한다.As shown in Table 4, in Examples 1 to 5 using the negative electrode active material prepared by ultrasonic treatment, as compared with Comparative Examples 2 and 3 using the negative electrode active material coated with amorphous carbon without ultrasonic treatment, It can be confirmed that the charging characteristics are excellent. This is because through the above ultrasonic treatment, amorphous or quasi-crystalline carbon exists in the gap between the natural graphite slices on the surface and in the inside of the spherical natural graphite particles and the compression phenomenon of the spherical natural graphite particles And the reactivity with the electrolytic solution is improved.

평가 9: 리튬 이차 전지의 고율 방전 특성 분석Evaluation 9: High-rate discharge characteristic analysis of lithium secondary battery

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 다음과 같은 방법으로 상기 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따른 고율 방전 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. The high-rate discharge characteristics according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the following method using the test cell prepared above, and the results are shown in Table 4 below.

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 셀의 경우, 충전은 전류밀도 0.2 C-rate의 전류밀도에서 CC/CV 모드로 행하였고, 종지 전압은 0.01V로 유지하였으며 전류가 0.02 C-rate일 때 충전을 종료하였다. 방전은 0.2 내지 10 C-rate 범위에서 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 1.5V 로 유지하였다.For the cells prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, the charging was performed in CC / CV mode at a current density of 0.2 C-rate, the termination voltage was maintained at 0.01 V, the current was 0.02 The charge was terminated at the C-rate. Discharge was performed in CC mode at a 0.2 to 10 C-rate range and the termination voltage was maintained at 1.5V.

하기 표 4를 통하여, 초음파 처리를 통해 제조된 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 5의 경우, 초음파 처리 없이 비정질 탄소로 코팅하여 제조된 음극 활물질을 사용한 비교예 2 및 3의 경우와 비교하여, 고율 방전 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 이는 상기 초음파 처리 공정을 통해 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 인편상 천연흑연 절편들 사이가 벌어지고 또한 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재함으로써 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 전해액과의 반응성이 향상된 것에 기인한다.As shown in Table 4, in Examples 1 to 5 using the negative electrode active material prepared by ultrasonic treatment, as compared with Comparative Examples 2 and 3 using the negative electrode active material coated with amorphous carbon without ultrasonic treatment, It can be confirmed that the discharge characteristics are excellent. This is because through the above ultrasonic treatment, amorphous or quasi-crystalline carbon exists in the gap between the natural graphite slices on the surface and in the inside of the spherical natural graphite particles and the compression phenomenon of the spherical natural graphite particles And the reactivity with the electrolytic solution is improved.

평가 10: 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성 분석Evaluation 10: Analysis of cycle life characteristics of lithium secondary battery

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에 따른 사이클 수명을 평가하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다. The cycle life according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated using the prepared test cell, and the results are shown in Table 4.

충전은 0.5 C-rate의 전류밀도로 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 0.01V로 유지하였다. 방전은 0.5 C-rate의 전류밀도로 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 1.5V로 유지하였으며 총 100 사이클을 실시하였다. Charging was performed in CC mode with a current density of 0.5 C-rate and the termination voltage was maintained at 0.01V. The discharge was performed in the CC mode at a current density of 0.5 C-rate, and the end voltage was maintained at 1.5 V, and a total of 100 cycles were performed.

하기 표 4에서 용량 유지율(%)은 초기 사이클의 방전용량 대비 100 사이클 후의 방전용량의 백분율로 얻어진다. In the following Table 4, the capacity retention rate (%) is obtained as a percentage of the discharge capacity after 100 cycles to the discharge capacity of the initial cycle.

하기 표 4를 통하여, 초음파 처리를 통해 제조된 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 5의 경우, 초음파 처리 없이 비정질 탄소로 코팅하여 제조된 음극 활물질을 사용한 비교예 2 및 3의 경우와 비교하여, 사이클 수명 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 이는 상기 초음파 처리 공정을 통해 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 인편상 천연흑연 절편들 사이가 벌어지고 또한 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재함으로써 구형화 천연흑연 입자의 눌림 현상이 억제되어 전해액과의 반응성이 향상된 것에 기인한다. 또한, 비정질 또는 준결정질 탄소가 구형화 천연흑연 입자의 표면과 구형화 천연흑연 입자의 표면부 및 내부에 존재하는 벌어진 간극에 존재하여 상기 인편상 천연흑연 절편들을 결합시킴으로써, 충방전시 리튬의 삽입 및 탈리가 반복되는 동안 반복된 흑연의 팽창 및 수축에 따라 발생할 수 있는, 구형화 천연흑연 입자의 구조적 안정성의 저하를 억제할 수 있음에 기인한다.As shown in Table 4, in Examples 1 to 5 using the negative electrode active material prepared by ultrasonic treatment, as compared with Comparative Examples 2 and 3 using the negative electrode active material coated with amorphous carbon without ultrasonic treatment, It can be confirmed that the life characteristic is excellent. This is because through the above ultrasonic treatment, amorphous or quasi-crystalline carbon exists in the gap between the natural graphite slices on the surface and in the inside of the spherical natural graphite particles and the compression phenomenon of the spherical natural graphite particles And the reactivity with the electrolytic solution is improved. In addition, amorphous or quasi-crystalline carbon is present on the surface of the spherical natural graphite particles and on the surface portion of the spheroidized natural graphite particles and in the gaps between the spherical natural graphite particles, And deterioration of the structural stability of the spheroidized natural graphite particles, which can be caused by repeated expansion and contraction of the graphite during the repeating of the desorption, can be suppressed.

초기
충방전
효율(%)
Early
Charging and discharging
efficiency(%)
고율 충전 특성High rate charging characteristic 고율 방전 특성High rate discharge characteristic 용량
유지율
(%)
Volume
Retention rate
(%)
충전 용량(mAh/g)Charging capacity (mAh / g) 방전용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 0.2C0.2C 1C1C 2C2C 0.2C0.2C 1C1C 2C2C 5C5C 10C10C 실시예 1Example 1 92.792.7 344344 247247 147147 359359 359359 357357 354354 282282 9292 실시예 2Example 2 9393 337337 234234 130130 355355 355355 355355 352352 312312 9191 실시예 3Example 3 93.393.3 331331 232232 130130 356356 356356 355355 354354 310310 9494 실시예 4Example 4 9494 332332 230230 115115 355355 355355 354354 352352 302302 9595 실시예 5Example 5 92.792.7 328328 229229 128128 359359 359359 358358 354354 298298 9696 비교예 1Comparative Example 1 9090 338338 162162 5151 359359 359359 355355 304304 179179 6060 비교예 2Comparative Example 2 9393 332332 220220 7979 353353 351351 350350 343343 248248 7070 비교예 3Comparative Example 3 92.592.5 325325 219219 9696 360360 359359 358358 332332 229229 8080

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.

100: 구형화 천연흑연 개질 복합입자
10: 인편상 천연흑연 절편
20: 벌어진 간극
30: 비정질 또는 준결정질 탄소
100: spherical natural graphite-modified composite particles
10: Scattered graphite pieces
20: Clear gap
30: amorphous or quasi-crystalline carbon

Claims (16)

인편상 천연흑연 절편들이 표면부에는 양배추상 및 중심부에는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자; 및
비정질 또는 준결정질 탄소
를 포함하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 포함하고,
상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에는 초음파 처리에 의한 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이의 벌어진 간극이 존재하고,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되고, 상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 벌어진 간극이 유지되도록 상기 벌어진 간극에 존재하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질.
Spherical natural graphite particles assembled into a cabbage phase on the surface portion and a random phase in the central portion, And
Amorphous or quasicrystalline carbon
Modified natural graphite-modified composite particles,
Wherein the spherical natural graphite particles have a gap formed between the natural graphite slices by ultrasonic treatment on the surface portion thereof,
Wherein the amorphous or quasi-crystalline carbon is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles and the amorphous or quasi-crystalline carbon is present on the surface of the spheroidized natural graphite particles
Negative electrode active material for lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 구형화 천연흑연 입자의 평균입경(D50)은 5 내지 40 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the spherical natural graphite particles have an average particle diameter (D50) of 5 to 40 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous or semi-crystalline carbon is contained in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.
제1항에 있어서,
상기 구형화 천연흑연 개질 복합입자는 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 화합물을 더 포함하고,
상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 코팅되고, 상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 벌어진 간극에 존재하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the spherical natural graphite-modified composite particle further comprises a lithium compound including Li 2 O, Li 2 CO 3, or a combination thereof,
Wherein the lithium compound is coated on the surface of the spheroidized natural graphite particles and the lithium compound is present in a gap in the surface portion of the spherical natural graphite particles
Negative electrode active material for lithium secondary battery.
제4항에 있어서,
상기 리튬 화합물은 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
5. The method of claim 4,
Wherein the lithium compound is contained in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.
인편상 천연흑연 절편들이 표면부에는 양배추상 및 중심부에는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계;
상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되는 단계;
상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및
상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소가 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계
를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
Preparing a solution comprising scaly graphite natural graphite particles assembled into a cabbage phase on the surface portion and a random phase in the center portion, granulated natural graphite particles, an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, and a solvent;
The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a clear gap between the scaly natural graphite slices on the surface of the spherical natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spherical natural graphite particles, Impregnating the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor with the amorphous or quasicrystalline carbon precursor on the surface of the particles and the gaps present on the surface of the spherical natural graphite particles;
Drying the ultrasonic treated solution to obtain spherical natural graphite modified particles; And
Wherein the spheroidized natural graphite particles are coated with amorphous or quasi-crystalline carbon and the spherical natural graphite particles are coated with amorphous or quasi-crystalline carbon The step of producing an existing spheroidized natural graphite-modified composite particle
And a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
인편상 천연흑연 절편들이 표면부에는 양배추상 및 중심부에는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 리튬 아세테이트 및 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계;
상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침되는 단계;
상기 초음파 처리된 용액을 건조하여 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및
상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 리튬 화합물은 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
Preparing a solution comprising scaly natural graphite particles, agarose natural graphite particles, amorphous or semi-crystalline carbon precursor, lithium acetate and a solvent, which are assembled on the surface portion in the cabbage phase and randomly in the center portion;
The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a clear gap between the scaly natural graphite slices on the surface of the spherical natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spherical natural graphite particles, Impregnating the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate on the surface of the particles with the amorphous or semi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate coated on the surface of the spherical natural graphite particles;
Drying the ultrasonic treated solution to obtain spherical natural graphite modified particles; And
Treating the spheroidized natural graphite modified particles with an amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound coated on the surface of the spherical natural graphite particles and forming amorphous or semi-crystalline graphite particles on the gap existing on the surface of the spherical natural graphite particles; Crystalline carbon and a lithium compound in the presence of a binder,
Wherein the lithium compound comprises Li 2 O, Li 2 CO 3, or a combination thereof
A method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
인편상 천연흑연 절편들이 표면부에는 양배추상 및 중심부에는 랜덤상으로 결구되어 조립화된 구형화 천연흑연 입자, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체, 그리고 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계;
상기 용액을 초음파 처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 결정성을 유지하면서 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부의 상기 인편상 천연흑연 절편들 사이를 벌려 벌어진 간극을 형성하는 동시에, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체가 함침되는 단계;
상기 초음파 처리된 용액에 리튬 아세테이트를 첨가 후 건조하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 및 상기 리튬 아세테이트가 함침되는 구형화 천연흑연 개질 입자를 얻는 단계; 및
상기 구형화 천연흑연 개질 입자를 열처리하여, 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 코팅되고 상기 구형화 천연흑연 입자의 표면부에 존재하는 상기 벌어진 간극에 비정질 또는 준결정질 탄소 및 리튬 화합물이 존재하는 구형화 천연흑연 개질 복합입자를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 리튬 화합물은 Li2O, Li2CO3 또는 이들의 조합을 포함하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
Preparing a solution comprising scaly graphite natural graphite particles assembled into a cabbage phase on the surface portion and a random phase in the center portion, granulated natural graphite particles, an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor, and a solvent;
The solution is subjected to ultrasonic treatment to form a clear gap between the scaly natural graphite slices on the surface of the spherical natural graphite particles while maintaining the crystallinity of the spherical natural graphite particles, Impregnating the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor with the amorphous or quasicrystalline carbon precursor on the surface of the particles and the gaps present on the surface of the spherical natural graphite particles;
Wherein the graphite particles are coated with the amorphous or quasicrystalline carbon precursor and the lithium acetate on the surface of the spherical natural graphite particles and the graphite particles coated on the surface of the spherical natural graphite particles are coated with lithium acetate, Obtaining spherical natural graphite modified particles impregnated with the amorphous or quasi-crystalline carbon precursor and the lithium acetate in the gap formed; And
Treating the spheroidized natural graphite modified particles with an amorphous or quasi-crystalline carbon and a lithium compound coated on the surface of the spherical natural graphite particles and forming amorphous or semi-crystalline graphite particles on the gap existing on the surface of the spherical natural graphite particles; Crystalline carbon and a lithium compound in the presence of a binder,
Wherein the lithium compound comprises Li 2 O, Li 2 CO 3, or a combination thereof
A method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매는 물, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 톨루엔, 에틸렌, 디메틸아세트아미드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 데칸, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 아세트산에틸 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The solvent may be selected from the group consisting of water, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, ethylene, dimethylacetamide, acetone, methyl ethyl ketone, hexane, tetrahydrofuran, decane, ethanol, methanol, isopropanol, And a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 구연산, 스테아린산(stearic acid), 수크로오스, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 페놀 수지, 퓨란 수지, 퍼푸릴 알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 저분자량 중질유, 글루코오스, 젤라틴, 당류 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The amorphous or quasi-crystalline carbon precursor may be selected from the group consisting of citric acid, stearic acid, sucrose, polyvinylidene fluoride, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, phenolic resin, furan resin, per furyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylic sodium, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, A process for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, comprising the steps of: preparing a negative electrode active material for lithium secondary battery, the negative electrode active material comprising styrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal pitch, petroleum pitch, mesophase pitch, low molecular weight heavy oil, glucose, gelatin, saccharides,
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파 처리는 10 내지 35 kHz의 발진 주파수와 10 내지 100 W의 출력으로 1분 내지 24시간 동안 초음파를 조사하여 수행되는
리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The ultrasonic treatment is performed by irradiating ultrasonic waves at an oscillation frequency of 10 to 35 kHz and an output of 10 to 100 W for 1 minute to 24 hours
A method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건조는 회전 분무, 노즐 분무, 초음파 분무 또는 이들의 조합의 분무 건조(spray dry)법; 회전증발기(rotary evaporator)를 이용한 건조법; 진공 건조법; 자연 건조법; 또는 이들의 조합으로 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The drying may be carried out by spray drying, rotary spraying, nozzle spraying, ultrasonic spraying or a combination thereof; A drying method using a rotary evaporator; Vacuum drying method; Natural drying method; Or a combination thereof. ≪ / RTI >
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 500 to 2500 ° C.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 2 내지 80 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the amorphous or semi-crystalline carbon precursor is contained in an amount of 2 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 리튬 아세테이트는 상기 구형화 천연흑연 입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the lithium acetate is contained in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the spherical natural graphite particles.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 음극 활물질을 포함하는 음극;
양극; 및
전해액
을 포함하는 리튬 이차 전지.
An anode comprising the anode active material of any one of claims 1 to 5;
anode; And
Electrolyte
≪ / RTI >
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