초록

본 발명은 실리콘 옥사이드(SIOX; X는 1.5 이하)에 B, P, LI, GE, AL, V 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소가 도핑되어 있는 코어물질; 및 상기 코어물질의 표면에 존재하는 탄소물질을 포함하는 실리콘옥사이드-탄소 복합체로 이루어진 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다. 본 발명의 음극 활물질은 리튬 이차 전지의 수명특성과 고율 충방전 특성을 우수하게 개선할 수 있다.

대표청구항 ▼

실리콘 옥사이드(SiOx| x는 1.5 이하)에 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소가 도핑되어 있는 코어물질| 및 상기 코어물질의 표면에 존재하는 탄소물질 을 포함하는 실리콘옥사이드-탄소 복합체로 이루어진 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제1항에 있어서, 상기 음극 활물질의 비정질화도는 50 % 이상이며, GITT(Galvanic Intermitant time technique) 방법에 따른 Li의 확산속도는 10-8 내지 10-6 cm2/sec인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제

실리콘 옥사이드(SiOx| x는 1.5 이하)에 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소가 도핑되어 있는 코어물질| 및 상기 코어물질의 표면에 존재하는 탄소물질 을 포함하는 실리콘옥사이드-탄소 복합체로 이루어진 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제1항에 있어서, 상기 음극 활물질의 비정질화도는 50 % 이상이며, GITT(Galvanic Intermitant time technique) 방법에 따른 Li의 확산속도는 10-8 내지 10-6 cm2/sec인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제1항에 있어서, 상기 SiOx의 x은 0.5 내지 1.5인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제1항에 있어서, 상기 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물의 도핑양은 전체 코어물질에 대하여 50 중량% 이하인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제4항에 있어서, 상기 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물의 도핑양은 전체 코어물질에 대하여 10 내지 30 중량%인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.제1항에 있어서, 상기 탄소물질은 결정질 탄소 또는 비정질 탄소인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.SiO2, Si 및 B-함유 화합물, P-함유 화합물, Li-함유 화합물, Ge-함유 화합물, Al-함유 화합물, V-함유 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도핑원소-함유 화합물을 혼합하는 단계| 상기 혼합물을 열처리하여 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물로 도핑된 실리콘 옥사이드(SiOx| x는 1.5이하)의 코어물질을 제조하는 단계| 상기 열처리한 코어물질을 급냉시키는 단계| 및 상기 코어물질을 탄소물질로 코팅하여 실리콘 옥사이드-탄소의 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.제7항에 있어서, 상기 SiO2와 Si는 3:1 내지 1:1의 중량비로 혼합되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.제7항에 있어서, 상기 도핑원소-함유 화합물은 유리질 형성 산화물인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 B-함유 화합물은 B2O3 및 B2O로 이루어진 군에서 선택되고, P-함유 화합물은 P2O5 및 P2O3로 이루어진 군에서 선택되고, Li-함유 화합물은 Li2O, Li2CO3, 및 LiOH 로 이루어진 군에서 선택되고, Ge-함유 화합물은 GeO2, Al-함유 화합물은 Al2O3, V-함유 화합물은 V2O5인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 도핑원소-함유 화합물은 SiO2, Si 및 도핑원소-함유 화합물이 혼합된 혼합물 전체중량에 대하여 50 중량% 이하로 첨가되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 도핑원소-함유 화합물은 SiO2, Si 및 도핑원소-함유 화합물이 혼합된 혼합물 전체중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 첨가되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 열처리 온도는 600 내지 1000℃인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제13항에 있어서, 상기 열처리 온도는 800 내지 1000℃인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 음극 활물질의 비정질화도는 50 % 이상이며, GITT(Galvanic Intermitant time technique) 방법에 따른 Li의 확산속도는 10-8 내지 10-6 cm2/sec 이상인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 SiOx의 x는 0.5 내지 1.5인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.제7항에 있어서, 상기 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물의 도핑양은 전체 코어물질에 대하여 50 중량% 이하인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.제17항에 있어서, 상기 B, P, Li, Ge, Al, V 또는 이들의 혼합물의 도핑양은 전체 코어물질에 대하여 10 내지 30 중량%인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.제7항에 있어서, 상기 탄소물질은 결정질 탄소 또는 비정질 탄소인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 음극 활물질을 포함하는 음극| 리튬의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극| 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지.