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Description
上述した本発明の実施形態に係るリチウム二次電池用正極複合素材製造方法は、硝酸ニッケル溶液、硝酸マンガン溶液、及び硝酸コバルト溶液を混合した出発物質溶液に錯化剤を混合し、前記出発物質溶液と前記錯化剤の混合溶液のpHを調整するためにNaOH水溶液を添加し、共沈法を用いてLi2MnO3系の正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)の前駆体を製造するステップと、前記前駆体にLiOH・H2Oを投入して混合するステップと、前記混合した粉末を1次焼成するステップと、前記1次焼成した粉末に対して2次焼成するステップとを含んで構成される。
一実施形態によると、前記出発物質溶液は、Ni(NO3)2・H2O、Mn(NO3)2・H2O及びCo(NO3)2・H2Oをそれぞれ1:4:1モル比で混合した溶液が使用されてもよい。そして、前記錯化剤はアンモニア水を使用し、前記出発物質溶液に前記錯化剤を0.8モル混合してもよい。また、前記NaOH水溶液は、NaOH粉末を溶液に溶解した1モルの溶液であってもよい。そして、前記LiOH・H2Oは前記前駆体対比103wt%を添加してもよい。
一方、前述した本発明の実施形態によって製造されたリチウム二次電池の電極製造方法は、共沈法を用いてLi2MnO3系の正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)粉末を製造するステップと、前記正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)粉末に導電剤とバインダーを混合してスラリーを製造するステップと、前記スラリーを塗布するステップと、前記塗布されたスラリーを乾燥するステップと、前記乾燥されたスラリーを圧搾するステップと、前記圧搾されたスラリーをパンチングして正極を製造するステップと、前記正極を用いて電極セルを製造するステップとを含んで構成される。ここで、前記Li2MnO3系の正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)粉末の製造ステップは、硝酸ニッケル溶液、硝酸マンガン溶液、及び硝酸コバルト溶液を混合した出発物質溶液に錯化剤を混合し、前記出発物質溶液と前記錯化剤の混合溶液のpHを調整するためにNaOH水溶液を添加し、共沈法を用いてLi2MnO3系の正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)の前駆体を製造するステップと、前記前駆体にLiOH・H2Oを投入して混合するステップと、前記混合した粉末を1次焼成するステップと、前記1次焼成した粉末に対して2次焼成するステップとを含んで構成される。
一方、前述した本発明の実施形態により製造されたリチウム二次電池の充放電方法は、硝酸ニッケル溶液、硝酸マンガン溶液、及び硝酸コバルト溶液を混合した出発物質溶液に錯化剤を混合し、前記出発物質溶液と前記錯化剤の混合溶液のpHを調整するためにNaOH水溶液を添加し、共沈法を用いてLi2MnO3系の正極複合素材Li(LixNiyCozMnwO2+α)を用いて製造した電極セルを2.0〜4.6Vの範囲内で定電流及び定電圧に充電と放電を繰り返し行う。
出発物質Ni(NO3)2・H2O、Mn(NO3)2・H2O、Co(NO3)2・H2Oをそれぞれ1:4:1のモル比に測量し、蒸留水500mlに溶解させる(S1)。そして、別に備えられた蒸留水500mlに錯化剤として5Nアンモニア水を溶解して0.8モルの水溶液500mlを備える(S2)。また、反応器のpHを調整するためにNaOH粉末を1モルの溶液500mlを製造して備える(S3)。ここで、反応器は温度を55℃、濃度はpH11、攪拌速度は約1000RPMに設定して行う。
次に、共沈反応は出発物質の滴定で始まり、反応器の共沈反応が開始すると出発物質は約4ml/minの速度で滴定し、錯化剤として備えられたアンモニア水を約4ml/minの速度で滴定する。また、共沈反応によるpHを調整するために別に備えられた1モルのNaOH溶液は反応器のpH変化により自動的に滴定するように設置する。
Claims (16)
- 硝酸ニッケル溶液、硝酸マンガン溶液、及び硝酸コバルト溶液を混合した出発物質溶液に錯化剤を混合して金属錯体を形成し、前記出発物質溶液と前記錯化剤との混合溶液のpHを調整するためにNaOH水溶液を添加し、共沈法を用いて、Li 2 MnO 3 相及びNMC相を含み前記Li 2 MnO 3 相の比率は21.3%〜29.2%である正極複合素材の前駆体を製造するステップと、
前記前駆体にLiOH・H2Oを投入して混合するステップと、
前記混合した粉末を1次焼成するステップと、
前記1次焼成した粉末を2次焼成するステップと、
を含む、リチウム二次電池用正極複合素材製造方法。 - 前記1次焼成するステップでの焼成温度は500℃である、請求項1に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記2次焼成するステップでの焼成温度は650℃〜1000℃である、請求項1又は請求項2に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記正極複合素材のXRD(X−Ray Diffraction、X線回折)の分析結果、2つの超格子ピークを示す、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記2つの超格子ピークは、前記2次焼成するステップでの焼成温度を800℃以上の温度としたときに形成される、請求項4に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記出発物質溶液は、Ni(NO3)2・H2O、Mn(NO3)2・H2O及びCo(NO3)2・H2Oをそれぞれ1:4:1モル比で混合した溶液である、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記錯化剤としてアンモニア水を使用し、前記出発物質溶液に前記錯化剤を0.8モル混合する、請求項6に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記NaOH水溶液は、NaOH粉末を溶液に溶解した1モルの溶液である、請求項6又は請求項7に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 前記LiOH・H2Oは前記前駆体対比103wt%の量で添加される、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極複合素材製造方法。
- 共沈法を用いて、Li 2 MnO 3 相及びNMC相を含み前記Li 2 MnO 3 相の比率は21.3%〜29.2%である正極複合素材粉末を製造するステップと、
前記正極複合素材粉末に導電剤とバインダーを混合してスラリーを製造するステップと、
前記スラリーを塗布するステップと、
前記塗布されたスラリーを乾燥するステップと、
前記乾燥されたスラリーを押し付けるステップと、
前記押し付けられたスラリーをパンチングして正極を製造するステップと、
前記正極を用いて電極セルを製造するステップと、
を含み、
ここで、Li 2 MnO 3 相及びNMC相を含み前記Li 2 MnO 3 相の比率は21.3%〜29.2%である正極複合素材粉末の前記製造ステップは、
硝酸ニッケル溶液、硝酸マンガン溶液、及び硝酸コバルト溶液を混合した出発物質溶液に錯化剤を混合して金属錯体を形成し、前記出発物質溶液と前記錯化剤との混合溶液のpHを調整するためにNaOH水溶液を添加し、共沈法を用いてLi 2 MnO 3 相及びNMC相を含み、前記Li 2 MnO 3 相の比率は21.3%〜29.2%である正極複合素材の前駆体を製造するステップと、
前記前駆体にLiOH・H2Oを投入して混合するステップと、
前記混合した粉末を1次焼成するステップと、
前記1次焼成した粉末を2次焼成するステップと、
を含む、リチウム二次電池の電極製造方法。 - 前記電極セルを製造するステップでは、コインセル形態又は3極セルの形態の電池セルが形成される、請求項10に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
- 前記コインセルにおいては、前記製造された正極を使用し、負極にリチウムメタルを使用し、隔離膜にPE Separatorを使用し、電解液にエチレンカーボネイト(EC)とジエチルカーボネイト(DMC)の混合溶媒(体積比1:1)に1モルLiPF6が溶解した溶液を使用する、請求項11に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
- 前記3極セルにおいては、前記製造された正極を使用し、対極にリチウムメタルを使用し、参照電極にリチウムメタルを使用し、隔離膜にPE Separatorを使用し、電解液にエチレンカーボネイト(EC)とジエチルカーボネイト(DMC)の混合溶媒(体積比1:1)に1モルLiPF6が溶解した溶液を使用する、請求項11又は請求項12に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
- 前記スラリーは、前記複合素材粉末、導電剤、バインダーの組成比を80:10:10の重量比(wt%)で混合したものである、請求項10〜請求項13のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
- 前記スラリーを塗布するステップでは、前記スラリーをアルミホイルに100〜110μmの厚さに塗布する、請求項10〜請求項14のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
- 前記スラリーを塗布するステップでは、前記スラリーをアルミホイルに押し付けるステップで60〜70μm厚さに塗布する、請求項15に記載のリチウム二次電池の電極製造方法。
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