KR100464313B1 - lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material - Google Patents

lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material Download PDF

Info

Publication number
KR100464313B1
KR100464313B1 KR10-1999-0049108A KR19990049108A KR100464313B1 KR 100464313 B1 KR100464313 B1 KR 100464313B1 KR 19990049108 A KR19990049108 A KR 19990049108A KR 100464313 B1 KR100464313 B1 KR 100464313B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
manganese oxide
salt
secondary battery
formula
Prior art date
Application number
KR10-1999-0049108A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20010045712A (en
Inventor
승도영
유영창
데이비슨.이소벨
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR10-1999-0049108A priority Critical patent/KR100464313B1/en
Publication of KR20010045712A publication Critical patent/KR20010045712A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100464313B1 publication Critical patent/KR100464313B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 사방정계 구조의 리튬망간산화물, 그 제조방법 및 그를 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium manganese oxide having a tetragonal structure represented by the following formula (1) or (2), a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery employing the same as an active material.

LixMeyMn1-yO2-zFz(식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z (wherein Me is boron or gallium, x is 0.9 to 1.3, y is 0.02 to 0.25 and z is 0.05 to 0.2).

본 발명에 따른 리튬망간산화물은 이온전도성과 전기전도성이 우수하며 저가의 원료를 이용하여 저온에서 합성가능하다. 또한, 이 리튬망간산화물을 활물질로 이용하는 리튬 2차 전지는 고용량이면서 화성 단계에서의 용량 손실이 적다. 또한 화성 속도가 빠르고 고율 충방전 특성 및 초기 단계에서의 충방전 특성은 물론 전반적인 충방전 특성이 우수하다. 수명 특성 또한 우수하다.Lithium manganese oxide according to the present invention is excellent in ion conductivity and electrical conductivity and can be synthesized at low temperature using a low cost raw material. Moreover, the lithium secondary battery using this lithium manganese oxide as an active material has a high capacity and little capacity loss in the chemical conversion step. In addition, the Mars speed is high, and the high-rate charge and discharge characteristics and the initial charge and discharge characteristics as well as the overall charge and discharge characteristics are excellent. The lifetime characteristics are also excellent.

Description

리튬망간산화물, 그 제조방법 및 그를 활물질로서 채용하는 리튬2차전지 {lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material}Lithium manganese oxide, a method of manufacturing the same and a lithium secondary battery employing the same as an active material {lithuim manganese oxide, preparations and lithium secondary battery employing the same as cathode active material}

본 발명은 리튬망간산화물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 격자결함이 내포된 사방정계 구조를 가지며 이온전도성과 전기전도성이 우수한 리튬망간산화물, 그 제조방법 및 그를 캐소드 활물질로 채용하여 초기화성속도, 고율충방전 특성, 수명특성 등이 개선된 리튬2차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium manganese oxide, and more particularly, a lithium manganese oxide having a tetragonal structure with lattice defects and having excellent ion conductivity and electrical conductivity, a method of preparing the same, and a cathode active material thereof, which can be used as a cathode active material and have high initialization rate. The present invention relates to a lithium secondary battery having improved charge / discharge characteristics, lifetime characteristics, and the like.

리튬-망간-산소 (Li-Mn-O)의 복합산화물은 리튬코발트계 산화물 (LiCoO2)에 비하여 인체에 유독하지 않고 환경친화적이며 상대적으로 저렴하기 때문에 충전용 리튬 2차 전지용 캐소드 활물질로서 유용한 물질중의 하나이다.The composite oxide of lithium-manganese-oxygen (Li-Mn-O) is useful as a cathode active material for rechargeable lithium secondary batteries because it is not toxic to the human body, environmentally friendly, and relatively inexpensive compared to lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ). Is one of.

리튬망간산화물은 용도에 따라서 4V급 전지의 캐소드 활물질로서 이용되는 스피넬계 LiMn2O4와 3V급 전지의 캐소드 활물질로서 이용되는 테트라고날계 λ-Li2Mn2O4로 대별된다.Lithium manganese oxide is roughly classified into spinel-based LiMn 2 O 4 used as the cathode active material of a 4V class battery and tetragonal lambda -Li 2 Mn 2 O 4 used as the cathode active material of a 3V class battery.

이중 테트라고날계 λ-Li2Mn2O4는 이론용량이 285㎃h/g으로 스피넬계 LiMn2O4(이론용량: 145㎃h/g)에 비하여 상당히 높기 때문에 전지재료로서 유망하나 대기에서 불안정하여 전지 제조상 어려움이 있다는 점이 문제점으로서 지적되고 있다.Tetragonal λ-Li 2 Mn 2 O 4 has a theoretical capacity of 285 재료 h / g and is considerably higher than spinel-based LiMn 2 O 4 (theoretical capacity: 145㎃h / g). It is pointed out as a problem that there is difficulty in battery manufacturing due to instability.

이러한 기존의 리튬망간산화물의 문제점을 극복할 수 있는 것으로서 카나다 국립연구소의 I.J.Davison 등에 의하여 개발된 고온합성형 사방정계 (orthorhombic) 리튬망간산화물 (LiMnO2; 이하, 고온형 리튬망간산화물)과 일본 오사카대학과 카나다 사이몬프래셔 대학 등에서 개발된 저온합성형 사방정계 리튬망간산화물 (LiMnO2; 이하, 저온형 리튬망간산화물)을 들 수 있다.The high temperature synthetic orthogonal lithium manganese oxide (LiMnO 2 ; hereinafter referred to as high temperature lithium manganese oxide) developed by IJDavison et al. Of the National Research Institute of Canada can overcome the problems of the existing lithium manganese oxide and Osaka University of Japan. And low temperature synthetic tetragonal lithium manganese oxides (LiMnO 2 ; hereinafter referred to as low temperature lithium manganese oxides) developed at the University of Simon Prasher University, Canada.

이들은 대기중에서 안정하며 고용량을 나타낸다는 잇점이 있다.They have the advantage of being stable in the air and exhibiting high capacity.

그러나, 고온형 리튬망간산화물은 약 1000℃ 이상의 고온에서 합성되는 것으로서 이온전도도와 전기전도도가 불량하다. 그리고 이를 활물질로 채용하는 리튬 2차 전지는 초기 화성 단계에서 용량 손실이 현저하고 완전 화성 단계에 이르기까지 장시간이 소요될 뿐 아니라 고율 충방전시 용량 감소가 현저하다.However, the high temperature lithium manganese oxide is synthesized at a high temperature of about 1000 ° C. or higher, and thus has poor ion conductivity and electrical conductivity. In addition, the lithium secondary battery employing the same as an active material has a significant capacity loss in the initial chemical conversion stage, takes a long time to reach a fully chemical conversion stage, and a significant decrease in capacity during high-rate charging and discharging.

저온형 리튬망간산화물은 출발물질로서 고가의 MnOOH를 사용하여야 하기 때문에 경제성이 떨어진다는 단점이 있다. 그리고, 이를 활물질로 채용하는 리튬 2차 전지는 고온형 리튬망간산화물을 활물질로 채용하는 리튬 2차 전지에 비해서는 초기 충방전 효율이 우수한 편이지만 그 역시 만족스러운 수준이 아니며 고온형 리튬망간산화물을 활물질로 채용하는 리튬 2차 전지와 마찬가지로 고율 충방전시 용량이 현저하게 감소되며 수명 특성이 불량하다.Low-temperature lithium manganese oxide has a disadvantage in that it is economical because expensive MnOOH must be used as a starting material. In addition, the lithium secondary battery employing the same as the active material has an excellent initial charging and discharging efficiency as compared to the lithium secondary battery employing the high temperature lithium manganese oxide as the active material. As with the lithium secondary battery used as the active material, the capacity during the high rate charge / discharge is significantly reduced and the lifespan characteristics are poor.

또한, 상기 고온형 및 저온형 리튬망간산화물 모두에서 공통적으로 지적되고 있는 가장 큰 문제점은 사방정계 구조에서는 리튬의 삽입/탈삽입이 이루어지지 않기 때문에 전지의 활물질로서의 작용하기 어렵다는 것이다.In addition, the biggest problem that is commonly pointed out in both the high-temperature and low-temperature lithium manganese oxide is that it is difficult to act as an active material of the battery because the insertion / deintercalation of lithium is not performed in the tetragonal structure.

전술한 고온형 및 저온형 리튬망간산화물을 리튬 2차 전지의 활물질로서 채용하는 경우, 리튬망간산화물이 사방정계 구조에서 제 2상 (예를 들면, 유사 스피넬 구조(spinel like))로 비가역적 상전이를 일으킬 때 리튬의 삽입/탈삽입이 일어나게 된다.When the above-described high-temperature and low-temperature lithium manganese oxides are employed as active materials for a lithium secondary battery, the lithium manganese oxides undergo irreversible phase transition from a tetragonal structure to a second phase (for example, a spinel like structure). The insertion / deinsertion of lithium occurs when

이러한 비가역적 상전이는 일반적으로 1차 충방전 과정 중에서 발생한다. 그런데, 이러한 상전이 과정 중에 이탈된 리튬 이온이 대부분이 재삽입되지 못하며, 이에 따라 충방전 횟수가 거듭될수록 전지의 충방전 효율이 급격하게 떨어지면서 수명이 크게 단축된다는 문제가 있다.This irreversible phase transition generally occurs during the first charge and discharge process. However, most of the lithium ions removed during the phase transition process cannot be reinserted. Accordingly, as the number of charge and discharge cycles increases, the charge and discharge efficiency of the battery decreases rapidly and the life is greatly shortened.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 극복하기 위한 것이다.The present invention is intended to overcome the above problems.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 결정결함이 내포된 사방정계 구조를 갖는 리튬망간산화물을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a lithium manganese oxide having a tetragonal structure containing crystal defects.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 바와 같은 리튬망간산화물의 제조방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for producing lithium manganese oxide as described above.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 전술한 바와 같은 사방정계 구조의 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하여 고용량이면서 초기 화성 단계에서의 용량손실이 작을 뿐 아니라 화성 속도 및 수명 특성 등이 개선된 리튬 2차 전지를 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to adopt a lithium manganese oxide having a tetragonal structure as the cathode active material as described above, not only a high capacity, but also a small capacity loss in the initial chemical conversion stage, and improved lithium speed and life characteristics. It is to provide a secondary battery.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 리튬망간산화물의 X선 회절분석도이다.1 is an X-ray diffraction analysis of lithium manganese oxide according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 화성단계 충방전 그래프이다.FIG. 2 is a graph of the charging and discharging stages of a lithium secondary battery employing lithium manganese oxide as a cathode active material according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing a lithium manganese oxide as a cathode active material according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing a lithium manganese oxide as a cathode active material according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing a lithium manganese oxide as a cathode active material according to another embodiment of the present invention.

도 6은 종래의 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing a conventional lithium manganese oxide as a cathode active material.

도 7은 종래의 다른 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing another conventional lithium manganese oxide as a cathode active material.

본 발명의 기술적 과제는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 리튬망간산화물에 의하여 이루어질 수 있다.Technical problem of the present invention can be made by the lithium manganese oxide represented by the formula (1) or formula (2).

[화학식 1][Formula 1]

LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z

(식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2).

본 발명의 다른 기술적 과제는,Another technical problem of the present invention,

a) 리튬염, 망간염, 보론염 또는 갈륨염, 및 리튬염을 혼합 및 분쇄하는 단계;a) mixing and grinding lithium salt, manganese salt, boron salt or gallium salt, and lithium salt;

b) 상기 혼합물을 반응로에 넣은 다음, 반응로로부터 산소 가스를 제거하는 단계;b) placing the mixture into a reactor and then removing oxygen gas from the reactor;

c) 상기 혼합물을 400∼650℃에서 10∼24시간 동안 칼시네이션하는 단계; 및c) calcining the mixture at 400-650 ° C. for 10-24 hours; And

d) 상기 단계 c)의 결과물을 650∼800℃에서 24∼48시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 리튬망간산화물의 제조방법에 의하여 이루어질 수 있다.d) by the method of producing a lithium manganese oxide of the formula (1) comprising the step of heat-treating the resultant of step c) for 24 to 48 hours at 650 ~ 800 ℃.

[화학식 1][Formula 1]

LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z

(식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2).

본 발명에 따른 리튬망간산화물의 제조방법에 있어서, 상기 리튬염은 탄산리튬 (Li2CO3), 수산화리튬 (LiOH·H2O) 또는 산화리튬 (Li2O)이고, 상기 망간염은 이산화망간 (β-MnO2), 삼산화망간 (Mn2O3) 또는 탄산망간 (MnCO3)이며, 상기 보론 또는 갈륨염은 각각 삼산화보론 (B2O3) 또는 수산화갈륨 (Ga(OH)3)인 것이 바람직하다. 또한, 리튬염은 바람직하게는 플루오르화리튬이다.In the method for producing a lithium manganese oxide according to the present invention, the lithium salt is lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydroxide (LiOH H 2 O) or lithium oxide (Li 2 O), the manganese salt is manganese dioxide (β-MnO 2 ), manganese trioxide (Mn 2 O 3 ) or manganese carbonate (MnCO 3 ), and the boron or gallium salt is boron trioxide (B 2 O 3 ) or gallium hydroxide (Ga (OH) 3 ), respectively. It is preferable. In addition, the lithium salt is preferably lithium fluoride.

상기 단계 (b) 및 (d)는 바람직하게는 질소 가스 또는 아르곤 가스 존재하에서 실시된다.Steps (b) and (d) are preferably carried out in the presence of nitrogen gas or argon gas.

한편, 필요에 따라서는 상기 단계 (d) 이후에 분쇄 단계를 더 실시하여 리튬망간산화물 입자의 크기를 1∼30㎛, 더 바람직하게는 1∼15㎛로 제어한다.On the other hand, if necessary, after the step (d) to further perform the grinding step to control the size of the lithium manganese oxide particles 1-30㎛, more preferably 1-15㎛.

본 발명에 따른 또 다른 기술적 과제는,Another technical problem according to the present invention,

하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물을 포함하는 캐소드 전극;A cathode comprising a lithium manganese oxide represented by the formula (1);

리튬금속, 리튬합금 또는 탄소재로부터 선택된 활물질을 포함하는 애노드 전극; 및An anode comprising an active material selected from lithium metal, lithium alloy or carbon material; And

전해질로 이루어진 리튬 2차 전지에 의하여 이루어질 수 있다.It can be made by a lithium secondary battery made of an electrolyte.

[화학식 1][Formula 1]

LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z

(식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2).

본 발명에 따른 리튬망간산화물은 합성시 보론 또는 갈륨을 첨가함으로써 통상의 이온전도성과 전기전도성을 개선하며 저가의 출발물질을 이용하여 800℃ 이하의 낮은 온도에서 합성할 수 있어 경제적이라는 특징이 있다.Lithium manganese oxide according to the present invention is characterized by improving the conventional ion conductivity and electrical conductivity by adding boron or gallium in the synthesis and can be synthesized at a low temperature of less than 800 ℃ using a low-cost starting material is economical.

또한, 보론 (또는 갈륨)과 불소로 망간과 산소 원자의 일부를 각각 치환하고 1몰 이상의 리튬을 사용하여 망간의 산화가를 3가 이상으로 유지함으로써 출발상에서부터 결정 결함 (crystal defect)을 많이 형성한다.In addition, by replacing boron (or gallium) and fluorine with a part of manganese and oxygen atoms, respectively, and using more than one mole of lithium to maintain the oxidation value of manganese above trivalent, many crystal defects are formed from the starting phase. do.

이러한 결정결함은 망간 원소의 자리 이동을 도모하며, 그 결과 1차 충전시 결정 구조내의 많은 부분에서 상전이가 일어나면서 리튬 이온의 재삽입 자리가 많이 만들진다.These crystal defects promote the site shift of the manganese element, and as a result, many phases in the crystal structure during the primary charge generate many lithium ion reinsertion sites.

도 1은 본 발명에 따른 리튬망간산화물의 일 예로서 보론과 불소가 첨가된 리튬망간산화물의 X선 회절분석도이다.1 is an X-ray diffraction diagram of lithium manganese oxide to which boron and fluorine are added as an example of lithium manganese oxide according to the present invention.

도 1에서 보면, 본 발명에 따른 보론, 불소-첨가 리튬망간산화물은 사방정계 구조를 가지고 있음을 알 수 있다.1, it can be seen that boron according to the present invention, fluorine-added lithium manganese oxide has a tetragonal structure.

한편, 도 1의 X선 회절분석도에 나타나지는 않지만 보론 첨가량이 많아질수록 보론산염이 증가하는데, 즉 사방정계 구조를 갖는 통상의 리튬망간산화물 (LiMnO2)을 기본 매트릭스로 하고 리튬보레이트 (Li2B2O4)가 이차상으로서 존재한다.Meanwhile, although not shown in the X-ray diffractogram of FIG. 1, as the amount of boron added increases, boron salt increases, that is, conventional lithium manganese oxide (LiMnO 2 ) having a tetragonal structure as a base matrix and lithium borate (Li 2 B 2 O 4 ) is present as the secondary phase.

이차상인 리튬보레이트의 정확한 존재 위치는 알 수 없으나 동일 입자 내에서 사방정계 리튬망간산화물의 미세 결정상 계면에 결정결함으로서 존재하여 미세 결정간의 이온 이동에 관여한다.The exact position of the secondary phase lithium borate is unknown, but exists as crystal defects at the microcrystalline phase interface of the tetragonal lithium manganese oxide in the same particle and is involved in ion migration between the microcrystals.

또한, Mn3O4도 이차상으로서 소량 존재하는데 이는 보론과 불소의 첨가에 의해 전자 불균형이 초래됨으로써 형성되는 것으로 예측된다, 이 이차상 역시 결정결함으로서 작용하여 망간 원소의 자리 이동을 유도하고 리튬의 재삽입 자리를 많이 생성한다.In addition, a small amount of Mn 3 O 4 is present as a secondary phase, which is expected to be formed by an electron imbalance caused by the addition of boron and fluorine. This secondary phase also acts as a crystal defect, inducing the site shift of the manganese element and Creates a lot of reinsertion positions.

따라서, 이러한 구조로 된 본 발명의 리튬망간산화물을 전지 활물질로 사용하면 고용량의 전지를 얻을 수 있을 뿐 아니라 전지의 용량이 화성 단계에서 손실되는 것을 막을 수 있다. 또한, 이 전지는 충방전 특성 및 수명 특성이 우수하다.Therefore, when the lithium manganese oxide of the present invention having such a structure is used as a battery active material, not only a high capacity battery can be obtained but also the capacity of the battery can be prevented from being lost in the chemical conversion step. Moreover, this battery is excellent in charge / discharge characteristics and lifespan characteristics.

본 발명에 따른 사방정계 구조의 리튬망간산화물은 하기와 같은 방법에 따라서 제조될 수 있다.Lithium manganese oxide of the tetragonal structure according to the present invention can be prepared according to the following method.

먼저, 반응물을 칭량하여 혼합 및 분쇄한다. 반응물은 탄산리튬 (Li2CO3), 수산화리튬 (LiOH·H2O) 또는 산화리튬 (Li2O)과 같은 리튬염, 이산화망간 (β-MnO2), 삼산화망간 (Mn2O3) 또는 탄산망간 (MnCO3)과 같은 망간염, 삼산화보론 (B2O3)과 같은 보론염 또는 수산화갈륨 (Ga(OH)3)과 같은 갈륨염, 및 플루오르화리튬 (LiF)과 같은 리튬염이다.First, the reactants are weighed, mixed and milled. The reactants may be lithium salts such as lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydroxide (LiOHH 2 O) or lithium oxide (Li 2 O), manganese dioxide (β-MnO 2 ), manganese trioxide (Mn 2 O 3 ) or Manganese salts such as manganese carbonate (MnCO 3 ), boron salts such as boron trioxide (B 2 O 3 ) or gallium salts such as gallium hydroxide (Ga (OH) 3 ), and lithium salts such as lithium fluoride (LiF) .

이어서, 상기 혼합물을 알루미나 용기에 담은 후 분위기 조절이 가능한 반응로에 넣고 약 30분 이상 아르곤 또는 질소 가스를 주입하여 산소 가스를 제거한다. 이때, 산소 가스가 충분하게 제거되지 않으면 스피넬상의 리튬망간산화물이 일부 생성되므로 주의하여야 한다.Subsequently, the mixture is placed in an alumina container and placed in a reactor capable of controlling the atmosphere, and argon or nitrogen gas is injected for at least about 30 minutes to remove oxygen gas. At this time, if the oxygen gas is not sufficiently removed, spinel lithium manganese oxide is partly generated, so care should be taken.

다음으로, 상기 혼합물을 400∼700℃에서 10∼24시간 동안 칼시네이션한다. 이때, 칼시네이션 온도 및 시간은 반응물로서 사용되는 리튬염의 종류에 따라서 달라질 수 있는데, 예를 들어 리튬염으로서 탄산리튬 (Li2CO3)을 사용하는 경우에는 600∼650℃에서 10시간 이상 칼시네이션하는 것이 바람직하고 리튬염으로서 수산화리튬 (LiOH·H2O)을 사용하는 경우에는 400∼500℃에서 10시간 이상 칼시네이션하는 것이 바람직하다.Next, the mixture is calcined at 400-700 ° C. for 10-24 hours. In this case, the calcination temperature and time may vary depending on the type of lithium salt used as a reactant. For example, when lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is used as the lithium salt, calcination is performed at 600 to 650 ° C. for at least 10 hours. In the case of using lithium hydroxide (LiOH.H 2 O) as the lithium salt, it is preferable to calcinate at 400 to 500 ° C for 10 hours or more.

마지막으로 칼시네이션된 혼합물을 650∼800℃에서 24∼48시간 동안 열처리한다. 이때, 열처리 온도 및 시간은 보론 또는 갈륨염의 첨가량에 따라 제어되는데, 일반적으로 보론 또는 갈륨염의 첨가량이 많을수록 온도 및 시간이 감소될 수 있다.Finally, the calcined mixture is heat treated at 650-800 ° C. for 24-48 hours. At this time, the heat treatment temperature and time is controlled according to the addition amount of boron or gallium salt, in general, the more the addition amount of the boron or gallium salt can be reduced in temperature and time.

한편, 필요에 따라서는 상기 열처리 단계 이후에 분쇄 단계를 더 실시하여 리튬망간산화물 입자의 크기를 1∼30㎛, 바람직하게는 1∼15㎛로 제어한다.On the other hand, if necessary, after the heat treatment step is further carried out a grinding step to control the size of the lithium manganese oxide particles to 1 to 30㎛, preferably 1 to 15㎛.

입자의 크기가 상기 범위 미만이면 생산성이 저하되는 반면, 상기 범위를 초과하게 되면 충방전 용량, 율속특성 등이 모두 저하하므로 바람직하지 않다.If the size of the particles is less than the above range, the productivity is lowered, while if the size exceeds the above range, the charge-discharge capacity, rate characteristic, etc. are all reduced, which is undesirable.

이렇게 얻어진 본 발명의 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 제조방법은 다음과 같다The method for producing a lithium secondary battery employing the lithium manganese oxide of the present invention thus obtained as a cathode active material is as follows.

먼저, 본 발명에 따른 리튬망간산화물 (LixMeyMn1-yO2-zFz; 식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다), 도전제 및 결합제를 85:10:5의 중량비로 혼합하고 이 혼합물을 용매와 혼합하여 캐소드 활물질 슬러리를 제조한다. 제조된 캐소드 활물질 슬러리를 알루미늄 박판위에 캐스팅한 다음, 건조시켜 캐소드 전극을 제조한다.First, the lithium manganese oxide according to the present invention (Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z ; wherein Me is boron or gallium, x is 0.9 to 1.3, y is 0.02 to 0.25, and z is 0.05 to 0.2), a conductive agent and a binder are mixed in a weight ratio of 85: 10: 5, and the mixture is mixed with a solvent to prepare a cathode active material slurry. The prepared cathode active material slurry is cast on a thin aluminum plate and then dried to prepare a cathode.

애노드 전극은 리튬금속, 리튬합금 또는 탄소재와 같은 애노드 전극용 활물질을 포함하는데, 리튬메탈을 소정의 크기 및 형상으로 가공하여 애노드 전극을 얻을 수도 있고, 탄소재 활물질, 도전제 및 결합제를 혼합하여 얻은 애노드 활물질 슬러리를 구리 박판위에 캐스팅하고 건조 및 소정 형태로 가공하여 애노드 전극을 얻을 수도 있다.The anode electrode includes an active material for an anode electrode such as a lithium metal, a lithium alloy, or a carbon material, and may process the lithium metal into a predetermined size and shape to obtain an anode electrode, or by mixing a carbon material active material, a conductive agent, and a binder The obtained anode active material slurry may be cast on a thin copper plate, dried and processed into a predetermined form to obtain an anode electrode.

한편 전해질로는 본 발명의 분야에서 사용되는 것으로서 비수계 유기용매에 리튬염을 용해시켜 제조한 유기 전해액 또는 이러한 유기 전해액을 고분자 매트릭스에 함침시켜 제조한 고체 전해질중 어느 것을 사용하여도 무방하다.As the electrolyte, any one of an organic electrolyte prepared by dissolving lithium salt in a non-aqueous organic solvent or a solid electrolyte prepared by impregnating the organic electrolyte with a polymer matrix may be used as the electrolyte.

상기 비수계 유기용매로는 프로필렌 카보네이트 (propylene carbonate: PC), 에틸렌 카보네이트 (ethylene carbonate: EC), 에틸메틸 카보네이트, 메틸아세테이트, γ-부티로락톤 (γ-butyrolactone), 1,3-디옥소란 (1,3-dioxolane), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디메틸카보네이트 (dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트 (diethylcarbonate), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran: THF), 디메틸설폭사이드 (dimethylsulfoxide) 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르 (polyethylene glycol dimthylether) 중에서 선택된 적어도 1종의 용매를 사용하는 것이 바람직하다.The non-aqueous organic solvent is propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate, methyl acetate, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane (1,3-dioxolane), dimethoxyethane, dimethylcarbonate, diethylcarbonate, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide and polyethylene glycol dimethyl ether Preference is given to using at least one solvent selected from glycol dimthylether.

또한, 리튬염으로는 유기용매 중에서 해리되어 리튬 이온을 내는 리튬 화합물이라면 특별하게 제한되지는 않으며, 그 구체적인 예로는 과염소산 리튬 (lithuim perchlorate, LiClO4), 사불화붕산 리튬 (lithium tetrafluoroborate, LiBF4), 육불화인산리튬 (lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 삼불화메탄술폰산리튬 (lithium trifluoromethansulfonate, LiCF3SO3), 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드 (lithium bistrifluoromethansulfonylamide, LiN(CF3SO2)2) 등이 있으며, 그 함량은 통상적인 수준이다.In addition, the lithium salt is not particularly limited as long as it is a lithium compound that dissociates in an organic solvent to give lithium ions, and specific examples thereof include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ). , Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluoromethansulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethansulfonylamide, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) Etc., and the content thereof is at a normal level.

한편, 고분자 매트릭스로는 유기 전해액 함침율이 우수하고 리튬 이온 수송수가 높은 것이라면 특별하게 제한되지는 않으며, 본 발명의 분야에서 가장 통상적으로 사용되는 고분자 매트릭스로는 비닐리덴플루오라이드계 중합체를 들 수 있다.On the other hand, the polymer matrix is not particularly limited as long as the organic electrolyte solution impregnation rate is excellent and the lithium ion transport water is high. Examples of the polymer matrix most commonly used in the field of the present invention include vinylidene fluoride-based polymers. .

전술한 바와 같은 얻은 캐소드 전극과 애노드 전극을 전해질과 함께 조립하여 리튬 2차 전지를 제조한다.The obtained cathode electrode and the anode electrode as described above are assembled together with the electrolyte to prepare a lithium secondary battery.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

<실시예 1><Example 1>

0.9몰의 LiOH, 0.49몰의 Mn2O3, 0.02몰의 B2O3및 0.1몰의 LiF를 칙량하여 자동 유발에 넣고 30분 이상 분쇄 및 혼합한 다음, 이 혼합물을 알루미나 도가니에 담아 분위기 조절이 가능한 반응로에 넣었다. 이어서, 이 반응로에 약 30분 동안 아르곤 가스를 주입하여 반응로 내에 존재하는 산소를 제거하였다. 다음으로, 상기 혼합물을 450℃에서 10시간 동안 칼시네이션한 다음, 질소 분위기 하에 650℃에서 24시간 동안 열처리하였다. 생성물로서 평균 입경이 10㎛인 리튬망간산화물 (LiB0.02Mn0.98O1.9F0.1)을 얻었다.0.9 moles of LiOH, 0.49 moles of Mn 2 O 3 , 0.02 moles of B 2 O 3 and 0.1 moles of LiF are added to an auto trigger, pulverized and mixed for at least 30 minutes, and the mixture is placed in an alumina crucible to control the atmosphere. This was put into a possible reactor. Subsequently, argon gas was injected into the reactor for about 30 minutes to remove oxygen present in the reactor. Next, the mixture was calcined at 450 ° C. for 10 hours and then heat treated at 650 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. As a product, lithium manganese oxide (LiB 0.02 Mn 0.98 O 1.9 F 0.1 ) having an average particle diameter of 10 μm was obtained.

얻어진 리튬망간산화물 85g, 카본 5g, 흑연 5g을 포함하는 혼합분말을 N-메틸피롤리돈에 용해시킨 3% 카이나르 플렉스 2801 (Kynar flex 2801, 상품명) 용액 (카이나르 플렉스 2801의 함량: 5g)과 혼합하여 활물질 슬러리를 제조하였다. 얻어진 활물질 슬러리를 30㎛의 알루미늄 박판위에 캐스팅하고 60℃의 오븐에 넣어 1시간 동안 건조시켜 N-메틸피롤리돈을 증발시키고 다시 120℃의 진공오븐에서 1시간 동안 더 건조시켰다. 건조된 필름을 두께가 90㎛가 되도록 롤러프레스로 가압한 다음, 치구를 이용하여 반경이 5㎜인 원형 필름으로 성형하였다.A 3% Kynar flex 2801 (trade name) solution (content of Kynar flex 2801) in which a mixed powder containing 85 g of lithium manganese oxide, 5 g of carbon, and 5 g of graphite was dissolved in N-methylpyrrolidone. It was mixed with to prepare an active material slurry. The obtained active material slurry was cast on a thin aluminum plate of 30 μm and placed in an oven at 60 ° C. for 1 hour to evaporate N-methylpyrrolidone and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. for 1 hour. The dried film was pressed with a roller press to have a thickness of 90 μm, and then molded into a circular film having a radius of 5 mm using a jig.

이어서, MCMB (메조카본)과 도전성 슈퍼 피 (super-P) 카본의 혼합물 (혼합중량비는 95:5)을 3% 카이나 플렉스 2801 용액과 혼합하여 얻은 활물질 슬러리를 구리 박판 위에 캐스팅하고 상기 캐소드 전극의 제조공정에서와 마찬가지로 가공하여 반경이 6㎜인 원형 디스크 형태의 애노드 전극을 제조하였다.Subsequently, an active material slurry obtained by mixing a mixture of MCMB (mesocarbon) and conductive super-P carbon (mixed weight ratio: 95: 5) with a 3% Kynaplex 2801 solution was cast on a copper sheet and the cathode electrode The anode electrode in the form of a circular disk having a radius of 6 mm was prepared by processing as in the manufacturing process of.

전해질로는 미쓰비시사 제품의 1M LiPF6/EC/EMC를 사용하였다.As the electrolyte, 1M LiPF 6 / EC / EMC manufactured by Mitsubishi Corporation was used.

전술한 바와 같이 제조한 캐소드 전극, 애노드 전극 및 전해질을 이용하여 전지를 조립하였다.The battery was assembled using the cathode electrode, the anode electrode, and the electrolyte prepared as described above.

조립된 전지를 활성화하기 위하여 낮은 전류 (3.6㎃/g)를 가하여 화성한 다음, 전류를 36㎃/g까지 증가시킨 후 수명특성을 테스트하였다. 얻어진 충방전 곡선을 도 2에 나타내었으며 수명특성 테스트 결과는 도 3에 나타내었다.In order to activate the assembled battery, a low current (3.6 mA / g) was added to form the battery, and the current was increased to 36 mA / g, and the life characteristics were tested. The obtained charge and discharge curves are shown in FIG. 2 and the life test results are shown in FIG. 3.

<실시예 2><Example 2>

0.02몰의 B2O3대신에 0.02몰의 Ga(OH)3를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 개시된 바와 동일한 방법에 따라서 리튬망간산화물 (LiGa0.02Mn0.98O1.9F0.1)을 제조하였다.A lithium manganese oxide (LiGa 0.02 Mn 0.98 O 1.9 F 0.1 ) was prepared according to the same method as disclosed in Example 1 except that 0.02 mole of Ga (OH) 3 was used instead of 0.02 mole of B 2 O 3. .

제조된 리튬망간산화물을 이용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 캐소드 전극을 제조하고 이를 실시예 1에서와 동일한 애노드 전극 및 전해질과 함께 조립하여 리튬 2차 전지를 제조하였다. 제조된 리튬 2차 전지에 대하여 수명특성을 테스트하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.Using the prepared lithium manganese oxide, a cathode electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and then assembled together with the same anode electrode and electrolyte as in Example 1 to prepare a lithium secondary battery. The life characteristics of the manufactured lithium secondary battery were tested and the results are shown in FIG. 4.

<실시예 3><Example 3>

0.45몰의 Li2CO3, 0.98몰의 MnO2, 0.02몰의 B2O3및 0.1몰의 LiF를 칭량하여자동 유발에 넣고 30분 이상 분쇄 및 혼합한 다음, 이 혼합물을 알루미나 도가니에 담아 분위기 조절이 가능한 반응로에 넣었다.0.45 moles of Li 2 CO 3 , 0.98 moles of MnO 2 , 0.02 moles of B 2 O 3 and 0.1 moles of LiF are weighed in an automatic mortar, pulverized and mixed for at least 30 minutes, and then the mixture is placed in an alumina crucible and placed in an atmosphere. It was placed in a controllable reactor.

이어서, 이 반응로에 약 30분 동안 아르곤 가스를 주입하여 반응로에 존재하는 산소를 제거하였다. 다음으로, 상기 혼합물을 650℃에서 10시간 동안 칼시네이션한 다음, 질소 분위기 하에 750℃에서 24시간 동안 열처리하였다. 얻어진 생성물은 평균 입경이 20㎛인 리튬망간산화물 (LiB0.02Mn0.98O1.9F0.1)을 제조하였다.Subsequently, argon gas was injected into the reactor for about 30 minutes to remove oxygen present in the reactor. The mixture was then calcined at 650 ° C. for 10 hours and then heat treated at 750 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. The obtained product produced lithium manganese oxide (LiB 0.02 Mn 0.98 O 1.9 F 0.1 ) having an average particle diameter of 20 μm.

제조된 리튬망간산화물을 이용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 캐소드 전극을 제조하고 이를 실시예 1에서와 동일한 애노드 전극 및 전해질과 함께 조립하여 리튬 2차 전지를 제조하였다. 제조된 리튬 2차 전지에 대하여 수명특성을 테스트하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.Using the prepared lithium manganese oxide, a cathode electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and then assembled together with the same anode electrode and electrolyte as in Example 1 to prepare a lithium secondary battery. The life characteristics of the manufactured lithium secondary battery were tested and the results are shown in FIG. 5.

<비교예 1>Comparative Example 1

통상의 고온형 리튬망간산화물 (LiMnO2)을 이용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 캐소드 전극을 제조하고 이를 실시예 1에서와 동일한 애노드 전극 및 전해질과 함께 조립하여 리튬 2차 전지를 제조하였다. 제조된 리튬 2차 전지에 대하여 수명특성을 테스트하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.Using a common high-temperature lithium manganese oxide (LiMnO 2 ) to prepare a cathode electrode in the same manner as in Example 1 and assembling it with the same anode electrode and electrolyte as in Example 1 to prepare a lithium secondary battery. The life characteristics of the manufactured lithium secondary battery were tested and the results are shown in FIG. 6.

<비교예 2>Comparative Example 2

B2O3를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬망간산화물(LiMnO1.9F0.1)을 제조하였다.Lithium manganese oxide (LiMnO 1.9 F 0.1 ) was prepared in the same manner as in Example 1 except that B 2 O 3 was not added.

얻어진 리튬망간산화물을 이용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 캐소드전극을 제조하고 이를 실시예 1에서와 동일한 애노드 전극 및 전해질과 함께 조립하여 리튬 2차 전지를 제조하였다. 제조된 리튬 2차 전지에 대하여 수명특성을 테스트하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.Using the obtained lithium manganese oxide, a cathode electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and was assembled together with the same anode electrode and electrolyte as in Example 1 to prepare a lithium secondary battery. The life characteristics of the manufactured lithium secondary battery were tested and the results are shown in FIG. 7.

각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 리튬 2차 전지의 수명특성을 나타낸 도 3 내지 7을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 리튬 2차 전지의 경우 (도 3 내지 5)에는 충방전 싸이클 횟수가 거듭되더라도 초기용량 대비 방전용량의 감소가 거의 없을 뿐 아니라 오히려 증가 (도 3)하였음을 알 수 있다.3 to 7 showing the life characteristics of the lithium secondary battery prepared according to each embodiment and comparative example, in the case of the lithium secondary battery prepared according to the present invention (Fig. 3 to 5) the number of charge and discharge cycles It can be seen that even if is repeated there is almost no decrease in the discharge capacity compared to the initial capacity, but rather increased (Fig. 3).

이에 비하여 종래의 리튬망간산화물을 캐소드 활물질로서 채용하는 리튬 2차 전지의 수명 특성을 나타낸 도 6 및 7을 참조하면, 초기 용량뿐 아니라 싸이클 용량이 본 발명의 전지에 비하여 현저히 낮거나 (도 6), 초기 용량은 매우 높지만 사이클 횟수가 거듭될수록 싸이클 용량이 급감 (도 7)하는 것을 알 수 있다.In contrast, referring to FIGS. 6 and 7 showing the life characteristics of a lithium secondary battery employing a conventional lithium manganese oxide as a cathode active material, not only the initial capacity but also the cycle capacity is significantly lower than that of the battery of the present invention (FIG. 6). The initial capacity is very high, but as the number of cycles is repeated, the cycle capacity decreases rapidly (FIG. 7).

본 발명에 따른 리튬망간산화물은 이온전도성과 전기전도성이 우수하며 저가의 원료를 이용하여 저온에서 합성가능하다. 또한, 이 리튬망간산화물을 활물질로 이용하는 리튬 2차 전지는 고용량이면서 화성 단계에서의 용량 손실이 적다. 또한 화성 속도가 빠르고 고율 충방전 특성 및 초기 단계에서의 충방전 특성은 물론 전반적인 충방전 특성이 우수하다. 수명 특성 또한 우수하다.Lithium manganese oxide according to the present invention is excellent in ion conductivity and electrical conductivity and can be synthesized at low temperature using a low cost raw material. Moreover, the lithium secondary battery using this lithium manganese oxide as an active material has a high capacity and little capacity loss in the chemical conversion step. In addition, the Mars speed is high, and the high-rate charge and discharge characteristics and the initial charge and discharge characteristics as well as the overall charge and discharge characteristics are excellent. The lifetime characteristics are also excellent.

Claims (9)

하기 화학식 1로 표시되는 사방정계 구조의 리튬망간산화물.Lithium manganese oxide of a tetragonal structure represented by the formula (1). [화학식 1][Formula 1] LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z (식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2). a) 리튬염, 망간염, 보론염 또는 갈륨염 및 리튬염을 혼합 및 분쇄하는 단계;a) mixing and grinding lithium salt, manganese salt, boron salt or gallium salt and lithium salt; b) 상기 혼합물을 반응로에 넣은 다음, 반응로로부터 산소 가스를 제거하는 단계;b) placing the mixture into a reactor and then removing oxygen gas from the reactor; c) 상기 혼합물을 400∼650℃에서 10∼24시간 동안 칼시네이션하는 단계; 및c) calcining the mixture at 400-650 ° C. for 10-24 hours; And d) 상기 단계 c)의 결과물을 650∼800℃에서 24∼48시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 리튬망간산화물의 제조방법.d) a method of preparing lithium manganese oxide of Chemical Formula 1, comprising the step of heat-treating the product of step c) at 650-800 ° C. for 24-48 hours. [화학식 1][Formula 1] LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z (식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2). 제2항에 있어서, 상기 리튬염이 탄산리튬 (Li2CO3), 수산화리튬 (LiOH·H2O) 또는 산화리튬 (Li2O)인 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물의 제조방법.The method of claim 2, wherein the lithium salt is lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydroxide (LiOH.H 2 O) or lithium oxide (Li 2 O). 제2항에 있어서, 상기 망간염이 이산화망간 (β-MnO2), 삼산화망간 (Mn2O3) 또는 탄산망간 (MnCO3)인 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물의 제조방법.The method for producing lithium manganese oxide according to claim 2, wherein the manganese salt is manganese dioxide (β-MnO 2 ), manganese trioxide (Mn 2 O 3 ) or manganese carbonate (MnCO 3 ). 제2항에 있어서, 상기 보론염과 갈륨염이 각각 삼산화보론 (B2O3) 및 수산화갈륨 (Ga(OH)3)인 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물의 제조방법.The method of claim 2, wherein the boron salt and gallium salt are boron trioxide (B 2 O 3 ) and gallium hydroxide (Ga (OH) 3 ), respectively. 제2항에 있어서, 상기 단계 (b) 및 (d)가 질소 가스 또는 아르곤 가스 존재하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물의 제조방법.The method of claim 2, wherein the step (b) and (d) is carried out in the presence of nitrogen gas or argon gas. 제2항에 있어서, 상기 단계 (d) 이후에 분쇄 단계를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물의 제조방법.The method of claim 2, wherein after the step (d) further comprises a grinding step. 하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물을 포함하는 캐소드 전극;A cathode comprising a lithium manganese oxide represented by the formula (1); 리튬금속, 리튬합금 또는 탄소재로부터 선택된 활물질을 포함하는 애노드 전극; 및An anode comprising an active material selected from lithium metal, lithium alloy or carbon material; And 전해질로 이루어진 리튬 2차 전지.Lithium secondary battery consisting of an electrolyte. [화학식 1][Formula 1] LixMeyMn1-yO2-zFz Li x Me y Mn 1-y O 2-z F z (식중, Me는 붕소 또는 갈륨이고, x는 0.9∼1.3이며, y는 0.02∼0.25이고, z는 0.05∼0.2이다).(In formula, Me is boron or gallium, x is 0.9-1.3, y is 0.02-0.25, z is 0.05-0.2). 제1항, 2항 및 8항에 있어서, 입자 크기가 1∼30㎛인 것을 특징으로 하는 리튬망간산화물, 리튬망간산화물의 제조방법 및 리튬 2차 전지.A lithium manganese oxide, a method for producing a lithium manganese oxide, and a lithium secondary battery according to claim 1, 2 and 8, wherein the particle size is 1 to 30 µm.
KR10-1999-0049108A 1999-11-06 1999-11-06 lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material KR100464313B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0049108A KR100464313B1 (en) 1999-11-06 1999-11-06 lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0049108A KR100464313B1 (en) 1999-11-06 1999-11-06 lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010045712A KR20010045712A (en) 2001-06-05
KR100464313B1 true KR100464313B1 (en) 2004-12-31

Family

ID=19618947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-0049108A KR100464313B1 (en) 1999-11-06 1999-11-06 lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100464313B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101613101B1 (en) * 2013-04-30 2016-04-19 주식회사 엘지화학 The Method for Preparing Secondary Battery and Secondary Battery Using the Same
WO2018100792A1 (en) * 2016-12-02 2018-06-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode active material and battery using positive electrode active material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737617A (en) * 1993-07-20 1995-02-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium battery
JPH0831408A (en) * 1994-05-13 1996-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Positive electrode for non-aqueous electrolyte lithium secondary battery and manufacture thereof
JPH10294100A (en) * 1997-04-21 1998-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium ion non-aqueous electrolyte secondary cell
JPH10326621A (en) * 1997-03-28 1998-12-08 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery
KR20010002785A (en) * 1999-06-17 2001-01-15 김순택 Positive active material for lithium secondary battery and method of preparing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737617A (en) * 1993-07-20 1995-02-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium battery
JPH0831408A (en) * 1994-05-13 1996-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Positive electrode for non-aqueous electrolyte lithium secondary battery and manufacture thereof
JPH10326621A (en) * 1997-03-28 1998-12-08 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery
JPH10294100A (en) * 1997-04-21 1998-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium ion non-aqueous electrolyte secondary cell
KR20010002785A (en) * 1999-06-17 2001-01-15 김순택 Positive active material for lithium secondary battery and method of preparing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010045712A (en) 2001-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gao et al. Novel LiNi1− x Ti x/2Mg x/2 O 2 Compounds as Cathode Materials for Safer Lithium‐Ion Batteries
KR100570616B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same and rechargeable lithium battery comprising same
EP2530767B1 (en) Nickel-rich and manganese-rich quaternary metal oxide materials as cathodes for lithium-ion and lithium-ion polymer batteries
KR100428616B1 (en) Positive active material for lithium secondary battery and method of preparing same
US7314682B2 (en) Lithium metal oxide electrodes for lithium batteries
CA2431948C (en) Positive plate material and cell comprising it
JP2002110167A (en) Lithium oxide material and method for manufacturing the same
KR20050096191A (en) Lithium-containing composite oxide and nonaqueous secondary cell using the same, and method for manufacturing the same
KR20050010131A (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same and rechargeable lithium battery comprising same
JP4086654B2 (en) Lithium-containing composite oxide, method for producing the same, and non-aqueous secondary battery
KR101352974B1 (en) Lithium secondary battery
JPH0757783A (en) Rechargeable lithium battery and its preparation
KR20150061474A (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
JP4458232B2 (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP3120789B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JPH09293508A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, its manufacture and nonaqueous electrolyte secondary battery using it
US20130316097A1 (en) Lithium-manganese-tin oxide cathode active material and lithium secondary cell using the same
WO2019211357A1 (en) A Ni BASED LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY COMPRISING A FLUORINATED ELECTROLYTE
JPH10294099A (en) Non-aqueous electrolyte secondary cell
KR100464313B1 (en) lithuim manganese oxide, preparation thereof and lithium secondary battery employing the same as cathode active material
KR20150008006A (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
US8900752B2 (en) Lead manganese-based cathode material for lithium electrochemical systems
KR101602419B1 (en) Cathode active material cathode comprising the same and lithium battery using the cathode
KR20050052266A (en) Method of preparing positive active material for rechargeable lithium battery and positive active material for rechargeable lithium battery comprising the same
KR20010068271A (en) Positive active material for lithium secondary battery and method of preparing same

Legal Events

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

Payment date: 20121123

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131125

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141118

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151123

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee