KR100578447B1 - Process for manufacturing nano-crystalline cathode material for high rate lithum rechargeable battery by self-mixing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정만으로 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물과 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물을 경제적이고 용이하게 제조할 수 있는, 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법에 관한 것으로서, 재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정에서 이루어지도록 하기 위해, 25 - 200℃ 사이의 녹는점을 갖고 녹는점의 차이가 5 - 50℃ 영역인 둘 이상의 금속 화합물을 적정 몰비로 평량하는 제1단계와; 25 - 150℃ 사이의 온도에서 자가혼합 공융시켜 균일한 유동체 혼합물을 얻는 제2단계와; 이 혼합물을 200 - 900℃ 사이의 온도 및 일정 압력의 이산화탄소 분위기로 정밀 제어하면서 하소 및 소결하여 복합 금속 산화물을 제조하는 제3단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a self-mixing eutectic method that can economically and easily produce layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide and spinel structured nanoparticle lithium / manganese oxide using a single heat treatment process integrating material synthesis and nano atomization. The present invention relates to a method for preparing a crystalline nanoparticle positive electrode active material for a high power lithium secondary battery using a melting point between 25 and 200 ° C. in order to achieve material synthesis and nano atomization in a single heat treatment process. A first step of basis weighting at least two metal compounds having a range of 5 to 50 ° C. at an appropriate molar ratio; A second step of obtaining a homogeneous fluid mixture by self-mixing eutectic at a temperature between 25-150 ° C .; The mixture is calcined and sintered under a precise control of a carbon dioxide atmosphere at a temperature of 200-900 ° C. and a constant pressure, thereby producing a composite metal oxide.

본 발명에 의하면, 공정구조를 단순화시켜 이들 공정에 해당하는 시설 설비비 및 생산비용을 절약할 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to simplify the structure of the process to save the facility equipment costs and production costs corresponding to these processes.

고출력 리튬2차전지, 자가혼합 공융법, 양극 활물질 제조방법High output lithium secondary battery, self mixing eutectic method, positive electrode active material manufacturing method

Description

자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법{Process for manufacturing nano-crystalline cathode material for high rate lithum rechargeable battery by self-mixing method}Process for manufacturing nano-crystalline cathode material for high rate lithum rechargeable battery by self-mixing method}

도 1a는 본발명에 따른 스피넬구조 나노미립자 LiMn2O4의 제조를 위한 반응물들의 열무게법과 시차열분석법의 결과를 도시한 특성도,Figure 1a is a characteristic diagram showing the results of the thermal weight method and differential thermal analysis of the reactants for the preparation of the spinel structured nanoparticles LiMn 2 O 4 according to the present invention,

도 1b는 본발명에 따른 층상구조 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2의 제조를 위한 반응물들의 열무게법과 시차열분석법의 결과를 도시한 특성도,Figure 1b is a characteristic diagram showing the results of the thermal weight method and the differential thermal analysis of the reactants for the production of layered nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 according to the present invention,

도 2a는 본발명에 따른 스피넬구조 나노미립자 LiMn2O4의 제조방법을 도시한 공정흐름도,Figure 2a is a process flow diagram illustrating a method for manufacturing a spinel structure nanoparticles LiMn 2 O 4 according to the present invention,

도 2b는 본 발명에 따른 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi1-xCoxO2 (0.2 ≤ x ≤ 0.5)의 제조방법을 도시한 공정흐름도,Figure 2b is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 1-x Co x O 2 (0.2 ≤ x ≤ 0.5) according to the present invention,

도 3a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiMn2O4의 X-선 회절분석패턴을 도시한 특성도,Figure 3a is a characteristic diagram showing the X-ray diffraction pattern of the nanoparticles LiMn 2 O 4 prepared according to the present invention,

도 3b는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiNi1-xCoxO2 (0.2 ≤ x ≤ 0.5)의 X-선 회절분석패턴을 도시한 특성도,3b is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of nanoparticles LiNi 1-x Co x O 2 (0.2 ≤ x ≤ 0.5) prepared according to the present invention,

도 4a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiMn2O4 분말표면의 주사전자현미경 사진,Figure 4a is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiMn 2 O 4 powder prepared according to the present invention,

도 4b는 비교예 1에 따라 제조된 미립자 LiMn2O4 분말표면의 주사전자현미경 사진,Figure 4b is a scanning electron micrograph of the surface of the particulate LiMn 2 O 4 powder prepared according to Comparative Example 1,

도 5a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2 분말표면의 주사전자현미경 사진,Figure 5a is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 powder prepared according to the present invention,

도 5b는 비교예 2에 따라 제조된 미립자 LiNi0.7Co0.3O2 분말표면의 주사전자현미경 사진,5b is a scanning electron micrograph of the surface of the particulate LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 powder prepared according to Comparative Example 2,

도 6a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2가 사용된 리튬2차전지의 충방전 용량특성을 다양한 출력비율로 도시한 그래프, 6A is a graph showing charge and discharge capacity characteristics of a lithium secondary battery using nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared according to the present invention at various output ratios,

도 6b는 비교예 2에 따라 제조된 미립자 LiNi0.7Co0.3O2가 사용된 리튬2차전지의 충방전 용량특성을 다양한 출력비율로 도시한 그래프이다.6B is a graph showing charge and discharge capacity characteristics of a lithium secondary battery using particulate LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared according to Comparative Example 2 at various output ratios.

본 발명은 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 경제적 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노미립자 양극 활물질을 제조하는 기존의 여러 가지 방법들인 고온고상반응법/고에너지 분쇄 법, 분무식 열분해법, 공침법/극초단파 소결법, 졸젤법/초미세 주형 열처리법 등이 갖는 복잡한 다단계 공정, 고가의 생산비용, 많은 재료 및 에너지의 소모 등의 단점을 극복한 합성법으로서, 자가혼합 공융법은 자발적인 공융혼합 현상을 이용하여 인위적인 반응물 혼합공정을 전혀 거치지 않고 특정온도에서 결정성장은 억제시키고 결정핵 생성을 촉진시키는 반응분위기로 제어하여 재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정만으로 결정질 나노미립자 양극 활물질을 경제적이고 용이하게 제조할 수 있는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 경제적 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an economical manufacturing method of crystalline nanoparticulate positive electrode active material for high power lithium secondary batteries using a self-mixing eutectic method, and more specifically, a high temperature solid-state reaction method / high-temperature solid-state reaction method, which is a variety of existing methods for preparing nanoparticle positive electrode active material It is a synthetic method that overcomes the disadvantages of complex multi-stage process, expensive production cost, consumption of many materials and energy, such as energy crushing method, spray pyrolysis method, coprecipitation method / microwave sintering method, sol-gel method / micro-template heat treatment method, etc. The self-mixing eutectic method utilizes spontaneous eutectic mixing to control the reaction atmosphere that suppresses crystal growth and promotes crystal nucleation at a specific temperature without any artificial reactant mixing process. Economically and Easily Produce Crystalline Nanoparticulate Cathode Active Materials Only in Process The present invention relates to an economical manufacturing method of a crystalline nanoparticulate positive electrode active material for a high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic.

본 발명에 따라 제조되는 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물과 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물은 고출력 및 고효율 리튬2차전지의 양극 활물질로 사용될 수 있다.The layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide and spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide prepared according to the present invention may be used as a positive electrode active material of a high power and high efficiency lithium secondary battery.

리튬2차전지는 전기, 전자 기기의 고효율 에너지 저장 장치로 각광을 받고 있는 것으로, IMT2000, 영상정보통신용 PDA, 웹패드, 태블릿 PC, 서브형 노트북, GPS 등의 휴대용 소형 전자제품뿐만 아니라 전기자동차용 같은 중대형 기기의 기능이 다양화되면서 에너지 공급원의 고출력 및 고효율 특성에 대한 요구의 증가와 함께 그 수요가 급증하고 있다. Lithium secondary batteries are in the spotlight as high-efficiency energy storage devices for electric and electronic devices.They are not only portable electronics such as IMT2000, PDA, web pad, tablet PC, sub notebook, GPS, etc. As the functions of medium and large devices are diversified, the demand is increasing rapidly with increasing demand for high power and high efficiency characteristics of energy sources.

또한, 데이터의 고속 무선전송 및 저장, 데이터 처리 및 변환 시스템의 구동, 고속변환 데이터의 실시간 디스플레이 등 효율적 동작에 필요한 2C 이상의 고효율 특성이 확보된 리튬2차전지의 생산개발이 필요하다.In addition, there is a need for production and development of lithium secondary batteries having high efficiency of 2C or higher required for efficient operation such as high-speed wireless transmission and storage of data, driving of data processing and conversion systems, and real-time display of high-speed conversion data.

한편, 리튬2차전지의 필수 구성 요소는 음극, 전해질 및 양극이고, 리튬2차 전지는 음극 물질 및 전해질의 종류에 따라 리튬 금속 음극과 유기용매 전해질을 사용하는 리튬금속전지, 탄소 음극과 유기용매 전해질을 사용하는 리튬이온전지, 리튬 금속 음극과 고상 고분자 전해질을 사용하는 리튬금속고분자전지, 및 탄소 음극과 고상 고분자 전해질을 사용하는 리튬이온고분자전지로 나눌 수 있다. Meanwhile, essential components of the lithium secondary battery are a negative electrode, an electrolyte and a positive electrode, and a lithium secondary battery is a lithium metal battery using a lithium metal negative electrode and an organic solvent electrolyte, a carbon negative electrode and an organic solvent depending on the type of negative electrode material and electrolyte. A lithium ion battery using an electrolyte, a lithium metal polymer battery using a lithium metal negative electrode and a solid polymer electrolyte, and a lithium ion polymer battery using a carbon negative electrode and a solid polymer electrolyte.

그러나, 리튬 2차 전지의 종류에 무관하게 고출력 및 고효율 리튬2차전지를 얻기 위해서 최우선적으로 해결해야 할 과제는 출력 및 에너지 효율이 향상된 양극 활물질을 경제적으로 양산할 수 있는 기술을 개발하는 것이다. However, regardless of the type of lithium secondary battery, the first problem to be solved in order to obtain a high output and high efficiency lithium secondary battery is to develop a technology capable of economically mass-producing a cathode active material with improved output and energy efficiency.

양극 활물질은 리튬2차전지의 종류에 무관하게 공통으로 사용될 수 되는데, 대표적인 양극 활물질은 층상구조를 갖는 LiCoO2와 같은 리튬/코발트 산화물, LiNiO2와 같은 리튬/니켈 산화물, 및 스피넬구조를 갖는 LiMn2O4와 같은 리튬/망간 산화물이다. 그 이외에도, 높은 에너지 밀도 및 장기 수명의 리튬2차전지를 얻기 위하여 제 2의 전이금속을 치환한 고용체 화합물 즉, 일반식 LiNi1-xMxO2로 표시되며 M이 Co, Al, Mg, Cr, Cu, Mn, Fe 또는 Ti인 리튬/니켈/금속 산화물 및 일반식 LiMn2-xMxO4로 표시되며 M이 Co, Ni, Al, Mg, Cr, Cu, Fe 또는 Ti인 리튬/망간/금속 산화물이 사용되기도 한다. The positive electrode active material may be commonly used regardless of the type of lithium secondary battery. Representative positive electrode active materials are lithium / cobalt oxide such as LiCoO 2 having a layered structure, lithium / nickel oxide such as LiNiO 2 , and LiMn having a spinel structure. Lithium / manganese oxides such as 2 O 4 . In addition, in order to obtain a lithium secondary battery having a high energy density and a long lifespan, a solid solution compound substituted with a second transition metal, that is, a general formula LiNi 1-x M x O 2, is represented by M is Co, Al, Mg, Cr. Lithium / nickel / metal oxides of Cu, Mn, Fe, or Ti, and lithium / manganese represented by the general formula LiMn 2-x M x O 4 , wherein M is Co, Ni, Al, Mg, Cr, Cu, Fe, or Ti Metal oxides may be used.

전자 전도도가 이온 전도도보다 훨씬 높다는 이유에서 리튬2차전지의 충전과 방전 과정에서 양극 활물질 입자안의 리튬이온 농도차이는 농도분극에 의한 전지의 에너지 손실과 저출력 현상을 초래하게 된다. 따라서 고출력, 고효율 및 장기수명화 리튬2차전지를 확보하기 위해서는 리튬이온의 확산경로를 많이 확보하거나 확산 율을 향상시켜야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 양극 활물질 입자의 비표면적을 균일하면서 초미세 입자화 하는 것이 가장 적합한 해결방법이다. Since the electron conductivity is much higher than the ion conductivity, the difference in lithium ion concentration in the cathode active material particles during the charging and discharging process of the lithium secondary battery causes energy loss and low power of the battery due to concentration polarization. Therefore, in order to secure a high output, high efficiency and long life lithium secondary battery, it is necessary to secure a large diffusion path of lithium ions or improve the diffusion rate. In order to achieve this object, it is the most suitable solution to make the specific surface area of the positive electrode active material particles uniform and ultrafine.

이에 따라, 현재 결정질 양극 활물질의 입자크기를 초미세화하는 연구와 기술개발이 활발히 수행되고 있다. Accordingly, research and technology development for ultra minimizing the particle size of the crystalline cathode active material have been actively conducted.

결정질 나노미립자 양극 활물질을 제조하는 기존의 방법은 크게 네 가지로 분류된다. 첫째는 고체상의 반응물을 분쇄, 혼합 및 조립하여 고온에서 하소 및 소결하여 층상구조 리튬/코발트 산화물을 얻은 후 강한 기계적 강도로 물리적으로 분쇄하여 나노입자를 얻는 고온고상반응법/고에너지 분쇄법, 둘째는 반응물을 용매에 녹인 용액을 고온가열탑 내부에 분무하면서 용매를 증발시켜 미립자 젤을 얻고 미립자 젤을 열처리하여 나노입자를 얻는 분무식 열분해법, 셋째는 반응물을 용매에 녹인 용액과 알카리 용액을 극초단파처리와 병행하여 혼합하면서 미세입자의 침천물을 얻어 건조한 후 리튬염과 분쇄, 혼합, 조립, 하소, 소결 및 극초단파처리를 하는 공침법/극초단파 소결법, 넷째는 고체상의 반응물을 용매에 녹여 용액을 얻고 용액을 초미세 주형에 흡입시킨 후 용매를 증발시켜 젤을 얻은 다음, 젤을 열처리하는 졸젤법/초미세 주형 열처리법이다. Existing methods for preparing the crystalline nanoparticle positive active material are largely classified into four types. First, high-temperature solid-state reaction / high energy pulverization method of pulverizing, mixing, and assembling solid phase reactant, calcining and sintering at high temperature to obtain layered lithium / cobalt oxide, and then physically pulverizing with strong mechanical strength to obtain nanoparticles. Is a spray pyrolysis method in which a solvent obtained by dissolving a reactant in a solvent is evaporated while evaporating the solvent to obtain a particulate gel, and the particulate gel is heat treated to obtain nanoparticles. In parallel with the treatment, fine precipitates were obtained, dried, and then coagulated / microwave sintered and pulverized, mixed, granulated, calcined, sintered and microwave treated with lithium salts. Fourth, solid reactants were dissolved in a solvent to obtain a solution. Solgel method / Ultrafine which inhales the solution into the micro-mould, evaporates the solvent to obtain the gel, and then heat-treats the gel A type annealing method.

기존 제조 방법 중의 하나인 고온고상반응법/고에너지 분쇄법은 생산량이 증가할수록 단일조성의 결정상을 얻기 위하여 분쇄 및 혼합 공정이 복잡해지고 고온 열처리 공정으로 양극 활물질을 얻은 후 나노크기의 입자로 형상 변화를 높은 에너지를 소모하면서 물리적 분쇄를 하므로 공정비용이 높다는 단점이 있다. The high temperature solid state reaction / high energy pulverization method, which is one of the existing manufacturing methods, is complicated to crush and mix in order to obtain a single phase crystalline phase as the production volume increases, and to obtain a positive electrode active material by high temperature heat treatment process and then change the shape into nano-sized particles. Because of the physical grinding while consuming high energy has the disadvantage of high process cost.

분무식 열분해법은 고체상 반응물이 용해되어 있는 용액 상태에서 자발적인 혼합이 이루어지므로, 고온고상반응법/고에너지 분쇄법에서와 같은 분쇄, 혼합 및 조립 공정이 필요하지 않다. 그러나, 반응물을 용해시키기 위하여 필수 화학성분 이외에도 원료로서 용매 또는 용제를 사용하므로, 나중에 이들을 제거하기 위한 필요 이상의 열처리 공정이 추가되어 많은 에너지 손실을 발생시킬 뿐 아니라, 필수 화학성분 이외의 물질을 소모시키므로 비경제적이다. 그리고 고온 열처리공정 과정에서 미립자 젤들 간 응집현상으로 입자 크기 및 입도 분포가 균일하지 않을 수 있다. Spray pyrolysis is spontaneous mixing in a solution in which solid phase reactants are dissolved, thus eliminating the need for grinding, mixing and assembling processes as in high temperature solid state reaction / high energy grinding methods. However, since solvents or solvents are used as raw materials in addition to the essential chemical components to dissolve the reactants, a heat treatment process more than necessary to remove them is added later, which causes a lot of energy loss and consumes materials other than the essential chemical components. Uneconomical In addition, particle size and particle size distribution may not be uniform due to coagulation between the fine particle gels during the high temperature heat treatment process.

공침법/극초단파 소결법은 전체 공정이 복잡하고 공정 시간이 길어지고 미립화 효과가 상대적으로 매우 낮다는 단점이 있다. The coprecipitation method / microwave sintering method has the disadvantage that the whole process is complicated, the process time is long, and the atomization effect is relatively low.

졸젤법/초미세 주형 열처리법은 고체상 반응물이 용해되어 있는 용액을 초미세 주형에 흡입시킨 후 용매를 증발시켜 젤을 얻은 다음, 젤을 고온 열처리하는 과정에서 고가의 초미세 주형이 소각되므로 매우 비경제적이다. The sol-gel method / ultra-template heat treatment method inhales the solution in which the solid phase reactant is dissolved into the ultra-mould, evaporates the solvent to obtain a gel, and then burns the expensive ultra-mould during the high temperature heat treatment of the gel. It is economical.

본 발명은 상기와 같은 통상적인 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조 방법들이 갖는 단점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인위적인 반응물 혼합공정을 전혀 거치지 않고 자발적인 공융혼합 현상을 이용하고, 특정온도에서 반응분위기를 제어하여 재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정만으로 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물과 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물을 경제적이고 용이하게 제조할 수 있는, 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 경제적 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the drawbacks of the conventional methods for preparing the crystalline nanoparticles positive electrode active material as described above, using spontaneous eutectic mixing without any artificial reactant mixing process, and controls the reaction atmosphere at a specific temperature. High power output using the self-mixing eutectic method to produce layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide and spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide economically and easily with a single heat treatment process integrating material synthesis and nano atomization process It is an object of the present invention to provide an economical method for producing a crystalline nanoparticulate positive electrode active material for a lithium secondary battery.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정에서 이루어지도록 하기 위해, 25 - 200℃ 사이의 녹는점을 갖고 녹는점의 차이가 5 - 50℃ 영역인 둘 이상의 금속 화합물을 적정 몰비로 평량하는 제1단계와; 25 - 150℃ 사이의 온도에서 자가혼합 공융시켜 균일한 유동체 혼합물을 얻는 제2단계와; 이 혼합물을 200 - 900℃ 사이의 온도 및 0.001-5 ㎏f/㎠ 압력의 이산화탄소 분위기로 정밀 제어하면서 하소 및 소결하여 복합 금속 산화물을 제조하는 제3단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention has a melting point between 25 and 200 ° C. and a melting point of 5 to 50 ° C. in order to achieve a single heat treatment process in which material synthesis and nano atomization are integrated. A first step of weighing two or more metal compounds in an appropriate molar ratio; A second step of obtaining a homogeneous fluid mixture by self-mixing eutectic at a temperature between 25-150 ° C .; The mixture is calcined and sintered under a precise control with a carbon dioxide atmosphere at a temperature between 200-900 ° C. and a pressure of 0.001-5 kgf / cm 2, thereby producing a composite metal oxide.

실험에 의하여 얻어진 결과에 의하면, 0.001-5 ㎏f/㎠ 압력의 이산화탄소를 외부에서 공급하는 경우 결정성장은 억제되고 결정핵 생성은 촉진되어 나노 미립자를 얻을 수 있었다.According to the results obtained by the experiment, when carbon dioxide with a pressure of 0.001-5 kgf / cm 2 was supplied from the outside, crystal growth was suppressed and crystal nucleation was promoted to obtain nanoparticles.

즉, 외부에서 공급되는 이산화탄소의 압력이, 0.001㎏f/㎠ 이하이면 결정성장이 억제되지 않아 리튬/코발트 산화물의 입자 크기가 커지고, 5 ㎏f/㎠ 이상이면 로내 압력이 커지므로 장치비용이 상승하는 단점이 발생할 뿐 아니라 결정성장이 지나치게 억제되므로, 0.001-5 ㎏f/㎠ 의 압력범위가 바람직하다.In other words, if the pressure of carbon dioxide supplied from the outside is 0.001 kgf / cm 2 or less, crystal growth is not suppressed, and the grain size of lithium / cobalt oxide is increased. Not only does the disadvantage occur but crystal growth is suppressed excessively, a pressure range of 0.001-5 kgf / cm 2 is preferable.

상기 둘 이상의 금속 화합물은, 리튬 아세테이트·2 수화물을 기본 조성으로 하여, 망간 아세테이트·4 수화물, 니켈 아세테이트·4 수화물, 코발트 아세테이트·4 수화물, 히드록시 알루미늄 아세테이트, 철 아세테이트 및 철 아세틸아세토네이트 중에서 하나 이상이 선택될 수 있다.The at least two metal compounds may be selected from manganese acetate tetrahydrate, nickel acetate tetrahydrate, cobalt acetate tetrahydrate, hydroxy aluminum acetate, iron acetate and iron acetylacetonate based on lithium acetate dihydrate. The above can be selected.

이때, 상기 복합 금속 산화물은, LiMn2-xMxO4 (0 ≤x ≤1) 화학식의 리튬/망간/금속(M)의 복합 금속 산화물로 형성되거나, LiNi1-xMxO2 (0 ≤x ≤1) 화학식의 리튬/니켈/금속(M)의 복합 금속 산화물로 형성될 수 있다.In this case, the composite metal oxide is formed of a composite metal oxide of lithium / manganese / metal (M) of LiMn 2-x M x O 4 (0 ≦ x ≦ 1), or LiNi 1-x M x O 2 ( 0 ≦ x ≦ 1) It may be formed of a composite metal oxide of lithium / nickel / metal (M) of the formula.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 복합 금속 산화물이, LiMn2-xMxO4 (0 ≤x ≤1) 의 리튬/망간/금속(M) 인 경우에는, 상기 금속(M)은 Ni, Co, Al 및 Fe로 구성된 군에서 선택되며, 또한, 상기 화학식에서 x=0 인 리튬/망간 산화물로 생성된다.More specifically, when the composite metal oxide is LiMn 2-x M x O 4 (0 ≦ x ≦ 1) lithium / manganese / metal (M), the metal (M) is Ni, Co, It is selected from the group consisting of Al and Fe, it is also produced as a lithium / manganese oxide of x = 0 in the formula.

이와 같이 리튬/망간 산화물을 생성하는 경우에는 초기 반응물질로서, 리튬화합물과 망간화합물의 혼합 몰비가 1.03 : 2.0 이 되도록 하는 것이 바람직하다.As described above, in the case of producing lithium / manganese oxide, it is preferable that the mixing molar ratio of the lithium compound and the manganese compound is 1.03: 2.0 as the initial reactant.

한편, 상기 복합 금속 산화물이, LiNi1-xMxO2 (0 ≤x ≤1)의 리튬/니켈/금속(M)의 복합 금속 산화물로 형성되는 경우, 금속(M)은 Co, Mn, Al 및 Fe로 구성된 군에서 선택될 수 있다.On the other hand, when the composite metal oxide is formed of a composite metal oxide of Li / nickel / metal (M) of LiNi 1-x M x O 2 (0 ≤ x ≤ 1), the metal (M) is Co, Mn, It may be selected from the group consisting of Al and Fe.

이와 같이 니켈의 일부를 금속(M)으로 치환하는 이유는, 양극 활물질의 구조적 안정성을 향상시키기 위함이다.The reason for substituting a part of nickel with the metal (M) in this way is to improve the structural stability of the positive electrode active material.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 녹는점 영역이 25 - 200℃이고 녹는점의 차이가 5 - 50℃ 영역인 반응물들의 자발적인 공융혼합현상을 이용하고, 200 - 900℃ 사이의 특정온도에서 외부로부터 일정 압력의 이산화탄소가스를 공급하여 결정성장은 억제시키고 결정핵 생성을 촉진시킴으로써 재료 합성과 나노미립화과정이 통합된 제2단계의 단일 열처 리 공정을 수행하여 달성된다. 여기서, 녹는점 차이를 5 - 50℃ 영역으로 한정한 이유는, 실험에 의하면 녹는점의 차이가 50℃ 이상인 경우 공융상태의 유지가 짧기 때문에 자가혼합이 충분히 일어나지 못하므로, 공융상태의 유지가 가장 긴 5 - 50℃ 영역을 선택한 것이다.The present invention utilizes spontaneous eutectic mixing of reactants having a melting point of 25 to 200 ° C. and a difference of melting point of 5 to 50 ° C., and generates a constant pressure of carbon dioxide gas from a outside at a specific temperature between 200 and 900 ° C. This can be achieved by performing a second, single heat treatment process that integrates material synthesis and nano-atomization by suppressing crystal growth and promoting nucleation. Here, the reason for limiting the melting point difference to the range of 5-50 ° C is that the experiment shows that when the difference in melting point is 50 ° C or higher, the self-mixing does not occur sufficiently because the holding of the eutectic state is short, so that the maintenance of the eutectic state is the most. The long 5-50 ° C region was chosen.

또한, 200 - 900℃ 사이의 특정온도에서 재료 합성과 나노미립화과정을 진행하는 이유는, 원하는 결정구조의 양극 활물질을 얻기 위해서는 상전이가 일어나야 하는데, 상전이가 일어나기 위해 필요한 최소 온도가 200℃ 이고, 900℃ 이상의 온도에서는 원하는 양극 활물질의 결정구조가 파괴되기 때문이다.In addition, the reason for proceeding the material synthesis and nano-atomization process at a specific temperature between 200-900 ℃, the phase transition must occur in order to obtain the positive electrode active material of the desired crystal structure, the minimum temperature required for the phase transition is 200 ℃, 900 This is because the crystal structure of the desired positive electrode active material is destroyed at a temperature higher than the temperature.

예를 들면, 층상구조 리튬/니켈/코발트 산화물과 스피넬구조 리튬/망간 산화물을 제조하는 방법에 있어서, 유동체를 얻기 위하여 용매 또는 용제를 필수적으로 사용하여야 하는 것은 아니다. For example, in the method for producing the layered lithium / nickel / cobalt oxide and the spinel structured lithium / manganese oxide, it is not necessary to use a solvent or a solvent to obtain a fluid.

즉, 리튬/니켈/코발트 산화물과 리튬/망간 산화물의 필수 구성 성분을 함유하는 최소한의 반응물이 용매가 존재하지 않는 상태에서 스스로 녹는 경우 유동체가 얻어질 수 있으며, 이러한 유동체는 자발적으로 균일하게 혼합될 수 있다. That is, fluids can be obtained when minimal reactants containing the essential constituents of lithium / nickel / cobalt oxide and lithium / manganese oxide melt themselves in the absence of solvent, and these fluids will spontaneously mix uniformly. Can be.

더욱 상세하게 설명하면, 리튬 아세테이트·2 수화물 (녹는점: 60℃), 망간 아세테이트·4 수화물 (녹는점: 68℃) 및 니켈 아세테이트·4 수화물 (녹는점: 107℃)처럼 녹는점이 낮은 화합물은 조합되는 화합물들의 녹는점보다 약간 높은 온도에서 공융되어 유동체가 되므로 자발적으로 혼합된다. More specifically, compounds having low melting points such as lithium acetate dihydrate (melting point: 60 ° C.), manganese acetate tetrahydrate (melting point: 68 ° C.), and nickel acetate tetrahydrate (melting point: 107 ° C.) They spontaneously mix as they are eutectic and fluid at temperatures slightly above the melting point of the compounds to be combined.

한편, 코발트 아세테이트·4 수화물 (녹는점: 298℃)의 경우, 코발트 아세테이트·4 수화물의 녹는점이 상대적으로 높아서 스스로 녹지는 않지만, 코발트 아세 테이트·4 수화물은 71℃에서 탈수반응이 일어나서 분리된 물에 일부가 녹는다. On the other hand, in the case of cobalt acetate tetrahydrate (melting point: 298 ° C.), the melting point of the cobalt acetate tetrahydrate is relatively high, so that it does not melt on its own. Some melt on

따라서, 코발트 아세테이트·4 수화물, 리튬 아세테이트·2 수화물과 니켈 아세테이트·4 수화물이 함께 존재하는 경우, 110℃ 정도의 온도에서도 유동체가 형성될 수 있어 자발적으로 공융혼합된다. Therefore, when cobalt acetate tetrahydrate, lithium acetate dihydrate, and nickel acetate tetrahydrate are present together, fluids may form even at a temperature of about 110 ° C., resulting in spontaneous eutectic mixing.

도 1a는 본발명에 따른 스피넬구조 나노미립자 LiMn2O4의 제조를 위한 반응물들의 열무게법과 시차열분석법의 결과를 도시한 특성도로서, 이로부터 상기와 같은 자가혼합 공융현상 및 200 - 900℃의 열처리 공정에 따른 스피넬구조 리튬/망간 산화물 제조 반응과정을 알 수 있다.Figure 1a is a characteristic diagram showing the results of the thermogravimetric and differential thermal analysis of the reactants for the preparation of the spinel structure nanoparticles LiMn 2 O 4 according to the present invention, from the above self-mixing eutectic phenomenon and 200-900 ℃ Spinel structure lithium / manganese oxide manufacturing reaction process according to the heat treatment process can be seen.

즉, 도 1a의 특성도는, 실온과 250℃ 사이에서 두 번의 질량감소 단계가 있음을 보여준다. 첫 번째 질량감소 단계는 실온과 170℃ 사이에서 일어나며 질량감소율은 29.5%이고, 두 번째 질량감소 단계는 170℃와 250℃ 사이에서 일어나며 질량감소율은 38.8%이다. 이들 결과를 근거로 열처리 공정에 따른 반응식은 다음과 같다.That is, the characteristic diagram of FIG. 1A shows that there are two mass loss steps between room temperature and 250 ° C. The first mass loss step occurs between room temperature and 170 ° C. with a mass loss rate of 29.5%, and the second mass loss step occurs between 170 ° C. and 250 ° C. with a mass loss rate of 38.8%. Based on these results, the reaction equation according to the heat treatment process is as follows.

온도가 25 - 170℃ 사이에서의 반응: Reaction between temperatures 25-170 ° C:

LiCH3CO2·2H2O + 2Mn(CH3CO2)2·4H 2O →LiMn2(CH3CO2)5 + 10H2OLiCH 3 CO 2 · 2H 2 O + 2Mn (CH 3 CO 2 ) 2 · 4H 2 O → LiMn 2 (CH 3 CO 2 ) 5 + 10H 2 O

온도가 170 - 250℃ 사이에서의 반응: Reaction between temperatures 170-250 ° C:

LiMn2(CH3CO2)5 + 10.75 O2 →LiMn2O 4 + 7.5H2O + 10CO2 LiMn 2 (CH 3 CO 2 ) 5 + 10.75 O 2 → LiMn 2 O 4 + 7.5H 2 O + 10CO 2

상기 170℃와 250℃ 사이에서 일어나는 반응식을 살펴보면 스피넬구조 리튬/망간 산화물이 얻어지는 동안 이산화탄소 기체가 발생되는 것을 알 수 있다. Looking at the reaction equation occurring between 170 ℃ and 250 ℃ it can be seen that carbon dioxide gas is generated while the spinel structure lithium / manganese oxide is obtained.

그리고 250℃ 이상의 온도에서는 어떠한 질량감소와 흡열 및 발열반응도 일어나지 않는다. 따라서, 250℃ 부근의 온도에서 외부로부터 이산화탄소 기체를 특정압력으로 공급 및 정밀 제어하면 결정성장은 억제시키고 결정핵 생성을 촉진시킬 수 있음을 의미한다.At temperatures above 250 ° C, no mass loss, endothermic and exothermic reactions occur. Therefore, supplying and precisely controlling carbon dioxide gas from the outside at a specific pressure at a temperature near 250 ° C means that crystal growth can be suppressed and crystal nucleation can be promoted.

한편, 도 1b는 본발명에 따른 층상구조 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2의 제조를 위한 반응물들의 열무게법과 시차열분석법의 결과를 도시한 특성도로서, 이로부터 자가혼합 공융현상 및 200 - 900℃의 열처리 공정에 따른 층상구조 리튬/니켈/코발트 산화물 제조 반응과정을 알 수 있다.On the other hand, Figure 1b is a characteristic diagram showing the results of the thermogravimetric method and differential thermal analysis of the reactants for the production of layered nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 according to the present invention, from the self-mixing eutectic phenomenon and 200-900 It can be seen that the layered lithium / nickel / cobalt oxide manufacturing reaction process according to the heat treatment step of ℃.

즉, 도 1b의 특성도는, 실온과 300℃ 사이에서 두 번의 질량감소 단계가 있음을 보여준다. 첫 번째 질량감소 단계는 실온과 100℃ 사이에서 일어나며 질량감소율은 30.8%이고, 두 번째 질량감소 단계는 100℃와 300℃ 사이에서 일어나며 질량감소율은 40.2%이다. 이들 결과를 근거로 열처리 공정에 따른 반응식은 다음과 같다.1b shows that there are two mass loss steps between room temperature and 300 ° C. The first mass loss step occurs between room temperature and 100 ° C. with a mass loss rate of 30.8%, the second mass loss step occurs between 100 ° C. and 300 ° C. with a mass loss rate of 40.2%. Based on these results, the reaction equation according to the heat treatment process is as follows.

온도 25 - 100℃ 범위에서의 반응: Reaction in the temperature 25-100 ° C. range:

LiCH3CO2·2H2O + 0.7Ni(CH3CO2)2·4H 2O + 0.3Co(CH3CO2)2·4H2O →LiNi0.7Co 0.3(CH3CO2)3 + 6H2OLiCH 3 CO 2 · 2H 2 O + 0.7Ni (CH 3 CO 2 ) 2 · 4H 2 O + 0.3Co (CH 3 CO 2 ) 2 · 4H 2 O → LiNi 0.7 Co 0.3 (CH 3 CO 2 ) 3 + 6H 2 O

온도 100 - 300℃ 범위에서의 반응: Reaction in the temperature range 100-300 ° C:

LiNi0.7Co0.3(CH3CO2)3 + 6.25 O2 →LiNi 0.7Co0.3O2 + 4.5H2O + 6CO2 LiNi 0.7 Co 0.3 (CH 3 CO 2 ) 3 + 6.25 O 2 → LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 + 4.5H 2 O + 6CO 2

상기 100℃와 300℃ 단계에서 일어나는 반응식을 살펴보면 층상구조 리튬/니 켈/코발트 산화물이 얻어지는 동안 이산화탄소 기체가 발생되는 것을 알 수 있다. 그리고 300℃ 이상의 온도에서는 어떠한 질량감소와 흡열 및 발열반응도 일어나지 않는다. 따라서, 300℃ 부근의 온도에서 외부로부터 이산화탄소 기체를 0.001-5 ㎏f/㎠ 압력으로 공급 및 정밀 제어하면 결정성장은 억제시키고 결정핵 생성을 촉진시킬 수 있음을 의미한다.Looking at the reaction equations occurring in the step 100 ℃ and 300 ℃ it can be seen that carbon dioxide gas is generated while the layered lithium / nickel / cobalt oxide is obtained. At temperatures above 300 ° C., no mass loss, endothermic and exothermic reactions occur. Therefore, supplying and precisely controlling carbon dioxide gas from outside to a pressure of 0.001-5 kgf / cm 2 at a temperature near 300 ° C means that crystal growth can be suppressed and crystal nucleation can be promoted.

본 발명에서는 상기와 같은 자가혼합 공융현상 및 특정온도에서 반응에 의해 발생되는 기체상을 오히려 외부에서 특정압력으로 공급 및 정밀 제어하여 결정성장은 억제시키고 결정핵 생성을 촉진시켜 재료 합성과 나노미립화과정이 통합된 단일 열처리 공정을 이용하여, 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물과 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물을 제조하는 경제적이고 간편한 방법을 제공한다. In the present invention, the self-mixing eutectic phenomenon and the gas phase generated by the reaction at a specific temperature, rather than supplied and precisely controlled at a certain pressure from the outside to suppress crystal growth and promote crystal nucleation, thereby synthesizing the material synthesis and nano atomization process. Using this integrated single heat treatment process, it provides an economical and convenient way to produce layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide and spinel structured nanoparticle lithium / manganese oxide.

먼저, 본 발명에 따른 통합 자가혼합 공융법을 이용한 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물의 제조방법을 도2a를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2a는 본발명에 따른 나노미립자 LiMn2O4의 제조방법을 도시한 공정흐름도이다.First, a method for preparing a spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide using an integrated self-mixing eutectic method according to the present invention will be described with reference to FIG. Figure 2a is a process flow diagram illustrating a method for producing nanoparticles LiMn 2 O 4 according to the present invention.

본 발명에 따라 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물을 제조하기 위한 출발물질로는, 리튬 아세테이트·2 수화물 (CH3CO2Li·2H2O)과 망간 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Mn·4H2O)이고, 먼저 이들을 각각 정확한 몰비로 평량한다. 여기서, 상기 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물의 제조를 위한 리튬화합물과 망간화합물의 혼합 몰비는 1.03 : 2.0 이다. Starting materials for preparing the spinel structured nanoparticle lithium / manganese oxide according to the present invention include lithium acetate 2 hydrate (CH 3 CO 2 Li 2H 2 O) and manganese acetate 4 hydrate ((CH 3 CO 2 )). 2 Mn. 4H 2 O), and each of them is first weighed in the correct molar ratio. Herein, the mixing molar ratio of the lithium compound and the manganese compound for preparing the spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide is 1.03: 2.0.

한편, 리튬 아세테이트·2 수화물은 리튬의 원자량이 매우 작고 증기압이 높기 때문에 3몰% 과량으로 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에서의 출발물질은 입자 크기 및 입도 분포에 무관하게 사용할 수 있다. On the other hand, lithium acetate hydrate is preferably used in an excess of 3 mol% because the atomic weight of lithium is very small and the vapor pressure is high. In addition, the starting material in the present invention can be used irrespective of particle size and particle size distribution.

상기 리튬 아세테이트·2 수화물 (CH3CO2Li·2H2O)과 망간 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Mn·4H2O)을 자가혼합 공융온도인 70℃에서, 40 - 50분 동안 열처리하면 반응물이 공융되어 자발적으로 균일하게 혼합된다. The lithium acetate dihydrate (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O) and manganese acetate · tetrahydrate in 70 ℃ of ((CH 3 CO 2) 2 Mn · 4H 2 O) a self-mixing the eutectic temperature, 40 - 50 After the heat treatment for minutes, the reactants are eutectic and spontaneously and uniformly mixed.

이와 같이 균일한 유동체 혼합물이 얻어진 다음, 이를 0.02kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 250℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 고출력 리튬2차전지용 양극 활물질로 사용될 수 있는 결정질 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물을 얻는다. Thus, a homogeneous fluid mixture was obtained, which was then calcined at 250 ° C. for 8 hours under a precisely controlled atmosphere of carbon dioxide at 0.02 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to produce a positive electrode for a high power lithium secondary battery. A crystalline spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide that can be used as an active material is obtained.

한편, 본 발명에 따른 통합 자가혼합 공융법을 이용한 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물의 제조방법을 도2b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2b는 본 발명에 따른 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi1-xCoxO2 (0.2 ≤x ≤0.5)의 제조방법을 도시한 공정흐름도이다.On the other hand, the method for producing a layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide using an integrated self-mixing eutectic method according to the present invention will be described with reference to Figure 2b. Figure 2b is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 1-x Co x O 2 (0.2 x 0.5) according to the present invention.

본 발명을 실시하여 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물을 제조하기 위한 출발물질로는 리튬 아세테이트·2 수화물 (CH3CO2Li·2H2 O), 니켈 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Ni·4H2O)과 코발트 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Co·4H2O)이고, 이러한 출발물질들을 각각 정확한 몰비로 평량한다. By implementing the present invention the layer structure nanoparticles lithium / nickel / a starting material for the production of cobalt oxide, lithium acetate dihydrate (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O), nickel acetate · tetrahydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Ni.4H 2 O) and cobalt acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O), each of these starting materials being weighed in the correct molar ratio.

여기서, 상기 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물의 제조를 위한 리튬과 니켈과 코발트의 몰비는 1.03 : 1- x : x 이고, 이때 x는 0 ≤x ≤1 이어야 하나, 바람직하게는 0.2 ≤x ≤0.5 이다. Here, the molar ratio of lithium, nickel and cobalt for the production of the layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide is 1.03: 1-x: x, where x should be 0 ≦ x ≦ 1, preferably 0.2 ≦ x ≦ 0.5.

상기 리튬 아세테이트·2 수화물은, 리튬의 원자량이 매우 작고 증기압이 높기 때문에 정량적인 몰비보다 3몰% 과량으로 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서의 출발물질은 입자 크기 및 입도 분포에 무관하게 사용할 수 있다. The lithium acetate hydrate is preferably used in an amount of 3 mol% over the quantitative molar ratio because the atomic amount of lithium is very small and the vapor pressure is high, and the starting material in the present invention can be used regardless of particle size and particle size distribution. have.

몰비로 평량한 후에, 리튬 아세테이트·2 수화물 (CH3CO2Li·2H2O), 니켈 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Ni·4H2O)과 코발트 아세테이트·4 수화물 ((CH3CO2)2Co·4H2O)을 자가혼합 공융온도인 110℃에서, 40 - 50분 동안 열처리하면, 반응물이 공융되어 자발적으로 균일하게 혼합된다. After the basis weight in a molar ratio, and lithium acetate dihydrate (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O), nickel acetate · tetrahydrate ((CH 3 CO 2) 2 Ni · 4H 2 O) and cobalt acetate-tetrahydrate (( When CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O) is heat treated at 110 ° C. for a self-mixing eutectic temperature for 40-50 minutes, the reactants are eutectic and spontaneously and uniformly mixed.

이와 같이 균일한 유동체 혼합물이 얻어진 다음, 이를 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하의 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하게 되면, 고출력 리튬2차전지용 양극 활물질로 사용될 수 있는 결정질 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물을 얻는다.When a homogeneous fluid mixture is obtained, it is calcined for 8 hours at 300 ° C. under a precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air. A crystalline layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide that can be used as a positive electrode active material for batteries is obtained.

앞에서 설명한 것과 같은 통합 자가혼합 공융법으로 제조된 나노미립자 리튬/망간 산화물의 X-선 회절분석을 수행한 결과에 의해, 통합 자가혼합 공융법으로 제조된 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물 LiMn2O4은 공간군 Fd3m을 갖는 스피넬구조임이 X-선 회절 패턴 분석작업을 통해 확인되었다. Spinel-structured nanoparticle lithium / manganese oxide LiMn 2 O prepared by the integrated self-mixing eutectic method by the result of X-ray diffraction analysis of the nanoparticle lithium / manganese oxide prepared by the integrated self-mixing eutectic method as described above. 4 is a spinel structure having a space group Fd3m and confirmed by X-ray diffraction pattern analysis.

그리고, 앞에서 설명한 것과 같은 통합 자가혼합 공융법으로 제조된 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물의 X-선 회절분석을 수행한 결과로부터, 통합 자가혼합 공융법으로 제조된 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi1-xCoxO2 (0.2 ≤x ≤ 0.5)은 공간군 R-3m을 갖는 층상구조임이 확인되었다. Then, from the results of X-ray diffraction analysis of the layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide prepared by the integrated self-mixing eutectic method as described above, the layered nanoparticle lithium / It was confirmed that the nickel / cobalt oxide LiNi 1-x Co x O 2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5) was a layered structure having a space group R-3m.

도 4a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiMn2O4 분말표면의 주사전자현미경 사진이고, 도 4b는 비교예 1에 따라 제조된 나노미립자 LiMn2O4 분말표면의 주사전자현미경 사진이며, 도 5a는 본발명에 따라 제조된 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2 분말표면의 주사전자현미경 사진이고, 도 5b는 비교예 2에 따라 제조된 나노미립자 LiNi0.7Co0.3O2 분말표면의 주사전자현미경 사진이다. 이들 사진들은 각 생성물의 분말 형태 및 대략적인 입자의 크기를 알려준다. Figure 4a is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiMn 2 O 4 powder prepared according to the present invention, Figure 4b is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiMn 2 O 4 powder prepared according to Comparative Example 1, 5a is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 powder prepared according to the present invention, Figure 5b is a scanning electron micrograph of the surface of the nanoparticles LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 powder prepared according to Comparative Example 2. to be. These photos show the powder form and approximate particle size of each product.

비교예는, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시킨 후 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기가 아닌 공기 중 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 역시 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 제조된 것이다.The comparative example was self-mixed for 40 minutes at 110 ° C. and then calcined for 8 hours at 300 ° C. in air, not for a precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 , and for 20 hours at 800 ° C. in air. It is manufactured by sintering.

본 발명에 따라 제조된 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2은 리튬2차전지의 양극 활물질로 사용될 수 있다. The layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared according to the present invention may be used as a cathode active material of a lithium secondary battery.

이하에서는 앞에서 기술한 것과 같은 방법으로 제조된 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2을 양극 활물질로서 함유하는 리튬2차전지 구성 및 전지 성능 시험 결과를 설명한다. Hereinafter, the lithium secondary battery composition and battery performance test results containing the layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared in the same manner as described above will be described.

본 발명에 따라 제조된 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2 시료 80중량%에, 도전재로서 아세틸렌 블랙 10중량%, 바인더로서 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, 이하 "PTFE"라 한다) 10중량%를 첨가하여 양극을 제조하였다. 다른 양극의 예로 나노미립화 조건이 생략된 상태에서 제조된 층상구조 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2 시료 80중량%에, 도전재로서 아세틸렌 블랙 10중량%, 바인더로서 PTFE 10중량%를 첨가하여 양극을 제조하였다. In 80 wt% of the nanoparticulate lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 sample prepared according to the present invention, 10 wt% of acetylene black as the conductive material, polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as “PTFE”) as a binder 10% by weight of the positive electrode was prepared. As another example, 80% by weight of a layered lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 sample prepared without the nano-atomization condition, 10% by weight of acetylene black as a conductive material and 10% by weight of PTFE as a binder Was added to prepare a positive electrode.

에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, 이하 "EC"라 한다)와 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, 이하 "DMC"라 한다) 1 : 1 혼합용매에 LiPF6를 용해시켜 1M 용액으로 만든 것을 전해질로, 리튬 금속 박판(foil)을 음극으로 하여 리튬전지를 구성하고, 이들 전지의 성능 시험을 다음과 같은 방법으로 실시하였다. Ethylene carbonate (hereinafter referred to as "EC") and dimethyl carbonate (hereinafter referred to as "DMC") 1: 1 LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent to form a 1M solution. A lithium battery was constructed using the foil as a negative electrode, and performance tests of these batteries were performed in the following manner.

제조 및 조립된 전지의 충방전 실험은 3.0 - 4.2V 영역에서 여섯 가지 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1.0C, 2.0C, 3.0C의 특정전류를 일정하게 흘려주는 정전류법을 사용하여 실시하였다. The charge and discharge experiments of the fabricated and assembled batteries were carried out using a constant current method that constantly flows six specific currents of 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1.0C, 2.0C, and 3.0C in the 3.0-4.2V range. .

본 발명에 따라 제조된 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2를 포함하는 전지의 충방전 특성은 도 6a에 도시한 것과 같다. 도 6a는 본 발명에따라 제조된 즉, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시킨 후 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하의 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 제조된 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O 2 전지충방전 특성이며, 0.1C의 정전류로 특성 평가한 초기 방전용량이 170.75 mAh/g (3.0 - 4.2 V)이고, 출력을 30배 증가시켜 3.0C의 정전류로 특성 평가한 방전용량은 159.32 mAh/g (3.0 - 4.2 V)이므로 방전용량 유지율이 93.3%이다. The charge and discharge characteristics of the battery including the nanoparticulate lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared according to the present invention are as shown in FIG. 6A. Figure 6a is prepared according to the present invention, that is, self-mixing for 40 minutes at 110 ° C and then calcined for 8 hours at 300 ° C under a precisely controlled atmosphere of carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 pressure, at 800 ° C in air Nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 battery charge and discharge characteristics prepared by sintering for 20 hours, and the initial discharge capacity characterized by constant current of 0.1C is 170.75 mAh / g (3.0-4.2 V) The discharge capacity, which was characterized by a constant current of 3.0C by increasing the output 30 times, was 159.32 mAh / g (3.0-4.2 V), so the discharge capacity retention rate was 93.3%.

도 6b는 비교예에 의해 제조된 즉, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시킨 후, 이산화탄소 분위기가 아닌 공기 중에서 300℃ 온도로 8시간 동안 하소하고, 역시 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 제조된 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2 의 전지충방전 특성이며, 0.1C의 정전류로 특성 평가한 초기 방전용량이 167.77 mAh/g (3.0 - 4.2 V)이고, 출력을 30배 증가시켜 3.0C의 정전류로 특성 평가한 방전용량은 142.45 mAh/g (3.0 - 4.2 V)이므로 방전용량 유지율이 84.9%이다. Figure 6b is prepared by the comparative example, that is, self-mixing eutectic for 40 minutes at 110 ℃, calcined for 8 hours at 300 ℃ temperature in air, not carbon dioxide atmosphere, and sintered at 800 ℃ in air for 20 hours Battery charge and discharge characteristics of the prepared lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 , the initial discharge capacity was characterized by a constant current of 0.1C 167.77 mAh / g (3.0-4.2 V), the output 30 times increased The discharge capacity, which was characterized by a constant current of 3.0 C, was 142.45 mAh / g (3.0-4.2 V), so the discharge capacity retention rate was 84.9%.

이 결과들은 본 발명에 따라 경제적이고 용이하게 제조된 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2를 리튬 2차 전지의 양극 활물질로 활용할 때 고출력 특성이 월등히 증가하였음을 보여준다. These results show that the high output characteristics were greatly increased when the nanoparticulate lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 prepared economically and easily as the cathode active material of a lithium secondary battery.

이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 실시 예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the embodiments are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시 예 1Example 1

본 발명의 제조방법을 이용한 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물의 제조Preparation of Spinel Structured Nanoparticulate Lithium / Manganese Oxides Using the Manufacturing Method of the Present Invention

31.52g(0.309몰)의 리튬 아세테이트·2 수화물(CH3CO2Li·2H2O) 및 147.06g(0.6몰)의 망간 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Mn·4H2O)을 알루미나 도가니에 함께 담고, 70℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시켰다. 그 다음, 용융물을 0.02kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 250℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물 LiMn2O4를 얻었다. 31.52 g (0.309 mole) of lithium acetate.2 hydrate (CH 3 CO 2 Li.2H 2 O) and 147.06 g (0.6 mole) of manganese acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Mn.4H 2 O. Were put together in an alumina crucible and self-mixed eutectic at 70 ° C. for 40 minutes. The melt is then calcined at 250 ° C. for 8 hours under a precisely controlled atmosphere of carbon dioxide at 0.02 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to spinel structured nanoparticle lithium / manganese oxide LiMn 2 O 4 Got.

생성물의 결정구조는 X-선 회절분석을 통하여 확인하였으며, 그 결과는 도 3a에서 보여주는 것과 같다. 상기와 같은 방법으로 제조된 나노미립자 리튬/망간 산화물 LiMn2O4 분말은 공간군 Fd3m을 갖는 스피넬구조를 갖는 것으로 확인되었고, 나노입자 크기임을 주사전자현미경 사진(도 4a)으로 확인하였다.The crystal structure of the product was confirmed by X-ray diffraction analysis, the results are shown in Figure 3a. The nanoparticulate lithium / manganese oxide LiMn 2 O 4 powder prepared by the above method was found to have a spinel structure having a space group Fd3m, and the size of the nanoparticles was confirmed by scanning electron micrograph (FIG. 4A).

비교예 1Comparative Example 1

실시예의 결과와 비교하기 위하여, 이산화탄소를 공급하지 않고 공기 중에서 하소 및 소결을 행하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 제조방법으로 스피넬구조 리튬/망간 산화물 LiMn2O4를 제조하였다. In order to compare with the results of the Example, the spinel structure lithium / manganese oxide LiMn 2 O 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that calcination and sintering in air without supplying carbon dioxide.

이때, 생성물의 입자 크기는 도 4b에 도시된 바와 같이, 마이크로미터 단위임을 주사전자현미경 사진을 통해 확인하였다.At this time, the particle size of the product, as shown in Figure 4b, it was confirmed by scanning electron micrograph that the unit of micrometer.

실시예 2Example 2

본발명의 제조방법을 이용한 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 (LiNiLayered Nanoparticulate Lithium / Nickel / Cobalt Oxide (LiNi) 0.70.7 CoCo 0.30.3 OO 22 )의 제조 Manufacturing

31.52g(0.309몰)의 리튬 아세테이트·2 수화물(CH3CO2Li·2H2O), 53.34g(0.21몰)의 니켈 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Ni·4H2O) 및 22.86g(0.09몰)의 코발트 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Co·4H2O)을 알루미나 도가니에 함께 담고, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시켰다. 그 다음, 용융물을 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O 2을 얻었다. 31.52 g (0.309 mole) of lithium acetate.2 hydrate (CH 3 CO 2 Li.2H 2 O), 53.34 g (0.21 mole) of nickel acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Ni.4H 2 O.) And 22.86 g (0.09 mol) of cobalt acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O) were placed together in an alumina crucible and self-mixed at 40 ° C. for 40 minutes. The melt is then calcined at 300 ° C. for 8 hours in a precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to form nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 was obtained.

비교예 2Comparative Example 2

실시예의 결과와 비교하기 위하여, 이산화탄소를 공급하지 않고 공기 중에서 하소 및 소결을 행하는 것을 제외하고는 실시예 2의 제조방법과 동일한 제조방법으로 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.7Co0.3O2를 제조하였다. For comparison with the results of the examples, lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.7 Co 0.3 O 2 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that calcination and sintering in air was performed without supplying carbon dioxide. .

이때, 생성물의 입자 크기는 도 5b에 도시된 바와 같이, 마이크로미터 단위임을 주사전자현미경 사진을 통해 확인하였다. At this time, the particle size of the product was confirmed by scanning electron micrographs, as shown in Figure 5b, the micrometer unit.

실시예 3Example 3

본 발명의 제조방법을 이용한 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물(LiNiLayered structure nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide using the manufacturing method of the present invention (LiNi 0.80.8 CoCo 0.20.2 OO 22 )의 제조 Manufacturing

31.52g(0.309몰)의 리튬 아세테이트·2 수화물(CH3CO2Li·2H2O), 60.96g(0.24몰)의 니켈 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Ni·4H2O) 및 15.24g(0.06몰)의 코발트 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Co·4H2O)을 알루미나 도가니에 함께 담고, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시켰다. 그 다음, 용융물을 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.8Co0.2O2을 얻었다.31.52g lithium acetate dihydrate of (0.309 mol) of nickel acetate tetrahydrate, the (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O), 60.96g (0.24 mol) of ((CH 3 CO 2) 2 Ni · 4H 2 O) And 15.24 g (0.06 mole) of cobalt acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O) were placed together in an alumina crucible and self-mixed at 110 ° C. for 40 minutes. The melt is then calcined at 300 ° C. for 8 hours in a precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to form nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 was obtained.

실시예 4Example 4

본 발명의 제조방법을 이용한 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물(LiNiLayered structure nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide using the manufacturing method of the present invention (LiNi 0.60.6 CoCo 0.40.4 OO 22 )의 제조 Manufacturing

31.52g(0.309몰)의 리튬 아세테이트·2 수화물(CH3CO2Li·2H2O), 45.72g(0.18몰)의 니켈 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Ni·4H2O) 및 30.48g(0.12몰)의 코발트 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Co·4H2O)을 알루미나 도가니에 함께 담고, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시켰다. 그 다음, 용융물을 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.6Co0.4O2을 얻었다.31.52g lithium acetate dihydrate of (0.309 mol) of nickel acetate tetrahydrate, the (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O), 45.72g (0.18 mol) of ((CH 3 CO 2) 2 Ni · 4H 2 O) And 30.48 g (0.12 mole) of cobalt acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O) were placed together in an alumina crucible and self-mixed at 110 ° C. for 40 minutes. The melt is then calcined at 300 ° C. for 8 hours under precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to form nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.6 Co 0.4 O 2 was obtained.

실시예 5Example 5

본 발명의 제조방법을 이용한 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물(LiNiLayered structure nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide using the manufacturing method of the present invention (LiNi 0.50.5 CoCo 0.50.5 OO 22 )의 제조 Manufacturing

31.52g(0.309몰)의 리튬 아세테이트·2 수화물(CH3CO2Li·2H2O), 38.10g(0.15몰)의 니켈 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Ni·4H2O) 및 38.13g(0.15몰)의 코발트 아세테이트·4 수화물((CH3CO2)2Co·4H2O)을 알루미나 도가니에 함께 담고, 110℃에서 40분 동안 자가혼합 공융시켰다. 그 다음, 용융물을 0.01kgf/cm2 압력의 이산화탄소로 정밀 제어된 분위기하 300℃에서 8시간 동안 하소하고, 공기 중 800℃에서 20시간 동안 소결하여 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi0.5Co0.5O2을 얻었다.31.52g of lithium acetate (0.309 mol) of dihydrate (CH 3 CO 2 Li · 2H 2 O), 38.10g (0.15 mol) of nickel acetate tetrahydrate, ((CH 3 CO 2) 2 Ni · 4H 2 O) of And 38.13 g (0.15 mole) of cobalt acetate.4 hydrate ((CH 3 CO 2 ) 2 Co.4H 2 O) were placed together in an alumina crucible and self-mixed at 110 ° C. for 40 minutes. The melt is then calcined at 300 ° C. for 8 hours under precisely controlled atmosphere with carbon dioxide at 0.01 kgf / cm 2 and sintered at 800 ° C. for 20 hours in air to obtain nanoparticulate lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 was obtained.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiment.

상술한 본 발명에 따른 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 경제적 제조 방법에 의하면, 종래의 방법들이 갖는 복잡한 다단계 공정, 많은 원료 및 에너지의 소모에 따르는 높은 생산비용, 고가의 생산설비의 필요성 등의 단점들을 쉽게 극복할 수 있으므로, 공정구조를 단순화시켜 이들 공정에 해당하는 시설 설비비 및 생산비용을 절약할 수 있었고, 종래의 방법에서는 재료의 제조 공정과 나노미립화 공정이 분리되어 구성된 반면 본 발명법에서는 재료의 제조와 나노미립화가 동시에 단일 공정상에서 완성되므로 생산비용과 생산기간을 절감할 수 있어 경제적 효과가 매우 크다.According to the economical manufacturing method of the crystalline nanoparticulate positive electrode active material for a high output lithium secondary battery using the self-mixing eutectic method according to the present invention, a complicated multi-step process with the conventional methods, high production cost due to the consumption of a lot of raw materials and energy, Since the shortcomings such as the necessity of expensive production equipment can be easily overcome, the process structure can be simplified and the production cost and production cost corresponding to these processes can be reduced. On the other hand, in the present invention, since the production of the material and the nano-atomization are completed in a single process at the same time, the production cost and the production period can be reduced, and thus the economic effect is great.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 층상구조 나노미립자 리튬/니켈/코발트 산화물 LiNi1-xCoxO2 (0.2 ≤x ≤0.5)과 스피넬구조 나노미립자 리튬/망간 산화물 LiMn2O4을 리튬2전지 양극 활물질로 사용하는 경우, 표면적이 큰 나노미립자에 의해 리튬2차 전지의 출력이 높아짐과 동시에 효율이 높아질 뿐 아니라 전지수명이 길어지는 효과도 갖는다.
In addition, the layered nanoparticle lithium / nickel / cobalt oxide LiNi 1-x Co x O 2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5) and the spinel structure nanoparticle lithium / manganese oxide LiMn 2 O 4 prepared according to the present invention are lithium 2 batteries. When used as a positive electrode active material, the nanoparticles having a large surface area not only increase the output of the lithium secondary battery, but also increase the efficiency and prolong the battery life.

Claims (7)

재료 합성과 나노미립화 과정이 통합된 단일 열처리 공정에서 이루어지도록 하기 위해, 25 - 200℃ 사이의 녹는점을 갖고 녹는점의 차이가 5 - 50℃ 영역인 둘 이상의 금속 화합물을 적정 몰비로 평량하는 제1단계와; 25 - 150℃ 사이의 온도에서 자가혼합 공융시켜 균일한 유동체 혼합물을 얻는 제2단계와; 이 혼합물을 200 - 900℃ 사이의 온도 및 0.001-5 ㎏f/㎠ 압력의 이산화탄소 분위기로 정밀 제어하면서 하소 및 소결하여 복합 금속 산화물을 제조하는 제3단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.In order to ensure that the material synthesis and the nano-atomization process are achieved in a single integrated heat treatment process, the two or more metal compounds having a melting point between 25 and 200 ° C. and having a melting point in the range of 5 to 50 ° C. are weighed at an appropriate molar ratio. Step 1; A second step of obtaining a homogeneous fluid mixture by self-mixing eutectic at a temperature between 25-150 ° C .; Self-mixing eutectic method comprising the third step of calcination and sintering to produce a composite metal oxide while precisely controlling the mixture under a carbon dioxide atmosphere at a temperature between 200-900 ° C and a pressure of 0.001-5 kgf / cm 2. Method for producing a crystalline nanoparticles positive electrode active material for high power lithium secondary battery using. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1단계에서 초기 반응물질인 금속 화합물은, 리튬 아세테이트·2 수화물을 기본 조성으로 하고, 망간 아세테이트·4 수화물, 니켈 아세테이트·4 수화물, 코발트 아세테이트·4 수화물, 히드록시 알루미늄 아세테이트, 철 아세테이트 및 철 아세틸아세토네이트 중에서 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The metal compound, which is the initial reactant in the first step, is based on lithium acetate dihydrate, and is composed of manganese acetate tetrahydrate, nickel acetate tetrahydrate, cobalt acetate tetrahydrate, hydroxy aluminum acetate, iron acetate, and the like. A method for producing a crystalline nanoparticulate positive electrode active material for a high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method, characterized in that at least one of iron acetylacetonate is selected. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복합 금속 산화물은, 하기식의 리튬/망간/금속(M)의 복합 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The composite metal oxide is formed of a composite metal oxide of lithium / manganese / metal (M) of the following formula: A method for producing a crystalline nanoparticle positive active material for a high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method. LiMn2-xMxO4 (0 ≤x ≤1) LiMn 2-x M x O 4 (0 ≤ x ≤ 1) 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속(M)은, Ni, Co, Al 및 Fe로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The metal (M) is a method for producing a crystalline nanoparticle positive active material for a high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method, characterized in that selected from the group consisting of Ni, Co, Al and Fe. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 복합 금속 산화물은, x=0 인 리튬/망간 산화물로 형성되고, 이때 리튬화합물과 망간화합물의 혼합 몰비는 1.03 : 2.0 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The composite metal oxide is formed of a lithium / manganese oxide of x = 0, wherein the mixing molar ratio of the lithium compound and the manganese compound is 1.03: 2.0 crystalline nano for high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method Method for producing a particulate cathode active material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복합 금속 산화물은, 하기식의 리튬/니켈/금속(M)의 복합 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The composite metal oxide is formed of a composite metal oxide of lithium / nickel / metal (M) of the following formula: A method for producing a crystalline nanoparticulate positive electrode active material for a high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method. LiNi1-xMxO2 (0 ≤x ≤1)LiNi 1-x M x O 2 (0 ≤ x ≤ 1) 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속(M)은, Co, Mn, Al 및 Fe로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자가혼합 공융법을 이용한 고출력 리튬2차전지용 결정질 나노미립자 양극 활물질의 제조방법.The metal (M) is selected from the group consisting of Co, Mn, Al and Fe, a method for producing a crystalline nanoparticles positive active material for high output lithium secondary battery using a self-mixing eutectic method.
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