KR101205456B1 - Method of preparing positive active material for rechargeable lithium battery using iron3 oxide, positive active material for rechargeable lithium battery prepared by using the method, and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 용해제로 용해시켜 3가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 3가의 철 이온을 환원제로 환원시켜 2가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 2가의 철 이온, 리튬 공급원, 인산 공급원 및 용매를 혼합하여 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 침전물을 열처리하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 및 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Dissolving iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) with a solvent to form trivalent iron ions; Reducing the trivalent iron ions with a reducing agent to form divalent iron ions; Mixing the divalent iron ions, a lithium source, a phosphoric acid source and a solvent to form a precipitate; And it provides a lithium secondary battery comprising a method of manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising the step of heat-treating the precipitate, a positive electrode active material for a lithium secondary battery prepared according to the manufacturing method, and the positive electrode active material for a lithium secondary battery.

Description

산화철(Ⅲ)을 이용한 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{METHOD OF PREPARING POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY USING IRON(Ⅲ) OXIDE, POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY PREPARED BY USING THE METHOD, AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}A method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery using iron oxide (III), a cathode active material for a lithium secondary battery prepared according to the above method, and a lithium secondary battery comprising the same OXIDE, POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY PREPARED BY USING THE METHOD, AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}

본 발명은 산화철(Ⅲ)을 이용한 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery using iron (III) oxide, a cathode active material for a lithium secondary battery prepared according to the manufacturing method, and a lithium secondary battery comprising the same.

전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써 전력을 발생시키는 것이다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 삽입/탈리될 때의 화학전위(chemical potential)의 변화에 의하여 전기 에너지를 생성하는 리튬 이차 전지가 있다.Cells generate electricity by using materials that can electrochemically react to the positive and negative electrodes. A typical example of such a battery is a lithium secondary battery that generates electrical energy by a change in chemical potential when lithium ions are inserted / desorbed at a positive electrode and a negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 삽입/탈리가 가능한 물질을 양극 활물질과 음극 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해질 또는 폴리머 전해질을 충전시켜 제조한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversible insertion / desorption of lithium ions as a positive electrode active material and a negative electrode active material, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조 흑연, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되고 있다.As a negative electrode active material of a lithium secondary battery, various types of carbon-based materials including artificial graphite, natural graphite, and hard carbon capable of inserting / desorbing lithium are used.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬 복합금속 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1), LiMnO2, LiFePO4 등의 복합금속 산화물들이 연구되고 있다. 이 중, 최근에는 높은 에너지 밀도, 저렴한 비용, 고안정성 및 환경친화적인 특성을 가지는 LiFePO4에 대한 연구가 이루어지고 있다.A lithium composite metal compound is used as a cathode active material of a lithium secondary battery, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1- x Co x O 2 (0 <x <1), LiMnO 2 , and LiFePO 4 Composite metal oxides such as are being studied. Among these, in recent years, research on LiFePO 4 having high energy density, low cost, high stability and environmentally friendly characteristics has been made.

본 발명의 일 측면은 산화철(Ⅲ)을 이용하여 경제성이 우수하며, 환경친화적인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode active material for lithium secondary batteries which is excellent in economic efficiency and environmentally friendly using iron (III) oxide.

본 발명의 다른 일 측면은 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a cathode active material for a lithium secondary battery manufactured according to the method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the cathode active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 일 측면에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 용해제로 용해시켜 3가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 3가의 철 이온을 환원제로 환원시켜 2가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 2가의 철 이온, 리튬 공급원, 인산 공급원 및 용매를 혼합하여 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 침전물을 열처리하는 단계를 포함한다.Method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention comprises the steps of dissolving iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) with a solvent to form trivalent iron ions; Reducing the trivalent iron ions with a reducing agent to form divalent iron ions; Mixing the divalent iron ions, a lithium source, a phosphoric acid source and a solvent to form a precipitate; And heat treating the precipitate.

상기 산화철(Ⅲ)은 폐철에서 유래한 것일 수 있다.The iron oxide (III) may be derived from waste iron.

상기 제조되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 LiFePO4일 수 있다.The prepared cathode active material for a lithium secondary battery may be LiFePO 4 .

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상기 용해제는 산, 킬레이트제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The solubilizer may comprise an acid, a chelating agent or a combination thereof.

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상기 산은 옥살산, 황산, 염산, 질산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The acid may comprise oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or a combination thereof.

상기 킬레이트제는 에틸렌디아민 테트라아세트산(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA), (포스포네이트(phosphonate, R1-PO(OR2)2, 여기서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20 지방족 유기기, C3 내지 C30 지환족 유기기, 또는 C2 내지 C30 방향족 유기기임) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The chelating agent is ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), (phosphonate, R 1 -PO (OR 2 ) 2 , wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other and each independently Hydrogen, a C1 to C20 aliphatic organic group, a C3 to C30 alicyclic organic group, or a C2 to C30 aromatic organic group) or a combination thereof.

상기 환원제는 2,3-디하이드록시 벤조산(2,3-dihydroxy benzoic acid, 2,3-DHBA), 2,5-디메톡시하이드로퀴논(2,5-dimethoxyhydroquinone), 소디움보로하이드리드(sodium borohydride, NaBH4), 포름알데히드(formaldehyde, HCHO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The reducing agent is 2,3-dihydroxy benzoic acid (2,3-DHBA), 2,5-dimethoxyhydroquinone (2,5-dimethoxyhydroquinone), sodium borohydride (sodium borohydride, NaBH 4 ), formaldehyde (HCHO) or a combination thereof.

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상기 리튬 공급원은 수산화리튬(LiOH), 리튬카보네이트(Li2CO3), 탄산리튬(LiCO3), 리튬아세테이트(CH3COOLi) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The lithium source may include lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), lithium acetate (CH 3 COOLi) or a combination thereof.

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상기 인산 공급원은 인산(H3PO4), 인산이수소암모늄(NH4H2PO4), 인산수소암모늄((NH4)2HPO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The phosphoric acid source may include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), ammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) or a combination thereof.

상기 용매는 H2O를 포함할 수 있다.The solvent may comprise H 2 O.

상기 침전물은 리튬인산염(Li3PO4) 및 인산철(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)을 포함할 수 있다.The precipitate may include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) and iron phosphate (II) (Fe 3 (PO 4 ) 2 ).

상기 열처리는 비활성 분위기 또는 환원 분위기에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere.

상기 열처리는 약 600℃ 내지 약 700℃의 온도에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of about 600 ℃ to about 700 ℃.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.According to another aspect of the present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery manufactured according to the method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another aspect of the invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode including the positive electrode active material, a negative electrode including the negative electrode active material and an electrolyte.

기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other aspects of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명의 일 측면에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 산화철(Ⅲ)을 사용하며 상기 산화철(Ⅲ)은 폐철로부터 유래할 수 있으므로, 경제성이 우수하고, 폐자원 처리문제를 해결할 수 있어 환경친화적이다.The method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention uses iron oxide (III), and the iron oxide (III) may be derived from waste iron, so it is economical and can solve waste resource processing problems. It is environmentally friendly.

도 1은 실시예 1에서 산화철(Ⅲ)이 옥살산과 반응하여 3가의 철 이온이 용해된 것을 나타내는 사진이다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 리튬철인산염(LiFePO4)의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a photograph showing that trivalent iron ions were dissolved by reacting iron (III) with oxalic acid in Example 1. FIG.
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) prepared in Example 1. FIG.
3 is a view schematically illustrating a structure of a lithium secondary battery according to one embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right over" but also when there is another part in the middle. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지방족"이란 C1 내지 C20 알킬, C2 내지 C20 알케닐, C2 내지 C20 알키닐을 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬, C2 내지 C15 알케닐, C2 내지 C15 알키닐을 의미하고, 더욱 구체적으로는 C1 내지 C10 알킬, C2 내지 C10 알케닐, C2 내지 C10 알키닐을 의미하고, "지환족"이란 C3 내지 C30 사이클로알킬, C3 내지 C30 사이클로알케닐, C3 내지 C30 사이클로알키닐을 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬, C3 내지 C20 사이클로알케닐, C3 내지 C20 사이클로알키닐을 의미하고, "방향족"이란 C6 내지 C30 아릴, C2 내지 C30 헤테로아릴을 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C20 아릴, C2 내지 C20 헤테로아릴을 의미한다.Unless otherwise specified herein, "aliphatic" means C1 to C20 alkyl, C2 to C20 alkenyl, C2 to C20 alkynyl, specifically C1 to C15 alkyl, C2 to C15 alkenyl, C2 to C15 Alkynyl, more specifically C1 to C10 alkyl, C2 to C10 alkenyl, C2 to C10 alkynyl, and "alicyclic" means C3 to C30 cycloalkyl, C3 to C30 cycloalkenyl, C3 to Means C30 cycloalkynyl, specifically C3 to C20 cycloalkyl, C3 to C20 cycloalkenyl, C3 to C20 cycloalkynyl, and “aromatic” means C6 to C30 aryl, C2 to C30 heteroaryl Specifically, C6 to C20 aryl, C2 to C20 heteroaryl.

또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로아릴기"는 N, O, S, Si 또는 P의 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 아릴기를 의미한다.In addition, "heteroaryl group" refers to an aryl group containing 1 to 3 heteroatoms of N, O, S, Si, or P in one ring, and the rest are carbons unless otherwise specified.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 용해제로 용해시켜 3가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 3가의 철 이온을 환원제로 환원시켜 2가의 철 이온을 형성하는 단계; 상기 2가의 철 이온, 리튬 공급원, 인산 공급원 및 용매를 혼합하여 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 침전물을 열처리하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery may include forming trivalent iron ions by dissolving iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) as a solvent; Reducing the trivalent iron ions with a reducing agent to form divalent iron ions; Mixing the divalent iron ions, a lithium source, a phosphoric acid source and a solvent to form a precipitate; And heat treating the precipitate.

상기 산화철(Ⅲ)은 폐철에서 유래한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 포스코로부터 획득한 폐철을 분석한 결과, 폐철에는 주성분으로 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 포함하고 있고, 소량의 산화철(Ⅱ)(FeO)과 소량의 불순물이 포함되어 있음을 확인할 수 있다.The iron oxide (III) may be derived from waste iron, but is not limited thereto. As a result of analyzing the waste iron obtained from POSCO, it can be seen that the waste iron contains iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) as a main component, a small amount of iron (II) oxide (FeO) and a small amount of impurities. .

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 산화철(Ⅲ), 예를 들면, 폐철로부터 유래한 산화철(Ⅲ)을 이용하여 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 폐자원 처리문제를 해결할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery is manufactured by manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery using iron oxide (III), for example, iron oxide (III) derived from waste iron. It can save money, simplify the manufacturing process, and solve the waste disposal problem.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법에 따라 제조되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 LiFePO4일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The cathode active material for a lithium secondary battery manufactured according to the method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery may be LiFePO 4 , but is not limited thereto.

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상기 용해제는 산, 킬레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solubilizer may include, but is not limited to, an acid, a chelate, or a combination thereof.

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구체적으로는 상기 산은 옥살산, 황산, 염산, 질산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the acid may include oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or a combination thereof, but is not limited thereto.

구체적으로는 상기 킬레이트제는 에틸렌디아민 테트라아세트산(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA), 포스포네이트(phosphonate, R1-PO(OR2)2, 여기서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20 지방족 유기기, C3 내지 C30 지환족 유기기, 또는 C2 내지 C30 방향족 유기기임) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the chelating agent is ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), phosphonate (phosphonate, R 1 -PO (OR 2 ) 2 , wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other. Independently hydrogen, a C1 to C20 aliphatic organic group, a C3 to C30 alicyclic organic group, or a C2 to C30 aromatic organic group) or a combination thereof, but is not limited thereto.

구체적으로는 상기 환원제는 2,3-디하이드록시 벤조산(2,3-dihydroxy benzoic acid, 2,3-DHBA), 2,5-디메톡시하이드로퀴논(2,5-dimethoxyhydroquinone), 소디움보로하이드리드(sodium borohydride, NaBH4), 포름알데히드(formaldehyde, HCHO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the reducing agent is 2,3-dihydroxy benzoic acid (2,3-DHBA), 2,5-dimethoxyhydroquinone (2,5-dimethoxyhydroquinone), sodium borohydride Lead (sodium borohydride, NaBH 4 ), formaldehyde (formaldehyde, HCHO) or a combination thereof may be included, but is not limited thereto.

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상기 리튬 공급원은 수산화리튬(LiOH), 리튬카보네이트(Li2CO3), 탄산리튬(LiCO3), 리튬아세테이트(CH3COOLi) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium source may include lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), lithium acetate (CH 3 COOLi), or a combination thereof, but is not limited thereto.

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상기 인산 공급원은 인산(H3PO4), 인산이수소암모늄(NH4H2PO4), 인산수소암모늄((NH4)2HPO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The phosphoric acid source may include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), ammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) or a combination thereof, but is not limited thereto. It is not.

상기 용매는 H2O를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent may include H 2 O, but is not limited thereto.

상기 형성되는 침전물은 리튬인산염(Li3PO4) 및 인산철(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 리튬인산염은 상기 리튬 공급원의 리튬 이온과 상기 인산 공급원의 인산 이온이 반응하여 형성될 수 있다. 또한 상기 인산철(Ⅱ)는 상기 2가의 철 이온과 상기 인산 공급원의 인산 이온이 반응하여 형성될 수 있다.The precipitate formed may include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) and iron phosphate (II) (Fe 3 (PO 4 ) 2 ), but is not limited thereto. The lithium phosphate may be formed by reacting lithium ions of the lithium source with phosphate ions of the phosphate source. In addition, the iron phosphate (II) may be formed by reacting the divalent iron ions with the phosphate ions of the phosphate source.

상기 침전물을 열처리하는 단계에서, 상기 열처리는 비활성 분위기 또는 환원 분위기에서 수행할 수 있다. 구체적으로는 상기 비활성 분위기는 아르곤(Ar) 분위기 또는 질소(N2) 분위기일 수 있고, 상기 환원분위기는 수소(H2) 분위기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the heat treatment of the precipitate, the heat treatment may be performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. Specifically, the inert atmosphere may be an argon (Ar) atmosphere or a nitrogen (N 2 ) atmosphere, and the reducing atmosphere may be a hydrogen (H 2 ) atmosphere, but is not limited thereto.

상기 열처리는 약 600℃ 내지 약 700℃의 온도에서 수행할 수 있다. 열처리를 상기 온도 범위 내에서 수행하는 경우, 상기 침전물에 포함된 화합물들을 반응시켜 하나의 조성을 가지는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 효과적으로 형성할 수 있으며, 형성되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 입자 크기를 효과적으로 조절할 수 있다. 이때, 형성되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 평균 입자 직경은 약 200 nm 내지 약 500 nm일 수 있다. 구체적으로는 상기 열처리는 약 650℃ 내지 약 700℃의 온도에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of about 600 ℃ to about 700 ℃. When the heat treatment is performed in the above temperature range, the compounds included in the precipitate may be reacted to effectively form a positive electrode active material for a lithium secondary battery having one composition, and effectively control the particle size of the positive electrode active material for a lithium secondary battery to be formed. have. In this case, the average particle diameter of the cathode active material for a lithium secondary battery formed may be about 200 nm to about 500 nm. Specifically, the heat treatment may be performed at a temperature of about 650 ℃ to about 700 ℃.

상기 공정에 따라 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조할 수 있다.According to the above process it can be prepared a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 이차 전지와 같은 전기 화학 셀의 양극에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 상기 양극과 함께 음극 활물질을 포함하는 음극 및 전해질을 포함한다.The positive electrode active material for a lithium secondary battery may be usefully used for the positive electrode of an electrochemical cell such as a lithium secondary battery. The lithium secondary battery includes a negative electrode and an electrolyte including a negative electrode active material together with the positive electrode.

상기 양극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다.The positive electrode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector.

상기 양극 활물질 층은 또한 바인더 및 도전재를 포함한다.The cathode active material layer also includes a binder and a conductive material.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder adheres positively to the positive electrode active material particles, and also serves to adhere the positive electrode active material to the current collector well, and examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, and polyvinyl. Chloride, carboxylated polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymer comprising ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene- Butadiene rubber, acrylic styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon and the like can be used, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the current collector, Al may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and a negative active material layer formed on the current collector, and the negative active material layer includes a negative active material.

상기 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 삽입/탈리할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 또는 전이 금속 산화물을 포함한다. The negative electrode active material includes a material capable of reversibly inserting / desorbing lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and undoping lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 삽입/탈리할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly inserting / desorbing lithium ions, a carbon material may be used, and any carbon-based negative active material generally used in a lithium ion secondary battery may be used, and representative examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, or the like. Can be used in combination. Examples of the crystalline carbon include graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous type. Examples of the amorphous carbon include soft carbon (soft carbon) Or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 또는 Sn의 금속과의 합금이 사용될 수 있다.Examples of the alloy of the lithium metal include lithium and metals of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, or Sn. Alloys can be used.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-M 합금(상기 M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-M(상기 M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 M으로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the material capable of doping and undoping lithium include Si, SiO x (0 <x <2), Si-M alloys (wherein M is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, Rare earth elements or combinations thereof, not Si), Sn, SnO 2 , Sn-M (wherein M is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, a rare earth element, or a combination thereof, Sn is not used), and at least one of these and SiO 2 may be mixed and used. Examples of the element M include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe , Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S , Se, Te, Po or a combination thereof.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다. Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

상기 음극 활물질 층은 또한 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다.The negative electrode active material layer also includes a binder, and optionally may further include a conductive material.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder adheres the anode active material particles to each other well, and also serves to adhere the anode active material to the current collector well, and representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, and carboxylation. Polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylic ray Tied styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and may be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change in the battery to be constructed. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. Carbon-based materials such as carbon fibers; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The current collector may be copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam (foam), copper foam, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof.

상기 양극과 상기 음극은 각각 활물질, 도전재 및 결착제를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 전류 집전체에 도포하여 제조한다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode and the negative electrode are each prepared by mixing an active material, a conductive material and a binder in a solvent to prepare an active material composition, and applying the composition to a current collector. The method of manufacturing the electrode is well known in the art, and therefore, a detailed description thereof will be omitted herein. N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

상기 리튬 이차 전지에 충전되는 전해질로는 비수성 전해질 또는 공지된 고체 전해질 등을 사용할 수 있으며, 리튬염이 용해된 것을 사용할 수 있다.As the electrolyte to be charged into the lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte or a known solid electrolyte may be used, and a lithium salt dissolved therein may be used.

상기 비수성 전해질의 용매로는 에틸렌 카보네이트, 디에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 등의 환상 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 등의 쇄상 카보네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라하이드로퓨란 등의 에테르류, 아세토니트릴 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들을 단독으로 또는 복수개 조합하여 사용할 수 있다. 특히 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트와의 혼합 용매를 사용할 수 있다.Examples of the solvent for the non-aqueous electrolyte include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, diethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate, methyl acetate, and ethyl acetate. , Esters such as propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane , Ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile, amides such as dimethylformamide, and the like can be used, but are not limited thereto. These can be used singly or in combination. In particular, a mixed solvent of cyclic carbonate and chain carbonate can be used.

또한 전해질로는, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴로니트릴 등의 중합체 전해질에 전해액을 함침한 겔상 중합체 전해질이나, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the electrolyte, a gelated polymer electrolyte in which an electrolyte solution is impregnated with a polymer electrolyte such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile, or an inorganic solid electrolyte such as LiI or Li 3 N can be used, but is not limited thereto.

이때 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiCl 및 LiI로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the lithium salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiCl, and LiI may be used, but the present invention is not limited thereto.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 도 있다. 상기 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of the lithium secondary battery, a separator may exist between the positive electrode and the negative electrode. The separator may be polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or a multilayer film of two or more thereof. The separator may be a polyethylene / polypropylene double layer separator, a polyethylene / polypropylene / polyethylene triple layer separator, a polypropylene / It is needless to say that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator and the like can be used.

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin type, a pouch type, and the like, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin film type. The structure and the manufacturing method of these cells are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.

도 3에 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 8에 나타낸 것과 같이 상기 리튬 이차 전지(100)는 음극(112), 양극(114), 상기 음극(112) 및 상기 양극(114) 사이에 위치하는 세퍼레이터(113), 상기 음극(112), 상기 양극(114) 및 상기 세퍼레이터(113)에 함침된 전해질(미도시), 전지 용기(120), 그리고 전기 용기(120)를 봉입하는 봉입 부재(140)를 주된 부분으로 하여 구성되어 있는 리튬 이차 전지(100)를 나타낸 것이다. 본 발명의 리튬 이차 전지의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전해질을 포함하며 전지로서 작동할 수 있는 것이면 원통형, 코인형, 파우치형 등 어떠한 형태도 가능함은 당연하다.3 schematically shows a structure of a lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 8, the lithium secondary battery 100 includes a negative electrode 112, a positive electrode 114, a separator 113 positioned between the negative electrode 112, and the positive electrode 114. Lithium secondary composed mainly of the sealing member 140 encapsulating the electrolyte 114 (not shown), the battery container 120, and the electric container 120 impregnated in the positive electrode 114 and the separator 113. The battery 100 is shown. The form of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and any shape such as cylindrical, coin type, pouch type, etc. is possible as long as it includes an electrolyte for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention and can operate as a battery. Do.

실시예Example

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1: 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 1: Preparation of cathode active material for lithium secondary battery

0.1M 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 수용액 0.24 g을 1.0M 옥살산 수용액 1.89 g에 넣어 3가의 철 이온을 용해해 낸다.0.24 g of 0.1 M iron (III) (Fe 2 O 3 ) aqueous solution was added to 1.89 g of 1.0 M oxalic acid aqueous solution to dissolve trivalent iron ions.

상기 산화철(Ⅲ)으로부터 3가의 철 이온을 용해해 낸 후의 사진을 도 1에 나타낸다.The photograph after melt | dissolving trivalent iron ion from the said iron oxide (III) is shown in FIG.

도 1에 나타난 바와 같이, 산화철(Ⅲ)을 옥살산으로 용해시키면 상기 산화철(Ⅲ)로부터 3가의 철 이온이 효과적으로 용해되어 나옴을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, it can be seen that when iron (III) oxide is dissolved in oxalic acid, trivalent iron ions are effectively dissolved from the iron (III) oxide.

이어서, 여기에 2,3-디하이드록시 벤조산(2,3-DHBA) 0.48g을 넣어, 상기 3가의 철 이온을 2가의 철 이온으로 환원시킨다. 이어서, 여기에 수산화리튬(LiOH) 0.09 g과 인산(H3PO4) 0.13 g을 넣고 침전시켜 침전물을 형성한다. 상기 침전물은 리튬인산염(Li3PO4) 및 인산철(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)를 포함한다.Next, 0.48 g of 2,3-dihydroxy benzoic acid (2,3-DHBA) is added thereto to reduce the trivalent iron ions to divalent iron ions. Subsequently, 0.09 g of lithium hydroxide (LiOH) and 0.13 g of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) are added thereto and precipitated to form a precipitate. The precipitate comprises lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) and iron phosphate (II) (Fe 3 (PO 4 ) 2 ).

상기 침전물을 아르곤(Ar) 분위기에서 700℃, 6시간 동안 열처리하여 리튬 이차 전지용 양극 활물질 LiFePO4를 만든다.The precipitate is heat-treated at 700 ° C. for 6 hours in an argon (Ar) atmosphere to form a cathode active material LiFePO 4 for a lithium secondary battery.

시험예Test Example 1: 주사전자현미경( 1: Scanning electron microscope scanningscanning electronelectron microscopemicroscope , , SEMSEM ) 사진) Picture

상기 실시예 1에서 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 탄소 코팅된 그리드 위에 증착시킴으로써 시료를 제조하고, 그 단면의 SEM 사진을 촬영하였다. 이때 초고성능 전자 현미경(field emission gun scanning electron microscope, FEG-SEM) JSM-6390(JEOL사제)을 사용하였다.A sample was prepared by depositing the cathode active material for a lithium secondary battery prepared in Example 1 on a carbon coated grid, and a SEM photograph of the cross section was taken. At this time, an ultra-high performance electron microscope (field emission gun scanning electron microscope, FEG-SEM) JSM-6390 (manufactured by JEOL) was used.

상기 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 주사전자현미경 사진을 도 2에 나타낸다.The scanning electron micrograph of the produced positive electrode active material for lithium secondary batteries is shown in FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 약 300 nm의 입자 직경을 가지는 입자로 형성됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, the cathode active material for a lithium secondary battery may be formed of particles having a particle diameter of about 300 nm.

이상을 통해 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

100: 리튬 이차 전지, 112: 음극,
114: 양극, 113: 세퍼레이터,
120: 전지 용기, 140: 봉입 부재
100: lithium secondary battery, 112: negative electrode,
114: anode, 113: separator,
120: battery container, 140: sealing member

Claims (19)

산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 용해제로 용해시켜 3가의 철 이온을 형성하는 단계;
상기 3가의 철 이온을 환원제로 환원시켜 2가의 철 이온을 형성하는 단계;
상기 2가의 철 이온, 리튬 공급원, 인산 공급원 및 용매를 혼합하여 침전물을 형성하는 단계; 및
상기 침전물을 열처리하는 단계
를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
Dissolving iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) with a solvent to form trivalent iron ions;
Reducing the trivalent iron ions with a reducing agent to form divalent iron ions;
Mixing the divalent iron ions, a lithium source, a phosphoric acid source and a solvent to form a precipitate; And
Heat-treating the precipitate
Method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a.
제1항에 있어서,
상기 산화철(Ⅲ)은 폐철에서 유래한 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The said iron oxide (III) is a manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries which originates in waste iron.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 LiFePO4인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The positive electrode active material for lithium secondary batteries is LiFePO 4 Method of producing a positive electrode active material for lithium secondary batteries.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 용해제는 산, 킬레이트제 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The solubilizer comprises an acid, a chelating agent, or a combination thereof.
제6항에 있어서,
상기 산은 옥살산, 황산, 염산, 질산 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The acid is oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or a combination thereof, a method for producing a positive electrode active material for lithium secondary batteries.
제6항에 있어서,
상기 킬레이트제는 에틸렌디아민 테트라아세트산(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA), 포스포네이트(phosphonate, R1-PO(OR2)2, 여기서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20 지방족 유기기, C3 내지 C30 지환족 유기기, 또는 C2 내지 C30 방향족 유기기임) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The chelating agent is ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), phosphonate (phosphonate, R 1 -PO (OR 2 ) 2 , wherein R 1 and R 2 are the same or different from each other and independently hydrogen , C1 to C20 aliphatic organic group, C3 to C30 alicyclic organic group, or C2 to C30 aromatic organic group) or a combination thereof.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 환원제는 2,3-디하이드록시 벤조산(2,3-dihydroxy benzoic acid, 2,3-DHBA), 2,5-디메톡시하이드로퀴논(2,5-dimethoxyhydroquinone), 소디움보로하이드리드(sodium borohydride, NaBH4), 포름알데히드(formaldehyde, HCHO) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The reducing agent is 2,3-dihydroxy benzoic acid (2,3-DHBA), 2,5-dimethoxyhydroquinone (2,5-dimethoxyhydroquinone), sodium borohydride (sodium borohydride, NaBH 4 ), formaldehyde (formaldehyde, HCHO) or a combination thereof, a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리튬 공급원은 수산화리튬(LiOH), 리튬카보네이트(Li2CO3), 탄산리튬(LiCO3), 리튬아세테이트(CH3COOLi) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The lithium source is a lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), lithium acetate (CH 3 COOLi) or a combination thereof manufacturing method of a positive electrode active material for a lithium secondary battery. .
제1항에 있어서,
상기 인산 공급원은 인산(H3PO4), 인산이수소암모늄(NH4H2PO4), 인산수소암모늄((NH4)2HPO4) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The phosphoric acid source may include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), ammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), or a combination thereof. Method for producing an active material.
제1항에 있어서,
상기 용매는 H2O를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The solvent is a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing H 2 O.
제1항에 있어서,
상기 침전물은 리튬인산염(Li3PO4) 및 인산철(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The precipitate comprises a lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) and iron phosphate (II) (Fe 3 (PO 4 ) 2 ) It is a manufacturing method of a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 비활성 분위기 또는 환원 분위기에서 수행하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery that is carried out in an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 600℃ 내지 700℃의 온도에서 수행하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method of manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery that is carried out at a temperature of 600 ℃ to 700 ℃.
제1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제8항, 제10항, 및 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The cathode active material for a lithium secondary battery manufactured according to any one of claims 1, 2, 4, 6 to 8, 10, and 12 to 17.
양극 활물질을 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
전해질을 포함하고,
상기 양극 활물질은 제18항의 리튬 이차 전지용 양극 활물질인 것인 리튬 이차 전지.
A positive electrode including a positive electrode active material;
A negative electrode comprising a negative electrode active material; And
Comprising an electrolyte,
The positive electrode active material is a lithium secondary battery of claim 18 is the positive electrode active material for lithium secondary batteries.
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