KR101250496B1 - Positive composition for Lithium secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비수계 리튬이차전지용 양극재료 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 슬러리의 고분산(High dispersion) 및 이의 분무건조를 통한 고밀도의 구형 전구체를 제조함으로써 일차입자 간의 치밀도가 높은 구형의 스피넬형 리튬망간산화물을 제조하여 열화를 억제하면서 충방전 효율 및 출력 특성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 혼합하여 균일하게 습식 분쇄하여 슬러리를 제조한다. 슬러리를 일정 속도로 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 제조한다. 고분산 슬러리를 열풍 건조하여 구형의 전구체를 제조한다. 그리고 구형의 전구체를 열처리하여 양극재료를 제조한다. 이때 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료는 화학식, Li1+xMn2-yMgzAlwO4(0.00<x≤0.20, 0.00<y≤0.20, 0.00<z≤0.10, 0.00<w≤0.10, x+w+z=y)의 조성비를 갖도록 혼합하고, 고형분 20~40% 범위 내에서 습식 분쇄한다. 제조된 양극재료는 구형의 일차입자 간의 내부치밀도가 95% 이상이다.The present invention relates to a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery and a method for manufacturing the same. A spherical spinel type having high density between primary particles by preparing a high-density spherical precursor through high dispersion of slurry and spray drying thereof. It is to improve the charge and discharge efficiency and output characteristics while producing a lithium manganese oxide while suppressing deterioration. According to the present invention, a slurry is prepared by uniformly wet grinding by mixing lithium raw material, manganese raw material, aluminum raw material and magnesium raw material. A highly dispersed slurry was prepared by rotating the slurry at a constant speed. The highly dispersed slurry is hot-air dried to prepare a spherical precursor. And a cathode precursor is manufactured by heat-treating a spherical precursor. In this case, the lithium raw material, manganese raw material, aluminum raw material and magnesium raw material may be represented by the formula: Li 1 + x Mn 2-y Mg z Al w O 4 (0.00 <x≤0.20, 0.00 <y≤0.20, 0.00 <z≤0.10, 0.00 < It mixes so that it may have a composition ratio of w <= 0.10, x + w + z = y), and wet-pulverizes within 20 to 40% of solid content. The prepared anode material has an internal density of 95% or more between spherical primary particles.

Description

비수계 리튬이차전지용 양극재료 및 그의 제조 방법{Positive composition for Lithium secondary battery and manufacturing method thereof}Positive material for non-aqueous lithium secondary battery and manufacturing method thereof {Positive composition for Lithium secondary battery and manufacturing method}

본 발명은 비수계 이차전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조된 슬러리의 고분산(High dispersion) 및 이의 분무건조를 통한 고밀도의 구형 전구체를 제조함으로써 일차입자 간의 치밀도가 높은 구형의 스피넬형 리튬망간산화물을 제조하여 열화를 억제하면서 충방전 효율 및 출력 특성이 우수한 비수계 리튬이차전지용 양극재료 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, high-density spherical density between primary particles by manufacturing a high-density spherical precursor through high dispersion of the prepared slurry and spray drying thereof. The present invention relates to a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery having a spinel-type lithium manganese oxide having excellent deterioration and suppressing deterioration, and having excellent output and discharge characteristics.

휴대용의 소형 전기 전자기기의 보급이 확산됨에 따라 니켈수소전지나 리튬이차전지와 같은 신형의 이차전지 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이 중 리튬이차전지는 흑연 등의 카본을 음극활물질로 사용하고, 리튬이 포함되어 있는 산화물을 양극활물질로 사용하며, 비수용매를 전해액으로 사용하는 전지이다. 리튬이 매우 이온화 경향이 큰 금속이기 때문에, 고전압 발현이 가능하여 에너지 밀도가 높은 전지 개발이 이루어지고 있다. With the spread of portable small electric electronic devices, new secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium secondary batteries have been actively developed. Among them, the lithium secondary battery is a battery using carbon such as graphite as an anode active material, using an oxide containing lithium as a cathode active material, and using a non-aqueous solvent as an electrolyte. Since lithium is a metal having a very high ionization tendency, development of a battery having a high energy density is possible because high voltage can be expressed.

이에 사용되는 양극활물질로는 리튬을 함유하고 있는 리튬전이금속산화물이 주로 사용되고 있으며, 코발트계, 니켈계 및 코발트, 니켈, 망간이 공존하는 삼성분계 등의 층상계 리튬전이금속산화물이 90% 이상 사용되고 있다.Lithium transition metal oxides containing lithium are mainly used as the positive electrode active material used therein, and more than 90% of layered lithium transition metal oxides such as cobalt, nickel, and ternary systems in which cobalt, nickel, and manganese coexist are used have.

그러나 양극활물질로 많이 사용되고 있는 층상계 리튬전이금속산화물은 비이상상태(과충전 및 고온상태)에서 격자에 있는 산소가 탈리하여 반응에 참여함으로써 전지의 발화와 같은 이상거동의 원인이 되고 있으며, 이와 같은 층상계 리튬금속산화물이 갖는 단점으로 이를 극복하기 위해 스피넬계 및 올리빈계 구조를 갖는 양극활물질에 대한 연구가 진행되고 있다. However, the layered lithium transition metal oxide, which is widely used as a positive electrode active material, participates in the reaction by desorption of oxygen in the lattice in a non-ideal state (overcharge and high temperature state), thereby causing abnormal behavior such as battery ignition. In order to overcome the drawbacks of the layered lithium metal oxide, studies on cathode active materials having spinel-based and olivine-based structures have been conducted.

이러한 양극의 열화에 의해 안전성이 나빠지는 리튬이차전지의 문제점을 해결하는 수단으로서 양극재료로서 층상계 리튬전이금속산화물이 아니라 스피넬계 리튬망간산화물을 이용하는 것이 제안되었다. As a means of solving the problem of the lithium secondary battery, which is deteriorated in safety due to the deterioration of the positive electrode, it has been proposed to use spinel-based lithium manganese oxide instead of layered lithium transition metal oxide as the positive electrode material.

스피넬계 리튬망간산화물은 구조를 지탱하는 주된 프레임이 기존 층상계가 아니라 3차원 구조를 이루고 있어 일반 층상계에 비해 보다 안정한 구조가 가능하여, 이러한 양극재료는 전지에 적용하였을 경우에 매우 뛰어난 안전성을 부여할 수가 있다. 이중에서 스피넬계 리튬망간산화물(LiMn2O4)은 충전된 상태에서도 열분해 온도가 300℃ 이상으로 매우 높아 최근의 HEV용 리튬이차전지의 고출력 및 고안전성의 용도가 사용되고 있다. Spinel-based lithium manganese oxide has a three-dimensional structure instead of the conventional layered structure, which enables the structure to be more stable than the conventional layered structure.This cathode material has excellent safety when applied to batteries. Can be given. Among them, spinel-based lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) has a high pyrolysis temperature of 300 ° C. or more even in a charged state, and thus, high power and high safety applications of lithium secondary batteries for HEVs have recently been used.

그러나 이러한 스피넬계 리튬망간산화물은 입자의 치밀도가 떨어지거나 비구형화가 대부분이여서 고온 및 고전압에서의 망간(Mn) 용출 문제로 인해 결국 전지로서의 성능 저하 및 수명특성이 나빠지는 결점이 있었다.However, the spinel-based lithium manganese oxide has a defect that the density of the particles or the non-spherical shape is mostly due to the problem of elution of manganese (Mn) at high temperature and high voltage, resulting in poor battery performance and poor life characteristics.

따라서 본 발명의 목적은 전해액과의 부반응으로 인한 망간(Mn) 용출을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 출력특성 향상이 가능한 비수계 리튬이차전지용 양극재료 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, which can not only suppress manganese (Mn) elution due to side reaction with the electrolyte, but also improve the output characteristics.

본 발명의 다른 목적은 제조공정 상의 고분산 공정 도입을 통해 일차입자의 고밀도화가 가능하여 내부치밀도가 95% 이상이 되는 구형의 스피넬형 리튬망간산화물인 비수계 리튬이차전지용 양극재료 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.  Another object of the present invention is a positive electrode material for a non-aqueous lithium secondary battery, which is a spherical spinel-type lithium manganese oxide having a high internal density of 95% or more by introducing a high dispersion process in a manufacturing process, thereby allowing a high density of primary particles. To provide.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 혼합하여 균일하게 습식 분쇄하여 슬러리를 제조하는 습식 분쇄 단계, 상기 슬러리를 일정 속도로 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 제조하는 고분산화 단계, 상기 고분산 슬러리를 열풍 건조하여 구형의 전구체를 제조하는 분무 건조 단계, 및 상기 구형의 전구체를 열처리하여 양극재료를 제조하는 열처리 단계를 포함하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a wet grinding step of producing a slurry by uniformly wet grinding by mixing a lithium raw material, manganese raw material, aluminum raw material and magnesium raw material, high dispersion slurry obtained by rotating the slurry at a constant speed Of the positive electrode material for a non-aqueous lithium secondary battery comprising a high dispersion step of manufacturing, hot air drying the high dispersion slurry to prepare a spherical precursor, and a heat treatment step of heat-treating the spherical precursor to produce a positive electrode material It provides a manufacturing method.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서, 상기 습식 분쇄 단계에서, 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 화학식, Li1+xMn2-yMgzAlwO4(0.00<x≤0.20, 0.00<y≤0.20, 0.00<z≤0.10, 0.00<w≤0.10, x+w+z=y)의 조성비를 갖도록 혼합하고, 고형분 20~40% 범위 내에서 습식 분쇄할 수 있다.In the method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, in the wet grinding step, the lithium raw material, manganese raw material, aluminum raw material and magnesium raw material of the formula, Li 1 + x Mn 2-y Mg z Al w O 4 (0.00 <x≤0.20, 0.00 <y≤0.20, 0.00 <z≤0.10, 0.00 <w≤0.10, x + w + z = y) and mix to have a composition ratio of 20% to 40% Can be crushed.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서, 상기 습식 분쇄 단계에서, 상기 슬러리가 200~800nm의 평균입자크기를 갖도록 습식 분쇄할 수 있다.In the method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, in the wet grinding step, the slurry may be wet grinding so that the slurry has an average particle size of 200 ~ 800nm.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서, 상기 고분산화 단계에서, 상기 일정 속도는 선속도 20~80m/s 일 수 있다.In the method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, in the high dispersion step, the constant speed may be a linear speed of 20 ~ 80m / s.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서, 상기 분무 건조 단계에서, 상기 구형의 전구체는 5~20㎛의 평균입자크기를 가질 수 있다.In the method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, in the spray drying step, the spherical precursor may have an average particle size of 5 ~ 20㎛.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리 단계는, 공기분위기에서 700~900℃에서 열처리를 수행하여 양극재료를 제조할 수 있다. 이때 상기 열처리된 양극재료는 구형의 일차입자 간의 내부치밀도가 95% 이상이다.In the method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the heat treatment step may be a cathode material by performing a heat treatment at 700 ~ 900 ℃ in an air atmosphere. At this time, the heat treatment of the positive electrode material has an internal density of 95% or more between spherical primary particles.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법은, 상기 열처리 단계 이후에 수행되는, 상기 열처리된 양극재료를 분쇄하여 분말화하는 분쇄 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention may further include a pulverizing step of pulverizing and powdering the heat treated cathode material, which is performed after the heat treatment step.

그리고 본 발명은 또한 전술된 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공한다.And the present invention also provides a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery produced by the above-described manufacturing method.

본 발명에 따르면, 제조된 슬러리를 고분산화 공정 및 분무건조 공정을 통하여 고밀도의 양극재료용 구형 전구체를 제조함으로써, 일차입자 간의 내부치밀도가 높은 구형의 스피넬형 리튬망간산화물의 양극재료를 효과적으로 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 양극재료는 상온에서 5C용량이 0.2C용량 대비 85% 이상의 출력특성 및 60℃ 고온에서도 50회 충방전 이후에도 초기용량의 90% 이상의 용량 발현이 가능하다.According to the present invention, by producing a high-density spherical precursor for the positive electrode material through a high dispersion process and spray drying process of the prepared slurry, the positive electrode material of the spinel-type lithium manganese oxide of high spherical spinel type lithium manganese oxide between primary particles effectively produced In this way, the cathode material prepared in this way is capable of expressing at least 90% of the initial capacity even after 50 times of charge and discharge at an ambient temperature of 5C at a temperature of 85C or more at a temperature of 60C and at a high temperature of 60 ° C.

또한 본 발명에 따른 양극재료는 일차입자 간의 내부치밀도 95% 이상이 되는 구형의 스피넬형 리튬망간산화물이기 때문에, 전해액과의 부반응으로 인한 망간(Mn) 용출을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 출력특성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the cathode material according to the present invention is a spherical spinel-type lithium manganese oxide having an internal density of 95% or more between primary particles, it is possible not only to suppress the elution of manganese (Mn) due to side reaction with the electrolyte, but also to improve the output characteristics. Can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 2는 도 1의 제조 방법 중 실시예1의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 내부치밀도 이미지이다.
도 3은 비교예5의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 내부치밀도 이미지이다.
도 4는 실시예1의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 상온에서의 충방전 출력특성을 보여주는 그래프이다.
도 5는 비교예5의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 상온에서의 충방전 출력특성을 보여주는 그래프이다.
1 is a flow chart according to a method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention.
FIG. 2 is an internal density image of a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Example 1 of the manufacturing method of FIG. 1.
3 is an internal density image of a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Comparative Example 5.
Figure 4 is a graph showing the charge and discharge output characteristics at room temperature of the cathode material prepared by the manufacturing method of Example 1.
5 is a graph showing charge and discharge output characteristics at room temperature of the cathode material prepared by the manufacturing method of Comparative Example 5.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 1은 본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 따른 흐름도이다.A method of manufacturing the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a flowchart according to a method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법은 습식 분쇄 단계(S10), 고분산화 단계(S20), 분무건조 단계(S30) 및 열처리 단계(S40)를 거쳐 스피넬형 리튬망간산화물인 양극재료를 제조할 수 있다. 즉 S10단계에서 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 혼합하여 균일하게 습식 분쇄하여 슬러리를 제조한다. S20단계에서 슬러리를 일정 속도로 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 제조한다. S30단계에서 고분산 슬러리를 열풍 건조하여 구형의 전구체를 제조하다. 그리고 S40단계에서 구형의 전구체를 열처리하여 양극재료를 제조한다. 한편 본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법은 S40단계에서 제조된 양극재료를 분쇄하는 분쇄 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.The method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention is a spinel-type lithium manganese oxide through a wet grinding step (S10), a high dispersion step (S20), a spray drying step (S30) and a heat treatment step (S40). Material can be prepared. That is, in step S10, a lithium raw material, a manganese raw material, an aluminum raw material and a magnesium raw material are mixed and wet pulverized to prepare a slurry. In step S20 to prepare a highly dispersed slurry obtained by rotating the slurry at a constant speed. In step S30 to prepare a spherical precursor by hot air drying the highly dispersed slurry. In operation S40, a spherical precursor is heat-treated to prepare a cathode material. On the other hand, the method for manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention may further include a grinding step (S50) for grinding the cathode material prepared in step S40.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail.

먼저 S10단계에서 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 혼합하여 균일하게 습식 분쇄하여 슬러리를 제조한다. 즉 리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 아래의 화학식1의 조성비, 예컨대 당량비대로 계량하여 이를 고형분 20~40% 범위 내에서 습식분쇄기를 사용하여 평균입자크기가 200~800nm 크기가 되도록 분쇄를 하여 슬러리를 제조한다.First, in step S10, a lithium raw material, a manganese raw material, an aluminum raw material and a magnesium raw material are mixed and wet pulverized to prepare a slurry. That is, the lithium, manganese, aluminum and magnesium raw materials are weighed according to the compositional ratio of Formula 1 below, for example, equivalent ratio, and pulverized so that the average particle size is 200 to 800 nm using a wet grinder in the range of 20 to 40% solids. To prepare a slurry.

여기서 고형분이 20% 이하인 경우, 슬러리에 포함된 원료 혼합물의 양이 상대적으로 부족하여 제조될 양극재료의 내부치밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 반면에 고형분이 40% 이상인 경우, 슬러리에 포함된 원료 혼합물의 양이 상대적으로 많아 점도를 증가시키기 때문에, 이후에 진행될 S20단계에 따른 고분산화 공정과 S30단계에 따른 분무건조 단계에서 문제를 발생시킬 수 있다.Here, when the solid content is 20% or less, the amount of the raw material mixture contained in the slurry is relatively insufficient, thereby lowering the internal density of the cathode material to be manufactured. On the other hand, if the solid content is more than 40%, since the amount of the raw material mixture contained in the slurry is relatively high to increase the viscosity, there will be a problem in the high dispersion process according to the step S20 and the spray drying step according to the step S30 to be performed later Can be.

그리고 원료 혼합물의 평균입자크기가 300nm 이하인 경우, 입자크기가 너무 미세하여 제조될 양극재료의 내부치밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 반면에 원료 혼합물의 평균입자크기가 800nm 이상인 경우, 입자크기가 커 균일하게 혼합되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.And when the average particle size of the raw material mixture is 300nm or less, the particle size is too fine may reduce the internal density of the cathode material to be produced. On the other hand, if the average particle size of the raw material mixture is 800nm or more, a problem may occur that the particle size is not uniformly mixed.

Figure 112011011974660-pat00001
Figure 112011011974660-pat00001

(0.00<x≤0.20, 0.00<y≤0.20, 0.00<z≤0.10, 0.00<w≤0.10, x+w+z=y)(0.00 <x≤0.20, 0.00 <y≤0.20, 0.00 <z≤0.10, 0.00 <w≤0.10, x + w + z = y)

여기서 화학식1에 따른 리튬망간산화물은 최종적으로 제조된 본 발명에 따른 양극재료이다. 이때 양극재료의 원료는 양극재료에 포함된 각 금속(Li, Mn, Mg, Al)의 산화물 또는 그 전구체(가열되면 산화물이 되는 각 금속의 화합물 혹은 금속 단체)이다. 그러한 금속 원료의 예를 다음에 나열하지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.Here, lithium manganese oxide according to Formula 1 is a cathode material according to the present invention finally prepared. At this time, the raw material of the positive electrode material is an oxide of each metal (Li, Mn, Mg, Al) included in the positive electrode material or a precursor thereof (a compound of each metal or an individual metal that becomes an oxide when heated). Examples of such metal raw materials are listed below, but the present invention is not limited thereto.

리튬원료는 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 초산리튬, 불화리튬, 염화리튬, 브롬화리튬, 옥화리튬 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The lithium raw material includes at least one of lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium acetate, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, and lithium oxide.

망간원료는 망간금속, 산화망간(MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2 등), 옥살산망간, 아세트산망간, 질산염망간 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.Manganese raw materials include, but are not limited to, manganese metal, manganese oxide (MnO, Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , MnO 2, etc.), manganese oxalate, manganese acetate, and manganese nitrate.

알루미늄원료는 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 염화알루미늄 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The aluminum raw material includes at least one of aluminum hydroxide, aluminum oxide and aluminum chloride, but is not limited thereto.

그리고 마그네슘원료는 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The magnesium raw material includes at least one of magnesium hydroxide, magnesium oxide, magnesium carbonate, and magnesium chloride, but is not limited thereto.

여기서 화학식1에 따른 조성비를 갖도록 양극재료를 제조하는 이유는 다음과 같다. 본 발명의 양극재료에 있어서의 망간자리(Mn+Li+Mg+Al)에 대한 Li의 몰비 즉, 화학식 1에 있어서의 x의 값은 0.00 초과, 0.20 이하이다. x의 몰비가 0.2 보다 크게 되면 전기화학적 활성종인 망간의 함량이 줄어들게 되어 초기 방전용량이 낮아지게 된다. 또한 망간자리(Mn+Li+Mg+Al)에 대한 Mg, Al의 몰비 즉, 화학식 1에 있어서의 z 및 w값은 0.00 초과, 0.10 이하이다. Mg, Al의 몰비가 0.10 보다 크게 되면 구조의 심각한 변이를 초래하여 초기 방전용량이 낮아지게 된다. 이 범위의 양극재료는 치환에 따른 출력특성 향상으로 인해 방전 용량이 100~105mAh/g 이상, 출력특성이 85% 이상이 되어 현재의 리튬이차전지에 충분히 사용할 수 있기 때문이다.Here, the reason for manufacturing the cathode material to have a composition ratio according to Formula 1 is as follows. The molar ratio of Li to manganese (Mn + Li + Mg + Al) in the cathode material of the present invention, that is, the value of x in the formula (1) is more than 0.00 and not more than 0.20. If the molar ratio of x is greater than 0.2, the content of manganese, an electrochemically active species, is reduced, resulting in lower initial discharge capacity. In addition, the molar ratio of Mg and Al with respect to manganese site (Mn + Li + Mg + Al), ie, the z and w values in General formula (1), is more than 0.00 and 0.10 or less. If the molar ratio of Mg and Al is larger than 0.10, the structure will be seriously deformed and the initial discharge capacity will be lowered. This is because the positive electrode material in this range has a discharge capacity of 100 to 105 mAh / g or more and an output characteristic of 85% or more due to an improvement in output characteristics due to substitution, and thus can be sufficiently used in current lithium secondary batteries.

다음으로 S20단계에서 슬러리를 일정 속도로 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 제조한다. 즉 제조된 슬러리의 점도를 낮추고 균일성을 증가시키기 위해서, 고분산화장비를 이용하여 선속도 20~80m/s로 고속 회전시켜 고분산 슬러리로 제조한다.Next, in step S20 to prepare a highly dispersed slurry obtained by rotating the slurry at a constant speed. That is, in order to lower the viscosity and increase the uniformity of the prepared slurry, a highly dispersed slurry is manufactured by rotating at a high speed of 20 to 80 m / s at a high speed using a high dispersion equipment.

다음으로 S30단계에서 고분산 슬러리를 열풍 건조하여 구형의 전구체를 제조한다. 즉 고분산 슬러리를 분무건조기를 통해 열풍건조시켜 5~20㎛의 평균입자를 갖는 구형의 고밀도 전구체를 제조한다. 이때 구형의 고밀도 전구체의 평균입자 크기는 열풍건조시 제공되는 열풍의 풍속 조절을 통하여 제어할 수 있다.Next, hot air-dry the highly dispersed slurry in step S30 to produce a spherical precursor. In other words, the high-dispersion slurry is hot-air dried through a spray dryer to prepare a spherical high density precursor having an average particle of 5 ~ 20㎛. At this time, the average particle size of the spherical high-density precursor can be controlled by controlling the wind speed of the hot air provided during hot air drying.

그리고 S40단계에서 구형의 전구체를 열처리하여 화학식1에 따른 양극재료를 제조할 수 있다. 이때 열처리는 공기분위기에서 700~900℃로 공기분위기에서 열처리를 하여 최종 양극재료을 제조한다. 이때 700℃ 이하에서 열처리를 수행할 경우, 구형의 전구체에 대한 충분한 열처리가 이루어지지 않아 내부치밀도가 떨어질 수 있다. 900℃ 이상에서 열처리를 수행할 경우, 구형의 전구체에 필요 이상의 산화 반응이 일어나 양극재료로 사용하기에 적합하지 않을 수 있다. 후술되겠지만 제조된 양극재료는 구형의 일차입자 간의 내부치밀도가 95% 이상이다.In operation S40, a spherical precursor may be heat-treated to prepare a cathode material according to Chemical Formula 1. At this time, the heat treatment is carried out in the air atmosphere at 700 ~ 900 ℃ in the air atmosphere to produce the final cathode material. In this case, when the heat treatment is performed at 700 ° C. or less, sufficient heat treatment may not be performed on the spherical precursor, and thus the internal density may be reduced. When the heat treatment is performed at 900 ° C. or higher, the oxidation of the spherical precursor may occur more than necessary, and thus may not be suitable for use as a cathode material. As will be described later, the produced cathode material has an internal density of 95% or more between spherical primary particles.

한편 S40단계 이후에 양극극판을 제조하기 위해서, S50단계에서 열처리된 양극재료를 분쇄하여 분말화 할 수 있다. 이때 분쇄는 통상적인 방법으로 실시한다. 분쇄 수단으로서는, 예를 들면, 유발, 볼 밀, 진동 밀, 위성 볼 밀, 튜브 밀, 라드 밀, 제트 밀, 해머 밀 등이 있으며 필요에 따라서는 분급을 통해 원하는 입도분포를 얻는다. 본 발명의 양극재료의 분말의 평균 입도는 0.1~100㎛의 범위 이내가 바람직하다.Meanwhile, in order to manufacture a cathode plate after step S40, the cathode material heat-treated in step S50 may be pulverized and powdered. At this time, the grinding is carried out in a conventional manner. Examples of grinding means include mortars, ball mills, vibratory mills, satellite ball mills, tube mills, rod mills, jet mills, hammer mills, and the like, and if desired, a desired particle size distribution is obtained. The average particle size of the powder of the cathode material of the present invention is preferably within the range of 0.1 to 100 µm.

본 발명의 양극재료를 적용한 리튬이차전지는 양극재료 이외의 점에서는 기존의 리튬이차전지 제조방식과 차이가 없다. 양극 극판의 제작 및 리튬이차전지의 구성에 대해 간단하게 설명하지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.The lithium secondary battery to which the cathode material of the present invention is applied is not different from the existing lithium secondary battery manufacturing method in terms of other than the cathode material. Although manufacturing of a positive electrode plate and a structure of a lithium secondary battery is demonstrated easily, it is not limited to these.

양극극판의 제작은 본 발명의 양극재료의 분말에, 필요에 따라서, 도전제, 결착제, 필러, 분산제, 이온 도전제, 압력 증강제 등과 통상 이용되고 있는 l종 또는 2종 이상의 첨가 성분을 첨가해, 적당한 용매(유기용매)에 의해 slurry 내지 paste화한다. 이렇게 얻은 slurry 또는 paste를 전극 지지 기판에 닥터 플레이드법등을 이용해 도포해, 건조해, 압연 롤 등으로 프레스한 것을 양극 극판으로서 사용한다.Production of the positive electrode plate is carried out by adding one or two or more kinds of additives which are commonly used to the powder of the positive electrode material of the present invention, if necessary, as a conductive agent, a binder, a filler, a dispersant, an ion conductive agent, a pressure enhancer, and the like. And slurry to paste with a suitable solvent (organic solvent). The slurry or paste thus obtained is applied to an electrode support substrate by a doctor plate method or the like, dried, and pressed using a rolled roll or the like as the positive electrode plate.

도전제의 예는 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, Ketjen Black, 탄소섬유, 금속가루 등이다. 결착제로서는 PVdF, 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있다. 전극 지지 기판(집전체라고도 말하는)은, 동, 니켈, 스텐레스강철, 알루미늄 등의 박, 시트 혹은 탄소섬유 등으로 구성할 수 있다.Examples of the conductive agent include graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen Black, carbon fiber, metal powder and the like. PVdF, polyethylene, etc. can be used as a binder. The electrode supporting substrate (also referred to as current collector) may be formed of a foil, a sheet, or a carbon fiber, such as copper, nickel, stainless steel, or aluminum.

이와 같이 제조된 양극을 이용하여 리튬이차전지를 제작한다. 리튬이차전지의 형태는 코인, 버튼, 시트, 원통형, 각형 등 어느 것이라도 좋다. 리튬이차전지의 음극재료, 전해액, 분리막 등은 기존 리튬이차전지에 사용하는 것으로 한다.The lithium secondary battery is manufactured using the positive electrode thus prepared. The shape of the lithium secondary battery may be a coin, a button, a sheet, a cylindrical shape, or a square shape. Cathode materials, electrolytes, separators, etc. of lithium secondary batteries will be used in existing lithium secondary batteries.

여기서 음극재료로는 흑연 등의 카본물질 또는 전이금속의 복합 산화물 등의 l종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다. 그 외, 실리콘, 주석 등도 음극재료로서 사용할 수 있다.Here, as the anode material, one or two or more kinds of carbon materials such as graphite or composite oxides of transition metals can be used. In addition, silicon, tin, and the like can also be used as a negative electrode material.

전해액으로는 유기용매에 리튬염을 용해시킨 비수계 전해액, 무기 고체 전해질, 무기 고체 전해질의 복합재 등의 어느 쪽도 사용할 수 있다.As the electrolytic solution, either a non-aqueous liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, an inorganic solid electrolyte, or a composite material of an inorganic solid electrolyte can be used.

비수계 전해액의 용매로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트 등의 에스테르류, 부틸 락톤 등의 락톤류, 1,2-디메톡시 에탄, 에톡시 메톡시 에탄 등의 에테르류와 에테르류, 아세트니트릴 등의 니트릴류 등의 l종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다.Examples of the solvent for the non-aqueous electrolyte solution include esters such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, lactones such as butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane and ethoxy methoxy ethane. One kind or two or more kinds of nitriles such as ethers, ethers and acetonitrile can be used.

비수계 전해액의 리튬염의 예로서는 LiAsF6, LiBF4, LiPF6 등을 사용할 수 있다. Examples of the lithium salt of the non-aqueous liquid electrolyte include LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , and the like.

그리고 분리막으로는 PP 및/또는 PE 등의 Polyolefin으로부터 제조되는 다공성 필름이나, 부직포 등의 다공성재를 사용할 수 있다.As the separation membrane, a porous film made of polyolefin such as PP and / or PE or a porous material such as nonwoven fabric can be used.

실시예Example  And 비교예Comparative example

실시예1에 따른 양극재료는 다음과 같이 제조하였다. A cathode material according to Example 1 was prepared as follows.

탄산리튬, 이산화망간, 수산화알루미늄, 탄산마그네슘을 1.12 : 1.87 : 0.02 : 0.02가 되도록 계량하여 이를 고형분 30%로 하여 습식분쇄기를 사용하여 평균입자크기가 500nm 크기가 되도록 분쇄를 하여 슬러리를 제조한다. 제조된 슬러리의 점도를 낮추고 균일성을 증가시키기 위해 고분산화장비를 이용하여 선속도 40m/s로 고속 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 분무건조기를 통해 열풍건조시켜 9㎛의 평균입자를 갖는 구형의 고밀도 전구체를 제조한다. 이렇게 제조된 구형 전구체를 850℃로 공기분위기에서 열처리를 하여 최종 실시예1에 따른 양극재료를 제조하였다. Lithium carbonate, manganese dioxide, aluminum hydroxide, magnesium carbonate was measured to be 1.12: 1.87: 0.02: 0.02, and the slurry was pulverized using a wet mill to obtain an average particle size of 500 nm with a solid content of 30%. In order to reduce the viscosity and increase the uniformity of the prepared slurry, a high-density slurry obtained by high-speed rotation at a linear speed of 40 m / s using a high-dispersion equipment was hot-air-dried through a spray dryer to spherical high density having an average particle of 9 μm. Prepare the precursor. The spherical precursor thus prepared was heat-treated at 850 ° C. in an air atmosphere to prepare a cathode material according to the final example 1.

이와 같은 실시예1에 따른 양극재료의 분말을 평균 입경이 10㎛가 되도록 분급하였다. 양극재료 80 wt%, 도전제로 아세틸렌 블랙 10 wt%, 결착제의 PVdF 10 wt%로 하여, NMP를 용매로 하여 slurry를 제조하였다. 이 slurry를 두께 20㎛의 Al foil에 도포하여 건조 후 프레스로 압밀화시켜, 진공상에서 120℃로 16시간 건조해 직경 16mm의 원판으로 전극을 제조하였다.The powder of the positive electrode material according to Example 1 was classified so as to have an average particle diameter of 10 μm. Slurry was prepared by using 80 wt% of the cathode material, 10 wt% of acetylene black as the conductive agent, and 10 wt% of PVdF of the binder, using NMP as a solvent. The slurry was applied to an Al foil having a thickness of 20 μm, dried, compacted by a press, and dried for 16 hours at 120 ° C. in a vacuum to prepare an electrode with a disc of 16 mm in diameter.

상대극으로는 직경 16mm로 punching을 한 리튬금속박을, 분리막으로는 PP 필름을 사용하였다. 전해액으로는 1M의 LiPF6의 EC/DME 1:1 v/v의 혼합 용액을 사용하였다. 전해액을 분리막에 함침시킨 후, 이 분리막을 작용극과 상대극 사이에 끼운 후 SUS 제품의 케이스를 전극 평가용 시험 셀로 하여 평가하였다.A lithium metal foil punched to a diameter of 16 mm was used as the counter electrode, and a PP film was used as the separator. A mixed solution of EC / DME 1: 1 v / v of 1 M LiPF 6 was used as the electrolyte. After the electrolyte solution was impregnated with the separator, the separator was sandwiched between the working electrode and the counter electrode, and the case of the SUS product was evaluated as a test cell for electrode evaluation.

비교예1 내지 6 및 실시예2에 따른 양극재료는 표1에 개시된 바와 같은 조건으로 제조하였다.Cathode materials according to Comparative Examples 1 to 6 and Example 2 were prepared under the conditions as described in Table 1.

sample
ID
sample
ID
x
(Li)
x
(Li)
치환체Substituent 고분산
공정
도입
High dispersion
fair
Introduction
내부
치밀도
[%]
inside
Density
[%]
상온
출력특성
[%]
Room temperature
Output characteristics
[%]
60oC
수명특성
[%]
60 o C
Life characteristic
[%]
비고Remarks
z
(Mg)
z
(Mg)
w
(Al)
w
(Al)
1One 0.050.05 0.000.00 0.150.15 NN 8585 58.558.5 74.074.0 비교예 3Comparative Example 3 22 0.050.05 0.000.00 0.150.15 YY 9090 75.375.3 82.382.3 비교예 4Comparative Example 4 33 0.100.10 0.060.06 0.000.00 NN 8888 77.677.6 81.281.2 비교예 5Comparative Example 5 44 0.100.10 0.060.06 0.000.00 YY 9292 82.982.9 85.885.8 비교예 6Comparative Example 6 55 0.100.10 0.040.04 0.040.04 NN 8989 78.378.3 83.983.9 비교예 2Comparative Example 2 66 0.100.10 0.040.04 0.040.04 YY 9595 85.785.7 91.291.2 실시예 2Example 2 77 0.120.12 0.020.02 0.020.02 NN 9292 87.687.6 92.192.1 비교예 1Comparative Example 1 88 0.120.12 0.020.02 0.020.02 YY 9898 91.291.2 95.695.6 실시예 1Example 1

실시예1 및 비교예5에 따라 제조된 양극재료의 내부치밀도의 이미지를 살펴보면, 도 2 및 도 3과 같다. 도 2는 도 1의 제조 방법 중 실시예1의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 내부치밀도 이미지이다. 도 3은 비교예5의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 내부치밀도 이미지이다. 여기서 양극재료는 구형의 스피넬형 리튬망간산화물을 함유하며, 스피넬형 리튬망간산화물은 일차입자(61,71)들이 모여 구형의 이차입자(62,72)를 형성한다. 일차입자(61,71) 간의 내부치밀도가 높을수록 이차입자(62,72)의 이미지에서 빈공간(63,73)이 적게 표시된다.Looking at the image of the internal density of the cathode material prepared according to Example 1 and Comparative Example 5, as shown in Figs. FIG. 2 is an internal density image of a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Example 1 of the manufacturing method of FIG. 1. 3 is an internal density image of a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Comparative Example 5. Here, the anode material contains spherical spinel type lithium manganese oxide, and the spinel type lithium manganese oxide collects primary particles 61 and 71 to form spherical secondary particles 62 and 72. As the internal density between the primary particles 61 and 71 is higher, fewer empty spaces 63 and 73 are displayed in the images of the secondary particles 62 and 72.

이와 같은 관점에서 도 2 및 도 3을 살펴보면, 실시예1에 따른 양극재료의 일차입자(61) 간의 내부치밀도가 높아 빈공간(63)이 비교예5에 따른 양극재료의 빈공간(73) 보다 상대적으로 작은 것을 쉽게 확인할 수 있다. 즉 실시예1에 따른 양극재료의 내부치밀도가 비교예5에 따른 양극재료의 내부치밀도에 비해서 높은 것을 쉽게 확인할 수 있다. 특히 실시예1에 따른 양극재료의 내부치밀도는, 표1에 기재된 바와 같이, 98%로 측정되었다. 또한 실시예2에 따른 양극재료의 내부치밀도 또한, 표1에 기재된 바와 같이, 95%로 측정되었다.Referring to FIGS. 2 and 3 from this perspective, since the internal density between the primary particles 61 of the cathode material according to Example 1 is high, the void space 63 is the void space 73 of the anode material according to Comparative Example 5. You can easily see something relatively smaller. That is, it can be easily confirmed that the internal density of the positive electrode material according to Example 1 is higher than that of the positive electrode material according to Comparative Example 5. In particular, the internal value density of the positive electrode material according to Example 1 was measured at 98%, as shown in Table 1. In addition, the internal density of the positive electrode material according to Example 2 was also measured at 95%, as shown in Table 1.

따라서 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 양극재료는 95% 이상의 내부치밀도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉 이러한 양극재료의 내부치밀도의 향상은 분쇄된 슬러리에 대한 고분산화 공정 및 분무건조를 통해 고밀도의 구형 전구체를 제조할 수 있었기 때문이다.Therefore, it can be seen that the cathode material manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment has an internal density of 95% or more. That is, the internal density of the cathode material is improved because a high-density spherical precursor can be produced through a high dispersion process and spray drying of the ground slurry.

그리고 실시예1 및 비교예5에 따른 양극재료로 제조된 전극 평가용 시험 셀의 상온에서의 충방전 출력특성을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 측정하였다. 여기서 도 4는 실시예1의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 상온에서의 충방전 출력특성을 보여주는 그래프이다. 도 5는 비교예5의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 상온에서의 충방전 출력특성을 보여주는 그래프이다. 여기서 60℃ 수명특성은 60℃의 고안에서 50회 충방전 이후의 초기용량 대비 용량을 %로 산출하였다.And the charge and discharge output characteristics at room temperature of the test cell for electrode evaluation made of the positive electrode material according to Example 1 and Comparative Example 5 were measured as shown in Figs. 4 is a graph showing charge and discharge output characteristics at room temperature of the cathode material manufactured by the manufacturing method of Example 1. FIG. 5 is a graph showing charge and discharge output characteristics at room temperature of the cathode material prepared by the manufacturing method of Comparative Example 5. Here, the 60 ° C lifespan characteristics were calculated as% of the initial capacity after 50 charge / discharge cycles at the 60 ° C design.

도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예1에 따른 양극재료가 비교예2에 따른 양극재료에 비해서 상온 출력특성 및 60℃ 고온에서의 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 95.6%인을 확인할 수 있다. 또한 실시예2의 경우 60℃ 고온에서의 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 91.2%인을 확인할 수 있다. 즉 실시예1 및 2에 따른 양극재료는 일차입자 간의 내부치밀도를 향상시킴으로써, 상온에서 5C용량이 0.2C용량 대비 85% 이상의 출력특성 및 60℃ 고온에서도 50회 충방전 이후에도 초기용량의 90% 이상의 용량 발현이 가능한 것을 확인할 수 있다.4 and 5, it can be seen that the cathode material according to Example 1 is 95.6% of the initial capacity after 50 charge and discharge at room temperature output characteristics and 60 ℃ high temperature compared to the cathode material according to Comparative Example 2 have. In addition, in the case of Example 2 it can be confirmed that after the charge and discharge 50 times at 60 ℃ high 91.2% of the initial capacity. That is, the positive electrode material according to Examples 1 and 2 improves the internal density between primary particles, so that the 5C capacity at room temperature is more than 85% of the 0.2C capacity and 90% of the initial capacity after 50 charge / discharge at 60 ° C. It can be confirmed that the above dosage expression is possible.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented.

61,71 : 일차입자
62,72 : 이차입자
63,73 : 빈공간
61,71: primary particle
62,72: secondary particles
63,73: free space

Claims (8)

리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 혼합하여 균일하게 습식 분쇄하여 슬러리를 제조하는 습식 분쇄 단계;
상기 슬러리를 일정 속도로 회전시켜 얻은 고분산 슬러리를 제조하는 고분산화 단계;
상기 고분산 슬러리를 열풍 건조하여 구형의 전구체를 제조하는 분무 건조 단계;
상기 구형의 전구체를 열처리하여 양극재료를 제조하는 열처리 단계;를 포함하며,
상기 습식 분쇄 단계에서,
리튬원료, 망간원료, 알루미늄원료 및 마그네슘원료를 아래의 화학식의 조성비를 갖도록 혼합하고, 고형분 20~40% 범위 내에서 습식 분쇄하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법.
Li1+xMn2-yMgzAlwO4(0.00<x≤0.20, 0.00<y≤0.20, 0.00<z≤0.10, 0.00<w≤0.10, x+w+z=y)
A wet grinding step of preparing a slurry by uniformly wet grinding by mixing lithium raw material, manganese raw material, aluminum raw material and magnesium raw material;
A highly dispersed step of preparing a highly dispersed slurry obtained by rotating the slurry at a constant speed;
Spray drying to hot-dry the highly dispersed slurry to produce a spherical precursor;
A heat treatment step of manufacturing a cathode material by heat-treating the spherical precursor;
In the wet grinding step,
A method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, comprising mixing a lithium raw material, a manganese raw material, an aluminum raw material, and a magnesium raw material to have a composition ratio of the following chemical formula, and wet grinding within a solid content of 20 to 40%.
Li 1 + x Mn 2-y Mg z Al w O 4 (0.00 <x≤0.20, 0.00 <y≤0.20, 0.00 <z≤0.10, 0.00 <w≤0.10, x + w + z = y)
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 습식 분쇄 단계에서,
상기 슬러리가 200~800nm의 평균입자크기를 갖도록 습식 분쇄하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein in the wet grinding step,
Method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, characterized in that the slurry is wet pulverized to have an average particle size of 200 ~ 800nm.
제3항에 있어서, 상기 고분산화 단계에서,
상기 일정 속도는 선속도 20~80m/s인 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법.
According to claim 3, In the high dispersion step,
The constant speed is a method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, characterized in that the linear speed of 20 ~ 80m / s.
제4항에 있어서, 상기 분무 건조 단계에서,
상기 구형의 전구체는 5~20㎛의 평균입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein in the spray drying step,
The spherical precursor is a method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, characterized in that it has an average particle size of 5 ~ 20㎛.
제5항에 있어서, 상기 열처리 단계는,
공기분위기에서 700~900℃에서 열처리를 수행하여 양극재료를 제조하며,
상기 열처리된 양극재료는 구형의 일차입자 간의 내부치밀도가 95% 이상인 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein the heat treatment step,
Anode material is prepared by heat treatment at 700 ~ 900 ℃ in an air atmosphere.
The heat treatment of the cathode material is a method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, characterized in that the internal density of the spherical primary particles is 95% or more.
제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리 단계 이후에 수행되는,
상기 열처리된 양극재료를 분쇄하여 분말화하는 분쇄 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법
The method according to any one of claims 1 and 3 to 6, which is carried out after the heat treatment step,
A pulverizing step of pulverizing and powdering the heat-treated positive electrode material;
Method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery further comprises a
제7항에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법으로 제조된 양극재료.A cathode material prepared by the method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to claim 7.
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