KR101499428B1 - Positive electrode materials for Lithium secondary battery using spherical cobalt hydroxide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구형의 수산화코발트를 이용한 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 관한 것으로, 액상에서의 침전반응을 이용하여 이종금속이 균일하게 치환되어 있는 구형의 수산화코발트를 제조함으로써 최종 양극재료의 고전압에서의 구조 붕괴를 억제하여 수명특성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료를 화학식, Co1-xMx(OH)2(0.00<x≤0.10, M=Al, Mg, Ti, etc)의 조성비를 갖도록 침전시켜서 15~30㎛의 입자크기를 갖는 구형의 수산화코발트를 제조할 수 있다. 그리고 제조된 수산화코발트를 500~800℃의 온도범위에서 열처리하여 10~25㎛의 입자크기를 갖는 구형의 산화코발트를 제조할 수 있다. 이러한 산화코발트를 사용하여 제조되는 양극재료는 4.5V 고전압 충방전 조건에서도 뛰어난 수명특성을 발현한다.The present invention relates to a cathode material for a nonaqueous lithium secondary battery using spherical cobalt hydroxide and a method of producing a spherical cobalt hydroxide in which a dissimilar metal is uniformly substituted using a precipitation reaction in a liquid phase, So as to suppress the structural collapse and improve the life characteristic. According to the present invention, the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material, and the amine raw material are represented by the following chemical formula: Co 1-x M x (OH) 2 (0.00 < x ≦ 0.10, M = Al, Mg, So that spherical cobalt hydroxide having a particle size of 15 to 30 mu m can be prepared. The prepared cobalt hydroxide may be heat-treated at a temperature ranging from 500 to 800 ° C. to produce spherical cobalt oxide having a particle size of 10 to 25 μm. The cathode material produced by using such cobalt oxide exhibits excellent life characteristics even under the condition of high voltage charging and discharging of 4.5V.

Description

구형의 수산화코발트를 이용한 비수계 리튬이차전지용 양극재료{Positive electrode materials for Lithium secondary battery using spherical cobalt hydroxide}[0001] The present invention relates to a positive electrode material for a non-aqueous lithium secondary battery using spherical cobalt hydroxide,

본 발명은 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기능성 착화제를 사용하여 매우 구형화도가 높아 고전압에서 사용하더라도 전해액과의 부반응이 최소화될 수 있는 구형의 수산화코발트를 이용한 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery, and more particularly, to a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery using a spherical cobalt hydroxide capable of minimizing a side reaction with an electrolyte even when used at high voltage, And a cathode material for a lithium secondary battery.

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. 2. Description of the Related Art With the spread of portable electric and electronic devices, development of a new secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium secondary battery is actively under way. 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 전해액과의 부반응에 위한 코발트 이온이 용출되던지, 표면에 비가역 저항층이 형성됨으로써 용량 저하, 출력 저하 등과 같은 이상거동의 원인이 되고 있으며, 이와 같은 층상계 리튬금속산화물이 갖는 단점으로 이를 극복하고 보다 장시간 사용하기 위해 전구체 제조단계에서부터 비표면적을 최소화하여, 전해액과의 부반응을 억제하고자 하는 연구가 진행되고 있다. However, the layered lithium transition metal oxide, which is widely used as a cathode active material, has a problem in that cobalt ions are eluted for a side reaction with electrolyte in a non-abnormal state (overcharge and high temperature state) and an irreversible resistance layer is formed on the surface, . In order to overcome the drawbacks of layered lithium metal oxides and to use them for a longer period of time, studies have been conducted to minimize the specific surface area from the step of preparing the precursor and to suppress the side reaction with the electrolyte solution .

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 전해액과의 부반응을 최소화하여 수명특성을 향상시키기 위해 큰 입자크기를 갖는 양극재료를 제조하고자 하였으나, 층상계 물질의 특성상 입자가 조대화되면 판상으로 성장이 촉진되어 비표면적이 효과적으로 작아지지 않는 단점이 있었다.In order to solve this problem, it has been attempted to prepare a cathode material having a large particle size in order to improve the lifetime characteristics by minimizing a side reaction with the electrolyte. However, due to the nature of the layered material, There is a disadvantage in that it is not effectively reduced.

따라서 본 발명의 목적은 고에너지밀도 구현이 가능하도록 20㎛ 이상의 입자크기를 가지면서도 수명특성이 향상되는 구형의 수산화코발트를 이용한 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery using a spherical cobalt hydroxide having a particle size of 20 탆 or more and having improved life characteristics so as to realize a high energy density.

본 발명의 다른 목적은 산화코발트 제조공정 상에서 기능성 착화제를 액상단계에서 첨가함으로써 제조되는 수산화코발트의 구형화도 및 내부치밀도가 극히 우수한 구형의 수산화코발트를 이용한 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a cathode material for a nonaqueous lithium secondary battery using spherical cobalt hydroxide having excellent sphericity and internal compactness of cobalt hydroxide produced by adding a functional complexing agent in a liquid phase step in a cobalt oxide manufacturing process There is.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 제조한 구형의 수산화코발트를 포함하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery comprising spherical cobalt hydroxide prepared by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitute dissimilar metal raw material, and an amine raw material do.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 수산화코발트는, Co1-xMx(OH)2(0.00<x≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖고, 평균입도가 15~30㎛일 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the cobalt hydroxide has a composition ratio of Co 1-x M x (OH) 2 (0.00 < x ≦ 0.10, M = Al, Mg or Ti) And the particle size may be 15 to 30 mu m.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 수산화코발트는 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료의 농도는 각각 0.5~2M이며, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료를 1 : 1.8~2.5 : 0.1 이하 : 0.05~0.50의 비율로 공침하되, 혼합된 수용액의 pH를 10~12로 유지하여 제조할 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the concentrations of the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material, and the amine raw material are 0.5 to 2 M, respectively, and the cobalt raw material, And the pH of the mixed aqueous solution is maintained at 10 to 12 by coprecipitating the dissimilar metal raw material and the amine raw material at a ratio of 1: 1.8 to 2.5: 0.1 or less: 0.05 to 0.50.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 아민계원료는 에틸렌디아민, 우레아(Urea) 또는 숙시노니트릴(Succinonitrile; SN)을 포함할 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the amine-based material may include ethylenediamine, urea, or succinonitrile (SN).

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 코발트원료는 코발트금속, 옥살산망간, 아세트산망간, 질산염망간 또는 황산염망간을 포함할 수 있다. 상기 이종금속원료의 이종금속은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the cobalt raw material may include cobalt metal, manganese oxalate, manganese acetate, manganese nitrate, or manganese sulfate. The dissimilar metal of the dissimilar metal raw material may include aluminum (Al), magnesium (Mg), or titanium (Ti).

본 발명은 또한, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 제조한 구형의 수산화코발트를 제조한 후, 상기 수산화코발트를 열처리하여 이종금속이 치환된 구형의 산화코발트를 포함하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공한다.The present invention also provides a process for producing spherical cobalt hydroxide, which is prepared by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitutional dissimilar metal raw material, and an amine raw material and then heat treating the cobalt hydroxide, Of cobalt oxide and a positive electrode material for a non-aqueous lithium secondary battery.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 산화코발트는 Co3-yMyO4(0.00<y≤0.30, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖고, 평균입도가 10~25㎛일 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the cobalt oxide has a composition ratio of Co 3-y M y O 4 (0.00 < y ? 0.30, M = Al, Mg or Ti) Lt; / RTI &gt;

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 산화코발트 제조 시 열처리는 500~800℃에서 수행할 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the heat treatment during the production of the cobalt oxide may be performed at 500 to 800 ° C.

본 발명은 또한, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 제조한 구형의 수산화코발트를 제조한 다음, 상기 수산화코발트를 열처리하여 이종금속이 치환된 구형의 산화코발트를 제조한 후, 상기 수산화코발트에 리튬원료를 혼합한 후 열처리하여 제조한 코발트산리튬을 포함하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공한다.The present invention also provides a process for producing a spherical cobalt hydroxide prepared by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitutional dissimilar metal raw material, and an amine raw material and then subjecting the cobalt hydroxide to heat treatment, Of lithium cobalt oxide prepared by preparing lithium cobalt oxide, cobalt oxide, lithium cobalt hydroxide, lithium cobalt oxide, and lithium cobalt oxide.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 산화코발트 제조 시 열처리는 500~800℃에서 수행하고, 상기 코발트산리튬 제조 시 열처리는 900~1100℃에서 수행할 수 있다.In the cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention, the heat treatment during the production of the cobalt oxide may be performed at 500 to 800 ° C., and the heat treatment during the production of the lithium cobalt oxide may be performed at 900 to 1100 ° C.

본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료에 있어서, 상기 리튬원료는 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 초산리튬, 불화리튬, 염화리튬, 브롬화리튬 또는 옥화리튬을 포함할 수 있다.In the cathode material for a nonaqueous-based lithium secondary battery according to the present invention, the lithium source includes lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium acetate, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide or lithium iodide .

그리고 본 발명은 또한, LiCo1-yMyO2(0.00<y≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖고, 구형이며 평균입도가 15~25㎛인 비수계 리튬이차전지용 양극재료를 제공한다.And the present invention also, LiCo 1-y M y O 2 (0.00 <y≤0.10, M = Al, Mg or Ti) having a composition ratio of, spherical and a mean particle size of 15 ~ 25㎛ a non-aqueous lithium secondary battery positive electrode Material.

본 발명에 따르면, 아민계원료를 포함하는 기능성 착화제를 사용한 공침공정을 통하여 이종금속이 균일하게 치환되고 구형화도가 극히 높은 고밀도의 코발트수산화물 및 이의 열처리를 통한 산화코발트를 제조함으로써, 이를 이용하여 제조되는 코발트산리튬은 이종의 원소가 균일하게 치환되어 있는 형태로 높은 구형화도를 갖게 제조가 가능하여, 이렇게 제조된 양극재료는 60도의 고온 조건에서도 50회 충방전 이후에도 초기용량의 80% 이상의 용량 발현이 가능하다. According to the present invention, a cobalt hydroxide having a high density of highly spherical highly uniformly substituted heterometallic metal and a cobalt oxide through heat treatment thereof is produced through a coprecipitation process using a functional complexing agent containing an amine-based raw material. The produced lithium cobalt oxide can be produced to have a high sphericity in the form of a uniformly substituted heterogeneous element. The prepared cathode material has a capacity of 80% or more of the initial capacity even after 50 charge / Expression is possible.

또한 본 발명에 따른 양극재료는 높은 구형화도를 가지고 있어 비표면적이 매우 낮아 고온에서의 전해액과의 부반응을 현저히 억제시킬 수 있다.Also, the cathode material according to the present invention has a high sphericity and has a very low specific surface area, so that a side reaction with an electrolyte at a high temperature can be remarkably suppressed.

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 양극재료인 구형 수산화코발트의 내부형상 이미지이다.
도 3은 비교예1의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료인 구형 수산화코발트의 내부형상 이미지이다.
도 4는 실시예1의 제조 방법으로 제조된 수산화코발트, 산화코발트 및 코발트산리튬 양극재료의 입자 형상 이미지이다.
도 5는 실시예2의 제조 방법으로 제조된 수산화코발트, 산화코발트 및 코발트산리튬 양극재료의 입자 형상 이미지이다.
도 6은 실시예1, 실시예2 및 비교예1의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 60℃ 고온에서의 충방전 수명특성을 보여주는 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention.
FIG. 2 is an internal shape image of a spherical cobalt hydroxide which is a cathode material for a nonaqueous-based lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Example 1 in the manufacturing method of FIG.
3 is an internal shape image of a spherical cobalt hydroxide which is a cathode material for a nonaqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Comparative Example 1. Fig.
Fig. 4 is a particle image of cobalt hydroxide, cobalt oxide and lithium cobalt oxide cathode material prepared by the manufacturing method of Example 1. Fig.
FIG. 5 is a particle image of a lithium cobalt oxide cathode material prepared by the production method of Example 2, cobalt hydroxide, cobalt oxide, and cobalt oxide.
6 is a graph showing charge / discharge lifetime characteristics of a cathode material manufactured by the manufacturing method of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 at a high temperature of 60 캜.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 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 embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

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 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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 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 a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention will now be described with reference to FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode material for a non-aqueous lithium rechargeable battery according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비수계 리튬이차전지용 양극재료의 제조 방법은 수산화코발트 제조 단계(S10) 및 산화코발트 제조 단계(S20)를 포함하며, 코발트산리튬 제조 단계(S30) 및 분쇄 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 여기서 수산화코발트 제조 단계(S10)에서 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 에틸렌디아민원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 이종금속이 치환된 구형의 수산화코발트를 제조한다. 다음으로 산화코발트 제조 단계(S20)에서 수산화코발트를 열처리하여 이종금속이 치환된 구형의 고밀도 산화코발트를 제조한다. 이어서 코발트산리튬 제조 단계(S30)에서 산화코발트에 탄산리튬을 혼합한 후 열처리하여 코발트산리튬을 제조한다. 마지막으로 분쇄 단계(S40)에서 양극재료인 코발트산리튬을 분쇄하여 분말화한다.Referring to FIG. 1, a method for producing a cathode material for a non-aqueous lithium secondary battery according to the present invention includes a cobalt hydroxide manufacturing step (S10) and a cobalt oxide manufacturing step (S20) Step S40 may be further included. Here, in step (S10) of producing cobalt hydroxide, spherical cobalt hydroxide substituted with a dissimilar metal is prepared by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitutional dissimilar metal raw material and an ethylenediamine raw material. Next, the cobalt hydroxide is heat-treated in the step (S20) of producing cobalt oxide to prepare a spherical high-density cobalt oxide substituted with a dissimilar metal. Lithium cobalt oxide is prepared by mixing lithium carbonate in cobalt oxide and heat-treating it in the step of preparing lithium cobaltate (S30). Finally, in the pulverizing step (S40), lithium cobalt oxide as a cathode material is pulverized and pulverized.

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

먼저 수산화코발트 제조 단계(S10)에서 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 에틸렌디아민원료를 pH를 제어하면서 공침반응기에 지속적으로 투입하여 화학식1에 따른 이종금속이 균일하게 치환된 구형의 수산화코발트를 제조한다. 즉 상기의 원료들의 농도는 각각 0.5~2.0M의 범위 내에서 코발트원료 : 치환용 이종금속원료 : 수산화기원료 : 아민계원료 = 1 : 0.00~0.10 : 1.8~2.5 : 0.05~0.50의 비율이 되도록 제어하며 50~100시간동안 반응을 진행시켜 수산화코발트를 제조한다. 상기의 비율에서 벗어나면 pH가 10~12 사이를 벗어나게 되어 코발트와 이종금속 간의 균일한 침전이 일어나지 않고 독립적인 침전이 되기 때문에, 균일하게 치환된 수산화물을 얻을 수 없다. 또한 반응시간이 50시간 미만이 되면 입자 형성이 상대적으로 낮아 5㎛ 이하의 입자가 생성되며, 입자의 구형화도 매우 낮게 된다.First, the cobalt raw material, the hydroxyl raw material, the substitutional heterobaric raw material, and the ethylenediamine raw material are continuously fed into the coprecipitation reactor while controlling the pH to prepare spherical hydroxides Cobalt is produced. That is, the concentrations of the raw materials are controlled so as to be in the ranges of 0.5 to 2.0M, respectively, so that the ratio of the cobalt raw material: substitutional dissimilar metal raw material: hydroxyl group raw material: amine raw material = 1: 0.00-0.1: 1.8-2.5: 0.05-0.50 And the reaction is carried out for 50 to 100 hours to prepare cobalt hydroxide. If the ratio is out of the above range, the pH is out of the range of 10 to 12, so that uniform precipitation between cobalt and the dissimilar metal does not occur and independent precipitation occurs, so that a uniformly substituted hydroxide can not be obtained. Also, when the reaction time is less than 50 hours, the particle formation is relatively low, so that particles of 5 μm or less are produced, and the spheroidization of the particles is also very low.

Figure 112012069929215-pat00001
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이때 수산화코발트 제조 단계(S10)에서 화학식1의 조성비를 갖도록 침전시켜서 15~30㎛의 입자크기를 갖는 구형의 수산화코발트를 제조할 수 있다.At this time, spherical cobalt hydroxide having a particle size of 15 to 30 mu m can be prepared by precipitating the cobalt hydroxide having a composition ratio of formula (1) in the step (S10) of producing cobalt hydroxide.

코발트원료는 코발트금속, 옥살산망간, 아세트산망간, 질산염망간, 황산염망간 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The cobalt raw material includes at least one of cobalt metal, manganese oxalate, manganese acetate, manganese nitrate, and manganese sulfate, but is not limited thereto.

이종금속원료의 이종금속은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 등을 포함한다. 예컨대 이종금속으로 알루미늄이 사용되는 경우, 이종금속원료는 질산염알루미늄, 염화알루미늄 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The dissimilar metals of the dissimilar metal raw materials include aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti) and the like. For example, when aluminum is used as the dissimilar metal, the dissimilar metal raw material includes at least one of aluminum nitrate and aluminum chloride, but is not limited thereto.

그리고 아민계원료는 에틸렌디아민, 우레아(Urea), 숙시노니트릴(Succinonitrile; SN)이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.As the amine-based raw material, ethylenediamine, urea, succinonitrile (SN) may be used, but the present invention is not limited thereto.

다음으로 산화코발트 제조 단계(S20)에서 구형의 수산화코발트를 열처리하여 화학식2에 따른 양극재료용 산화코발트를 제조할 수 있다. 이때 열처리는 500~800℃로 공기분위기에서 열처리하여 최종 구형의 산화코발트를 제조한다. 이때 500℃ 이하에서 열처리를 수행할 경우, 구형의 전구체에 대한 충분한 열처리가 이루어지지 않아 수소이온이 100% 제거가 되지 않을 수 있다. 반면에 800℃ 이상에서 열처리를 수행할 경우, 구형의 전구체에 필요 이상의 반응이 일어나 구형이 깨진다. 구형이 없어지면 향후 리튬원료와의 반응속도가 낮아지게 되어 효과적으로 코발트산리튬을 제조할 수 없게 된다.Next, spherical cobalt hydroxide is heat-treated in the step (S20) of producing cobalt oxide to prepare cobalt oxide for a cathode material according to Formula (2). At this time, the heat treatment is performed at 500 to 800 ° C in an air atmosphere to produce the final spherical cobalt oxide. In this case, when the heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C or lower, sufficient heat treatment for the spherical precursor is not performed, so that hydrogen ions may not be removed 100%. On the other hand, when the heat treatment is performed at 800 ° C. or higher, the spherical precursor is reacted more than necessary and the spherical shape is broken. When the spherical shape disappears, the reaction rate with the lithium raw material will be lowered in the future, and lithium cobalt oxide can not be effectively produced.

Figure 112012069929215-pat00002
Figure 112012069929215-pat00002

산화코발트 제조 단계(S20)에서 제조된 산화코발트는 화학식2의 조성비를 갖고, 평균입도가 10~25㎛인 구형의 산화코발트이다. 화학식2에 따른 산화코발트는 최종적으로 제조된 본 발명에 따른 양극재료용 전구체이다. The cobalt oxide produced in the cobalt oxide manufacturing step (S20) is a spherical cobalt oxide having a composition ratio of formula (2) and an average particle size of 10 to 25 占 퐉. The cobalt oxide according to formula (2) is a precursor for the cathode material finally prepared according to the present invention.

그리고 코발트산리튬 제조 단계(S30)에서 제조된 산화코발트를 리튬원료와 반응시켜 이종금속이 치환된 코발트산리튬인 양극재료를 제조할 수 있다. 즉 제조된 산화코발트에 리튬원료를 혼합한 후 열처리를 통해 비수계 리튬이차전지용 코발트산리튬 양극재료를 제조할 수 있다. The cobalt oxide produced in the lithium cobalt oxide manufacturing step (S30) may be reacted with a lithium source to prepare a cathode material which is lithium cobalt oxide substituted with a dissimilar metal. That is, lithium cobalt oxide cathode material for a nonaqueous lithium secondary battery can be manufactured through heat treatment after mixing lithium raw material with the prepared cobalt oxide.

Figure 112012069929215-pat00003
Figure 112012069929215-pat00003

코발트산리튬 제조 단계(S30)에서 제조된 코발트산리튬은 화학식3의 조성비를 갖고, 평균입도가 15~25㎛인 구형의 코발트산리튬이다.The lithium cobalt oxide produced in the lithium cobalt oxide manufacturing step (S30) is a spherical lithium cobaltate having a composition ratio of the formula (3) and an average particle size of 15 to 25 占 퐉.

여기서 리튬원료는 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 초산리튬, 불화리튬, 염화리튬, 브롬화리튬, 옥화리튬 중에 적어도 하나를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The lithium source 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 iodide.

이때 열처리는 900~1100℃로 공기분위기에서 열처리를 하여 최종 코발트산리튬을 제조한다. 이때 900℃ 이하에서 열처리를 수행할 경우, 충분한 열처리가 이루어지지 않아 가용용량이 120mAhg-1 이하로 낮아진다. 반면에 1100℃ 이상에서 열처리를 수행할 경우, 필요 이상의 반응이 일어나 일차입자가 25㎛ 이상인 거대 입자가 생성되어 출력특성이 낮아지는 문제가 발생한다.At this time, the heat treatment is performed at 900 to 1100 ° C in an air atmosphere to produce the final lithium cobalt oxide. At this time, when the heat treatment is performed at 900 ° C or less, sufficient heat treatment is not performed, and the usable capacity is lowered to 120 mAhg -1 or less. On the other hand, when the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C or more, a reaction occurs more than necessary, and large particles having a primary particle size of 25 μm or more are generated and the output characteristic is lowered.

한편 코발트산리튬 제조 단계(S30) 이후에 양극극판을 제조하기 위해서, 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 15~25㎛의 범위 이내가 바람직하다.On the other hand, in order to produce a cathode plate after the cobalt oxide lithium production step (S30), the heat-treated cathode material can be pulverized and pulverized. The pulverization is carried out in a conventional manner. Examples of the crushing means include a trigger, a ball mill, a vibrating mill, a satellite ball mill, a tube mill, a rod mill, a jet mill, a hammer mill, and the like, and if necessary, a desired particle size distribution is obtained through classification. The average particle size of the powder of the cathode material of the present invention is preferably within a range of 15 to 25 mu m.

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 conventional lithium secondary battery manufacturing method in terms of the cathode material. The production of the positive electrode plate and the structure of the lithium secondary battery will be briefly described, but the present invention is not limited thereto.

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.The positive electrode plate may be prepared by adding one or two or more kinds of additive components which are generally used as a conductive agent, a binder, a filler, a dispersant, an ion conductive agent, a pressure enhancer, etc. to the powder of the positive electrode material of the present invention , And slurry or paste is made with a suitable solvent (organic solvent). The thus obtained slurry or paste is coated on the electrode supporting substrate by using a doctor blade method, dried, pressed with a rolling roll, or the like, and used as a cathode 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. As the binder, PVdF, polyethylene and the like can be used. 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.A lithium secondary battery is fabricated using the thus-produced positive electrode. The shape of the lithium secondary battery may be a coin, a button, a sheet, a cylindrical shape, or a square shape. The anode material, the electrolyte, and the separator of the lithium secondary battery are to 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.As the negative electrode material, a carbon material such as graphite or a composite oxide of a transition metal, or the like, may 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, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트 등의 에스테르류, 부틸 락톤 등의 락톤류, 1,2-디메톡시 에탄, 에톡시 메톡시 에탄 등의 에테르류와 아세트니트릴 등의 니트릴류 등의 l종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다.Examples of the solvent of the non-aqueous liquid electrolyte include esters such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, lactones such as butyl lactone, 1,2-dimethoxyethane and ethoxymethoxyethane Nitriles such as ethers and acetonitrile, or the like 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.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

실시예1에 따른 산화코발트는 다음과 같이 제조하였다. The cobalt oxide according to Example 1 was prepared as follows.

황산코발트 1.5M 용액, 수산화나트튬 1.5M 용액, 질산염알루미늄 1.5M 용액, 에틸렌디아민 1.5M 용액을 0.98 : 2.05 : 0.05 : 0.10이 되도록 시간당 20cc의 속도로 공침반응기에 투입하여 80시간 이상 반응시켜 이종금속이 치환된 구형의 수산화코발트를 제조한다. 이렇게 제조된 수산화코발트를 공기중에서 750℃에서 10시간 유지시켜 최종 실시예1에 따른 양극재료용 산화코발트를 제조하였다. A 1.5M solution of cobalt sulfate, a 1.5M solution of sodium hydroxide, a 1.5M solution of aluminum nitrate and a 1.5M solution of ethylenediamine were added to the coprecipitation reactor at a rate of 20 cc / Thereby preparing spherical cobalt hydroxide substituted with a metal. The cobalt hydroxide thus prepared was kept in air at 750 ° C for 10 hours to prepare the cobalt oxide for cathode material according to the final Example 1.

이렇게 제조된 산화코발트에 탄산리튬을 코발트이온에 대한 리튬이온의 비가 1.05가 되도록 건식 혼합하여 공기중에서 950℃에서 15시간 유지시켜 최종 실시예1에 따른 양극재료를 제조하였다.Lithium carbonate was dry-mixed with cobalt oxide so that the ratio of lithium ion to cobalt ion was 1.05, and maintained at 950 ° C for 15 hours in air to prepare a cathode material according to the final embodiment 1.

이와 같은 실시예1에 따른 양극재료의 분말을 평균 입경이 15~25㎛가 되도록 분급하였다. 양극재료 94 wt%, 도전제로 아세틸렌 블랙 3 wt%, 결착제의 PVdF 3 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 cathode material according to Example 1 was classified so as to have an average particle diameter of 15 to 25 占 퐉. A slurry was prepared by using 94 wt% of an anode material, 3 wt% of acetylene black as a conductive agent, and 3 wt% of PVdF as a binder in NMP as a solvent. The slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 mu m, dried and compacted by a press, and dried in a vacuum at 120 DEG C for 16 hours to prepare an electrode with a disk having a diameter of 16 mm.

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 with a diameter of 16 mm was used as a counter electrode, and a PP film was used as a separator. As the electrolytic solution, a mixed solution of 1: 1 v / v of EC / DME of 1M LiPF 6 was used. After the electrolyte was impregnated into 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.

실시예2, 실시예3, 비교예1 및 비교예2에 따른 양극재료는 표1에 개시된 바와 같은 조건으로 제조하였다.The cathode materials according to Example 2, Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were prepared under the conditions as shown in Table 1. [

sample
ID
sample
ID
투입 원료 (1.5M)Feedstock (1.5M) 입자형상Particle shape 4.5V 60℃
수명 특성
(50회 충방전)
[%]
4.5V 60 ° C
Life characteristics
(50 charge / discharge cycles)
[%]
비고Remarks
Co원료Co raw material 치환체Substituent NaOHNaOH 에틸렌
디아민
Ethylene
Diamine
암모니아수ammonia
1One 0.980.98 0.020.02 2.052.05 0.050.05 0.000.00 구형, 중밀성Spherical, medium density 8484 실시예 2Example 2 22 0.980.98 0.020.02 2.052.05 0.100.10 0.000.00 구형, 고밀성Spherical, high density 9393 실시예 1Example 1 33 0.980.98 0.020.02 1.951.95 0.200.20 0.000.00 구형, 조대화Old-fashioned, 8080 실시예 3Example 3 44 0.980.98 0.020.02 1.951.95 0.500.50 0.000.00 비구형 Non-spherical 7070 비교예 2Comparative Example 2 55 0.950.95 0.050.05 2.052.05 0.000.00 0.500.50 구형, 다공성Spherical, porous 7777 비교예 1Comparative Example 1

실시예1에 따라 제조된 양극재료의 내부형상을 살펴보면, 도 2와 같다. 도 2는 도 1의 제조 방법 중 실시예1의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료용 전구체인 수산화코발트의 내부형상 이미지이다. 도 2의 (a)에서 (c)로 갈수록 수산화코발트의 내부형상을 확대한 이미지이다.The internal shape of the cathode material prepared according to Example 1 is as shown in FIG. Fig. 2 is an internal shape image of cobalt hydroxide, which is a precursor for a cathode material for a nonaqueous-based lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of Example 1 in the manufacturing method of Fig. FIG. 2 is an enlarged image of the inner shape of cobalt hydroxide from (a) to (c).

도 2를 참조하면, 매우 높은 구형화도를 가지고 있으며, 상대적으로 고밀도로 이루어져 있어 향후 최종 양극재료 제조를 위해 탄산리튬과의 열처리를 통한 반응을 진행할 때 고밀도의 양극재료의 제조가 가능하다. 이러한 높은 수준의 구형화도는 비표면적을 최소화할 수 있어, 60℃의 고온 충방전 조건에서도 화학적인 안정성을 양극소재에 부여할 수 있어 뛰어난 수명특성을 나타내게 된다. 그리고 실시예1의 제조 방법으로 제조된 수산화코발트, 산화코발트 및 코발트산리튬 양극재료의 입자 형상 이미지가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 (d)는 (c)의 확대 이미지이다.Referring to FIG. 2, it has a very high sphericity and relatively high density. Thus, it is possible to manufacture a high-density cathode material when a reaction is performed through heat treatment with lithium carbonate for the preparation of the final cathode material. Such high level of sphericity can minimize the specific surface area, and chemical stability can be imparted to the anode material even under high temperature charging and discharging conditions of 60 캜, and excellent lifetime characteristics are exhibited. A particle shape image of cobalt hydroxide, cobalt oxide and lithium cobalt oxide cathode material prepared by the manufacturing method of Example 1 is shown in Fig. 4 (d) is an enlarged view of (c).

반면에 비교예1에 따른 제조된 양극재료의 내부형상을 살펴보면, 도 3과 같다. 도 3은 비교예1의 제조 방법으로 제조된 비수계 리튬이차전지용 양극재료용 전구체인 수산화코발트의 내부형상 이미지이다. 구형의 다공성을 갖고 있기 때문에 향후 최종 양극재료 제조를 위해 탄산리튬과의 열처리를 통한 반응을 진행할 때 리튬종의 산화코발트 내부로의 확산이 용이하게 된다. 하지만 비교예1은 실시예1과 비교하여 조밀도 및 구형화도가 떨어진다.On the other hand, the internal shape of the cathode material manufactured according to Comparative Example 1 is as shown in FIG. 3 is an internal shape image of cobalt hydroxide which is a precursor for a cathode material for a nonaqueous lithium secondary battery produced by the method of Comparative Example 1. Fig. It is easy to diffuse the lithium species into the cobalt oxide when the reaction through the heat treatment with the lithium carbonate is performed for the final cathode material production in the future because of the spherical porosity. However, in Comparative Example 1, the density and spheroidization degree are lower than those in Example 1.

실시예2의 제조 방법으로 제조된 수산화코발트, 산화코발트 및 코발트산리튬 양극재료의 입자 형상 이미지가 도 5에 도시되어 있다. 실시예2는 실시예1과 비교하면 조밀도가 약간은 떨어지지만, 비교예1과 비교하여 조밀도 및 구형화도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 도 5에서 (d)는 (c)의 확대 이미지이다.A particle shape image of cobalt hydroxide, cobalt oxide and lithium cobalt oxide cathode material prepared by the manufacturing method of Example 2 is shown in Fig. It can be confirmed that the density of the second embodiment is slightly lower than that of the first embodiment, but the density and the sphericity are improved as compared with the first comparative example. 5 (d) is an enlarged view of (c).

그리고 실시예3의 제조 방법으로 제조된 양극재료는 표1에 개시된 바와 같이, 비교예1과 비교하여 조밀도 및 구형화도가 향상된 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the cathode material prepared by the manufacturing method of Example 3 has improved denseness and sphericity as compared with Comparative Example 1.

따라서 본 실시예1에 따른 제조 방법으로 제조된 수산화코발트로부터 제조된 코발트산리튬은 15~20㎛의 높은 구형화도를 갖고 있어 60℃ 고온에서 50회 충방전 이후에도 초기용량의 85% 이상의 용량 발현이 가능하게 된다. 즉 이러한 양극재료의 성능 향상은 액상에서의 공침반응기를 이용하여, 공정조건을 최적으로 제어하고 기존의 암모니아수에 비해 높은 수준의 기능성 착화제, 예컨대 에틸렌디아민과 같은 아민계원료를 사용하고, 그 함량을 최적화함으로써 고밀도, 고 구형화도를 갖는 코발트수산화물 및 코발트산화물을 제조할 수 있었기 때문이다.Therefore, the lithium cobalt oxide prepared from the cobalt hydroxide produced by the manufacturing method of the present Example 1 has a high degree of sphericity of 15 to 20 탆, and capacity expression of 85% or more of the initial capacity even after 50 cycles of charging / discharging at a high temperature of 60 캜 . That is, the improvement of the performance of the cathode material can be achieved by using a coprecipitation reactor in a liquid phase to optimally control the process conditions and using a higher level of functional complexing agent such as ethylenediamine, It was possible to produce cobalt hydroxide and cobalt oxide having high density and high sphericity.

그리고 실시예1, 실시예2 및 비교예1에 따른 수산화코발트로부터 제조된 양극재료로 전극 평가용 시험 셀의 상온에서의 충방전 출력특성을 도 6에 도시된 바와 같이 측정하였다. 여기서 도 6은 실시예1, 실시예2 및 비교예1의 제조 방법으로 제조된 양극재료의 60℃ 고온에서의 충방전 수명특성을 보여주는 그래프이다.Charge-discharge output characteristics of the test cell for evaluating the electrode at room temperature with the cathode material prepared from the cobalt hydroxide according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 were measured as shown in Fig. 6 is a graph showing charge / discharge lifetime characteristics at a high temperature of 60 占 폚 of the cathode material produced by the manufacturing method of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG.

표1 및 도 6을 참조하면, 비교예1이 실시예1에 비해서 50회 충방전 이후에는 초기용량 대비 용량의 감소가 심함을 확인할 수 있다. 즉 실시예1에 따른 양극재료가 비교예1에 따른 양극재료에 비해서 60℃ 고온 충방전 조건에서도 뛰어난 충방전 특성을 발현하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1 and FIG. 6, it can be seen that the capacity decrease relative to the initial capacity is significant after the charge / discharge cycle of the battery of Comparative Example 1 is 50 times as compared with that of Example 1. [ That is, it can be confirmed that the cathode material according to Example 1 exhibits excellent charge / discharge characteristics even at 60 ° C under high temperature charging / discharging conditions as compared with the cathode material according to Comparative Example 1.

이와 같이 실시예1에 따른 양극재료가 비교예1에 따른 양극재료에 비해서 60℃ 고온에서의 수명특성 유지가 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 93%인을 확인할 수 있다. 또한 비교예1의 경우 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 77%인을 확인할 수 있다. 또한 실시예2의 경우 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 84%인을 확인할 수 있다. 또한 실시예3의 경우 50회 충방전 이후에 초기용량 대비 80%인을 확인할 수 있다.Thus, it can be confirmed that the cathode material according to Example 1 has 93% of the initial capacity after 50 charge / discharge cycles at 60 DEG C at a high temperature as compared with the cathode material according to Comparative Example 1. [ In the case of Comparative Example 1, 77% of the initial capacity can be confirmed after 50 charge / discharge cycles. In the case of Example 2, 84% of the initial capacity can be confirmed after 50 cycles of charging and discharging. In Example 3, 80% of the initial capacity can be confirmed after 50 charge / discharge cycles.

즉 실시예1에 따른 양극재료는 구형화도가 극히 높은 밀도가 높은 수산화물로부터 양극재료를 제조하였기 때문에, 이렇게 제조된 양극재료는 60℃ 고온에서 50회 충방전 이후에도 초기용량의 80% 이상의 용량 발현이 가능한 것을 확인할 수 있다.That is, since the cathode material according to Example 1 was produced from a hydroxide having a high degree of sphericity and a high density, the cathode material thus prepared exhibited a capacity expression of 80% or more of the initial capacity even after 50 charge / discharge cycles at a high temperature of 60 ° C You can see that it is possible.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 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 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments 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. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (15)

코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료(M) 및 아민계원료의 농도는 각각 0.5~2M이며, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료를 1 : 1.8~2.5 : 0.1 이하 0 초과 : 0.05~0.50의 비율로 50~100시간 공침하되, 혼합된 수용액의 pH를 10~12로 유지하여 제조한 평균입도가 15~30㎛인 구형의 수산화코발트를 포함하고,
상기 수산화코발트는,
Co1-xMx(OH)2(0.00<x≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
Wherein the concentrations of the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material (M) and the amine raw material are 0.5 to 2M, and the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitution dissimilar metal raw material and the amine raw material are mixed at a ratio of 1: 1.8 to 2.5: And a spherical cobalt hydroxide having an average particle size of 15 to 30 占 퐉 which is prepared by maintaining the pH of the mixed aqueous solution at 10 to 12 while coprecipitating at a ratio of more than 0: 0.05 to 0.50 for 50 to 100 hours,
The cobalt hydroxide,
And a composition ratio of Co 1-x M x (OH) 2 (0.00 < x ? 0.10, M = Al, Mg, or Ti).
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 아민계원료는 에틸렌디아민, 우레아(Urea) 또는 숙시노니트릴(Succinonitrile; SN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
The method according to claim 1,
Wherein the amine-based raw material comprises ethylene diamine, urea, or succinonitrile (SN).
제4항에 있어서,
상기 코발트원료는 코발트금속, 옥살산망간, 아세트산망간, 질산염망간 또는 황산염망간을 포함하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
5. The method of claim 4,
Wherein the cobalt raw material comprises cobalt metal, manganese oxalate, manganese acetate, manganese nitrate or manganese sulfate.
코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료(M) 및 아민계원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 제조한 평균입도가 15~30㎛인 구형의 수산화코발트를 제조한 후, 상기 수산화코발트를 열처리하여 이종금속이 치환된 구형의 산화코발트를 포함하되,
상기 수산화코발트는 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료의 농도가 각각 0.5~2M이며, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료를 1 : 1.8~2.5 : 0.1 이하 0 초과 : 0.05~0.50의 비율로 50~100시간 공침하되, 혼합된 수용액의 pH를 10~12로 유지하여 제조하고,
상기 수산화코발트는,
Co1-xMx(OH)2(0.00<x≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
Spherical cobalt hydroxide having an average particle size of 15 to 30 탆 was prepared by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitutional dissimilar metal raw material (M) and an amine raw material, and then the cobalt hydroxide was heat- A spherical cobalt oxide substituted with a dissimilar metal,
Wherein said cobalt hydroxide is used in an amount of 0.5 to 2M for each of the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material and the amine raw material, and the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material, 0.1 or less and more than 0: 0.05 to 0.50 for 50 to 100 hours, while maintaining the pH of the mixed aqueous solution at 10 to 12,
The cobalt hydroxide,
And a composition ratio of Co 1-x M x (OH) 2 (0.00 < x ? 0.10, M = Al, Mg, or Ti).
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서, 상기 산화코발트는,
Co3-yMyO4(0.00<y≤0.30, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖고, 평균입도가 10~25㎛인 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
7. The method according to claim 6,
Co 3-y M y O 4 (0.00 < y ? 0.30, M = Al, Mg, or Ti) and has an average particle size of 10 to 25 μm.
제6항에 있어서,
상기 산화코발트 제조 시 열처리는 500~800℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
The method according to claim 6,
Wherein the cobalt oxide is heat-treated at 500 to 800 ° C.
코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료(M) 및 아민계원료가 혼합된 수용액을 공침시켜 제조한 평균입도가 15~30㎛인 구형의 수산화코발트를 제조한 다음, 상기 수산화코발트를 열처리하여 이종금속이 치환된 구형의 산화코발트를 제조한 후, 상기 수산화코발트에 리튬원료를 혼합한 후 열처리하여 제조한 코발트산리튬을 포함하되,
상기 수산화코발트는 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료의 농도가 각각 0.5~2M이며, 코발트원료, 수산화기원료, 치환용 이종금속원료 및 아민계원료를 1 : 1.8~2.5 : 0.1 이하 0 초과 : 0.05~0.50의 비율로 50~100시간 공침하되, 혼합된 수용액의 pH를 10~12로 유지하여 제조하고,
상기 수산화코발트는,
Co1-xMx(OH)2(0.00<x≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
A spherical cobalt hydroxide having an average particle size of 15 to 30 占 퐉 produced by coprecipitation of an aqueous solution containing a cobalt raw material, a hydroxyl group raw material, a substitutional dissimilar metal raw material (M) and an amine raw material was prepared and then the cobalt hydroxide was heat- Lithium cobalt oxide prepared by preparing a spherical cobalt oxide substituted with a dissimilar metal, mixing the lithium source with the cobalt hydroxide, and heat-treating the mixture,
Wherein said cobalt hydroxide is used in an amount of 0.5 to 2M for each of the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material and the amine raw material, and the cobalt raw material, the hydroxyl group raw material, the substitutional dissimilar metal raw material, 0.1 or less and more than 0: 0.05 to 0.50 for 50 to 100 hours, while maintaining the pH of the mixed aqueous solution at 10 to 12,
The cobalt hydroxide,
And a composition ratio of Co 1-x M x (OH) 2 (0.00 < x ? 0.10, M = Al, Mg, or Ti).
제11항에 있어서,
상기 산화코발트 제조 시 열처리는 500~800℃에서 수행하고,
상기 코발트산리튬 제조 시 열처리는 900~1100℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
12. The method of claim 11,
The heat treatment during the production of the cobalt oxide is performed at 500 to 800 ° C,
Wherein the heat treatment at the time of preparing the lithium cobalt oxide is performed at 900 to 1100 占 폚.
제11항에 있어서,
상기 리튬원료는 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 초산리튬, 불화리튬, 염화리튬, 브롬화리튬 또는 옥화리튬을 포함하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
12. The method of claim 11,
Wherein the lithium source comprises lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium acetate, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, or lithium iodide.
제11항에 있어서,
상기 아민계원료는 에틸렌디아민, 우레아(Urea) 또는 숙시노니트릴(Succinonitrile; SN)을 포함하고,
상기 코발트원료는 코발트금속, 옥살산망간, 아세트산망간, 질산염망간 또는 황산염망간을 포함하는 것을 특징으로 하는 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
12. The method of claim 11,
The amine-based raw material includes ethylenediamine, urea or succinonitrile (SN)
Wherein the cobalt raw material comprises cobalt metal, manganese oxalate, manganese acetate, manganese nitrate or manganese sulfate.
제11항에 있어서, 상기 코발트산리튬은,
LiCo1-yMyO2(0.00<y≤0.10, M=Al, Mg 또는 Ti)의 조성비를 갖고, 구형이며 평균입도가 15~25㎛인 비수계 리튬이차전지용 양극재료.
The lithium secondary battery according to claim 11,
LiCo 1-y M y O 2 (0.00 <y≤0.10, M = Al, Mg or Ti) having a composition ratio of, spherical and a mean particle size of 15 ~ 25㎛ a non-aqueous lithium secondary battery positive electrode material.
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