KR101649082B1 - Positive electrode active material, production method for same, positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary cell, and non-aqueous electrolyte secondary cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 인산망간리튬을 포함하고, 방전용량 및 에너지밀도가 큰 정극활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에서는, 인산철리튬을 포함하는 제1 입자(3)의 표면 중 일부에, 제1 입자(3)보다 입경이 작으며 인산망간리튬을 포함하는 제2 입자(5)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 입자(1)를 정극활물질로서 이용한다. 제1 입자(3)의 입경이 100nm∼10㎛이고, 제2 입자(5)의 입경이 200nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 입자(1)의 표면 중 적어도 일부가 탄소에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다.An object of the present invention is to provide a positive electrode active material containing lithium manganese phosphate and having a high discharge capacity and high energy density. In the present invention, a part of the surface of the first particles (3) containing lithium iron phosphate is adhered with second particles (5) having a particle diameter smaller than that of the first particles (3) and containing lithium manganese phosphate The particle (1) as a characteristic is used as a positive electrode active material. It is preferable that the particle diameter of the first particle 3 is 100 nm to 10 m and the particle diameter of the second particle 5 is 200 nm or less. It is preferable that at least a part of the surface of the particle 1 is covered with carbon.

Description

정극활물질 및 그 제조방법, 그리고, 비수전해질 이차전지용 정극, 비수전해질 이차전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL, PRODUCTION METHOD FOR SAME, POSITIVE ELECTRODE FOR NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL, AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode active material, a method for producing the same, a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material,

본 발명은 비수전해질 이차전지에 이용되는 인산천이금속리튬계 정극활물질 등에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium transition metal phosphate active material used in a nonaqueous electrolyte secondary battery.

최근 전자기기의 모바일화와 고기능화에 따라, 구동전원인 이차전지는 가장 중요한 부품의 하나가 되었다. 특히, 리튬이온 이차전지는, 이용되는 정극활물질과 부극활물질의 높은 전압에서 얻어지는 에너지밀도가 높기 때문에, 종래의 NiCd 전지나 Ni수소 전지를 대신하여, 이차전지의 주류의 위치를 차지하기에 이르렀다. 그러나, 현재의 Li이온 전지에 이용되며, 표준으로 되어 있는 코발트산리튬(LiCoO2)계 정극활물질과 흑연주체의 카본계 부극활물질의 조합에 의한 Li이온 이차전지는, 근래의 고기능 고부하 전자부품의 소비전력량을 충분히 공급할 수 없어, 휴대전원으로서는 요구성능을 만족할 수 없게 되었다.[0002] With the recent mobilization and high functionality of electronic devices, secondary batteries, which are driving power sources, have become one of the most important components. Particularly, the lithium ion secondary battery has a high energy density obtained at high voltages of the positive electrode active material and the negative electrode active material, and thus has occupied the mainstream of the secondary battery in place of the conventional NiCd battery or Ni hydrogen battery. However, Li ion secondary batteries using a combination of a lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) based active material and a graphite based carbon based negative active material, which are used in current Li ion batteries, The power consumption can not be sufficiently supplied and the required performance can not be satisfied as a portable power source.

게다가, 코발트산리튬은 레어메탈인 코발트를 이용하고 있기 때문에, 자원적 제약이 크고, 고가로 가격안정성에 과제가 있다. 또한, 코발트산리튬은 180℃ 이상의 고온이 되면 다량의 산소를 방출하기 때문에, 이상발열시나 전지의 단락시에는 폭발이 일어날 가능성이 있다.In addition, since lithium cobalt oxide uses rare metal cobalt, there are problems in resource constraints, high cost, and price stability. Further, since lithium cobalt oxide releases a large amount of oxygen at a high temperature of 180 DEG C or more, there is a possibility that an explosion may occur during abnormal heat generation or short-circuiting of the battery.

그 때문에, 코발트산리튬보다 열적안정성이 우수한 인산철리튬(LiFePO4)이나 인산망간리튬(LiMnPO4)을 비롯한 오리빈 구조를 가지는 인산천이금속리튬이 자원면, 비용면, 안전면을 만족시키는 재료로 주목을 받고 있다.Therefore, it has been found that a phosphorus transition metal lithium having an olivine structure including iron lithium phosphate (LiFePO 4 ) and manganese phosphate lithium (LiMnPO 4 ) superior in thermal stability to lithium cobalt oxide is a material satisfying the resource aspect, .

인산철리튬을 합성하는 방법으로서 고상법이라 불리는 방법이 알려져 있다. 고상법의 개략은 리튬원, 철원, 인원의 각 분말을 혼합하여, 불활성 분위기하에서 소성 처리하는 방법이다. 이 방법은 소성조건을 잘 선택하지 않으면 생성물의 조성이 목적하는 대로 되지 않으며, 입경의 제어가 어렵다고 하는 문제점을 가진다.As a method for synthesizing lithium iron phosphate, a method called a solid phase method is known. The outline of the solid phase method is a method in which powders of lithium source, iron source and phosphorus are mixed and subjected to a firing treatment in an inert atmosphere. This method has a problem that if the firing conditions are not well selected, the composition of the product is not as desired and the control of the particle diameter is difficult.

또한, 인산철리튬을 합성하는 방법으로서 액상에서의 수열합성을 이용한 수열합성법도 알려져 있다. 수열합성법은 고온고압의 열수의 존재 하에서 행해진다. 고상법에 비해 훨씬 저온에서 순도가 높은 생성물이 얻어진다. 그러나, 입경의 제어를 반응온도나 시간 등의 조제조건에 따라 실시하는데, 입경 제어의 재현성이 부족하여, 입경의 제어가 곤란했다(특허문헌 1 참조).As a method for synthesizing lithium iron phosphate, a hydrothermal synthesis method using hydrothermal synthesis in a liquid phase is also known. The hydrothermal synthesis is carried out in the presence of hot water at a high temperature and a high pressure. A product having a high purity can be obtained at a much lower temperature than the solid phase method. However, the control of the particle diameter is carried out according to the preparation conditions such as the reaction temperature and the time, and the reproducibility of the particle diameter control is insufficient, and it is difficult to control the particle diameter (see Patent Document 1).

또한, 인산철리튬을 합성하는 방법으로서 분무열분해법이 있다. 분무열분해법은 탄소함유 화합물, 리튬함유 화합물, 철함유 화합물 및 인함유 화합물의 혼합용액으로부터 미소한 미스트를 생성하고, 생성된 미소 미스트를 유통시키면서 가열함으로써 열분해시키고, 탄소를 함유하는 인산철리튬 전구체로 이루어지는 미분체를 생성하며, 생성된 상기 미분체를 불활성 가스-수소혼합 가스 분위기 속에서 가열하여 소성함으로써 탄소를 함유하는 인산철리튬 분체를 생성하는 방법이다(특허문헌 2 참조).A spray pyrolysis method is a method for synthesizing lithium iron phosphate. The spray pyrolysis method generates fine mist from a mixed solution of a carbon-containing compound, a lithium-containing compound, an iron-containing compound, and a phosphorus-containing compound, and thermally decomposes the generated fine mist by heating while flowing it so that a lithium iron phosphate precursor And the resulting fine powder is heated and fired in an inert gas-hydrogen mixed gas atmosphere to produce a lithium iron phosphate powder containing carbon (refer to Patent Document 2).

또한, 출원인들은 고상법이나 수열합성법, 분무열분해법 대신에, 소입경이며 원소의 공간분포가 균일한 인산천이금속리튬을 연속적으로 대규모 합성가능한 분무연소법을 개발했다(특허문헌 3 참조).In addition, the applicants have developed a spray combustion method capable of continuously and massively synthesizing lithium transition metal lithium having a small particle size and uniform spatial distribution of elements, instead of the solid phase method, the hydrothermal synthesis method and the spray pyrolysis method (see Patent Document 3).

그리고, 코발트산리튬의 전위가 3.9V인데 반해 인산철리튬의 전위가 3.4V밖에 되지 않는 점에서, 4.1V의 높은 전위를 가지는 인산망간리튬에 주목하고 있다.Further, attention is focused on lithium manganese phosphate having a high potential of 4.1 V since the potential of lithium iron phosphate is only 3.4 V, while the potential of lithium cobalt oxide is 3.9 V.

그러나, 인산망간리튬의 표면은 유기물의 탄화반응에 의한 탄소피복이 잘 되지 않는다는 과제가 있었다. 그래서, 인산망간리튬으로 이루어지는 입자의 표면을, 인산철리튬을 포함하는 피복층으로 피복한 전극활물질이 보고되어 있다(특허문헌 4 참조).However, the surface of lithium manganese phosphate has a problem that the carbon coating due to the carbonization reaction of the organic material is poor. Thus, there has been reported an electrode active material in which the surface of particles made of lithium manganese phosphate is coated with a coating layer containing lithium iron phosphate (see Patent Document 4).

또한, LiCoPO4 및 LiNiPO4(단, Ni 및 Co는 그 원소 이외의 Ni, Co, Mn, Fe, Mg, Cu, Cr, V, Li, Nb, Ti 및 Zr 중 1종 이상으로 치환되어 있어도 된다) 등인 제1 정극활물질의 주위에 Li1 -xFePO4(단, Fe의 일부는 Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Cu, Cr, V, Li, Nb, Ti 및 Zr 중 1종 이상으로 치환되어 있어도 되고, x는 0 이상 1 미만의 수를 나타낸다)로 이루어지는 제2 정극활물질을 구비하는 이차전지용 정극이 개시되어 있다(특허문헌 5 참조).Also, LiCoPO 4 and LiNiPO 4 (However, Ni and Co may be substituted by Ni, Co, Mn, Fe, Mg, Cu, Cr, V, Li, Nb, at least one of Ti and Zr other than the element Ni, Mn, Fe, Mg, Cu, Cr, V, Li, Nb, Ti and Zr in the vicinity of the first positive electrode active material such as Li 1- x FePO 4 And x represents a number of 0 or more and less than 1) (refer to Patent Document 5).

또한, 코어입자와 쉘층이, Fe 및/또는 Mn과 Li를 포함하는 오리빈형 인산화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어쉘형 정극활물질 입자가 개시되어 있다(특허문헌 6 참조).Further, a core-shell type positive electrode active material particle is disclosed in which the core particles and the shell layer include an ortho-phosphoric acid compound containing Fe and / or Mn and Li (see Patent Document 6).

특허문헌 1: 국제공개 2009/131095호 공보Patent Document 1: International Publication No. 2009/131095 특허문헌 2: 특개 2009-070666호 공보Patent Document 2: JP-A-2009-070666 특허문헌 3: 국제공개 2012/105637호 공보Patent Document 3: International Publication No. 2012/105637 특허문헌 4: 특개 2011-181375호 공보Patent Document 4: JP-A-2011-181375 특허문헌 5: 특개 2011-210693호 공보Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-210693 특허문헌 6: 국제공개 2012/042727호 공보Patent Document 6: International Publication No. 2012/042727

그러나, 인산망간리튬은 인산철리튬에 비해 전자전도성과 리튬이온의 확산계수가 작고, 그리고, 표면의 탄소피복을 충분히 실시하는 것이 곤란하기 때문에, 인산망간리튬을 사용한 정극활물질은 충분한 방전용량이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.However, since lithium manganese phosphate has a smaller diffusion coefficient of electron conductivity and lithium ion than lithium iron phosphate, and it is difficult to sufficiently coat carbon on the surface, the positive electrode active material using lithium manganese phosphate has a sufficient discharge capacity .

또한, 특허문헌 4에 기재된 전극활물질에서는, 탄소피복의 문제를 해결하기 위해 큰 인산망간리튬 입자의 표면을 인산철리튬으로 피복하고 있다. 그러나, 인산망간리튬의 리튬이온의 확산계수는 인산철리튬의 그것보다 작기 때문에, 충방전시에 큰 인산망간리튬 입자의 중심부까지 리튬이온의 탈삽입이 일어나지 않는다고 하는 문제점이 있었다.Further, in the electrode active material described in Patent Document 4, in order to solve the problem of carbon coating, the surface of large lithium manganese phosphate particles is coated with lithium iron phosphate. However, since the diffusion coefficient of lithium ions of lithium manganese phosphate is smaller than that of lithium iron phosphate, there is a problem that lithium ion is not intercalated into the center of large lithium manganese phosphate particles during charging and discharging.

또한, 종래, 고상법이나 수열합성법에 있어서 인산철리튬 결정 중에 있는 철 원자를 망간원자로 치환한 인산철망간리튬(LiFexMn1-xPO4)을 제조하거나, 단순하게 얻어진 인산철리튬과 인산망간리튬을 혼합하는 것에 의해, 철과 망간을 사용한 오리빈 구조를 가지는 인산천이금속리튬이 얻어졌다. 그러나, 이러한 인산천이금속리튬은, 본 발명과 같이 인산철리튬 입자의 표면에 인산망간리튬 입자를 부착시키는 구조와는 다르다.It is also known that lithium iron phosphate (LiFe x Mn 1-x PO 4 ) in which an iron atom in a lithium iron phosphate crystal is substituted with a manganese atom in the solid phase method or hydrothermal synthesis method is produced, or simply lithium iron phosphate and phosphoric acid By mixing lithium manganese oxide, a lithium transition metal phosphate having an orthorhombic structure using iron and manganese was obtained. However, this phosphorus transition metal lithium is different from the structure in which lithium manganese phosphate particles are attached to the surface of lithium iron phosphate particles as in the present invention.

또한, 특허문헌 5에 기재된 정극활물질은 인산망간리튬을 활용하는 것을 목적으로 하지 않으며, 제1 정극활물질의 주위에 있는 제2 정극활물질 입자는 인산철리튬이다. 또한, 특허문헌 5에 기재된 정극활물질은 망간을 포함하지 않는 구성도 가능하다.In addition, the positive electrode active material described in Patent Document 5 does not aim to utilize lithium manganese phosphate, and the second positive electrode active material particles surrounding the first positive electrode active material are lithium iron phosphate. In addition, the positive electrode active material described in Patent Document 5 may be configured not to contain manganese.

그리고, 특허문헌 6에 기재된 정극활물질은, MemPnOp라고 하는 금속인산염을 필수로 포함할 뿐만 아니라, 각 실시예에서는 코어입자와 쉘층이 동일한 재료를 사용하고 있다.In addition, the positive electrode active material described in Patent Document 6 essentially contains a metal phosphate such as Me m P n O p , and in each embodiment, the same material is used for the core particles and the shell layer.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 인산망간리튬을 포함하며, 방전용량 및 에너지밀도가 큰 정극활물질을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a positive electrode active material containing lithium manganese phosphate and having a high discharge capacity and high energy density.

본 발명자들은 전자전도성과 리튬이온의 확산계수가 우수한 인산철리튬의 표면에, 소입경이며 확산계수는 떨어지지만 전위가 높은 인산망간리튬을 배치함으로써, 에너지밀도가 우수한 정극활물질을 얻을 수 있다는 것을 알아냈다. 또한, 그러한 정극활물질을 인산철리튬의 전구체와 인산망간리튬의 전구체를 혼합한 후에 소성함으로써 얻을 수 있다는 것도 알아냈다.The inventors of the present invention have found that a positive electrode active material having a high energy density can be obtained by disposing lithium manganese phosphate having a small particle size and a low dislocation density but a high potential on the surface of iron phosphate lithium having excellent electron conductivity and high diffusion coefficient of lithium ion I got it. It has also been found that such a positive electrode active material can be obtained by mixing a precursor of lithium iron phosphate with a precursor of lithium manganese phosphate and then sintering.

즉, 본 발명은 이하의 특징을 구비한다.That is, the present invention has the following features.

(1) 인산철리튬을 주로 포함하는 제1 입자의 표면 중 적어도 일부에, 상기 제1 입자보다 입경이 작으며, 인산망간리튬을 주로 포함하는 제2 입자가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 정극활물질.(1) A positive electrode active material, characterized in that at least a part of the surface of a first particle mainly containing lithium iron phosphate is attached with a second particle having a particle diameter smaller than that of the first particle and mainly containing lithium manganese phosphate .

(2) 상기 제1 입자의 입경이 100nm∼10㎛이고, 상기 제2 입자의 입경이 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 정극활물질.(2) The positive electrode active material according to (1), wherein the first particle has a particle diameter of 100 nm to 10 m and the second particle has a particle diameter of 200 nm or less.

(3) 상기 제1 입자 및/또는 상기 제2 입자의 표면 중 적어도 일부가, 탄소에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 정극활물질.(3) The positive electrode active material according to (1), wherein at least a part of the surface of the first particle and / or the second particle is covered with carbon.

(4) 집전체와, 상기 집전체의 적어도 한 면에, (3)에 기재된 정극활물질을 포함하는 활물질층을 가지는 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지용 정극.(4) A positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising a current collector and an active material layer comprising the positive electrode active material according to (3), on at least one side of the current collector.

(5) (4)에 기재된 비수전해질 이차전지용 정극과, 리튬이온을 흡장 및 방출 가능한 부극과, 상기 정극 및 상기 부극 사이에 배치된 세퍼레이터를 가지며, 리튬이온 전도성을 가지는 전해질 중에, 상기 정극과 상기 부극과 상기 세퍼레이터를 형성한 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.(5) A lithium secondary battery comprising a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (4), a negative electrode capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, Wherein the negative electrode and the separator are formed on the surface of the non-aqueous electrolyte.

(6) 인산철리튬의 전구체인 제3 입자와, 상기 제3 입자보다 입경이 작은 인산망간리튬의 전구체인 제4 입자를 혼합하는 공정과, 추가로 탄소원을 혼합하는 공정과, 혼합해서 얻어진 입자를 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.(6) a step of mixing a third particle which is a precursor of lithium iron phosphate and a fourth particle which is a precursor of lithium manganese lithium having a particle diameter smaller than that of the third particle, and further mixing a carbon source, And a step of firing the positive electrode active material.

(7) 상기 제3 입자와 상기 제4 입자의 혼합비가, 중량비로 60:40∼90:10인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 정극활물질의 제조방법.(7) The method for producing a positive electrode active material according to (6), wherein a mixing ratio of the third particles and the fourth particles is 60:40 to 90:10 by weight.

(8) 상기 제3 입자의 입경이 100nm∼10㎛이고, 상기 제4 입자의 입경이 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 정극활물질의 제조방법.(8) The method for producing a positive electrode active material according to (6), wherein the particle diameter of the third particle is 100 nm to 10 m and the particle diameter of the fourth particle is 200 nm or less.

(9) 상기 제3 입자는, 리튬, 철 및 인을 포함하는 용액을, 안개상태(霧狀)의 액적으로, 지연성 가스와 가연성 가스와 함께 화염 중에 공급하는 방법에 의해 제조되고, 상기 제4 입자는, 리튬, 망간 및 인을 포함하는 용액을, 안개상태의 액적으로, 지연성 가스와 가연성 가스와 함께 화염 중에 공급하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 정극활물질의 제조방법.(9) The third particle is prepared by a method of supplying a solution containing lithium, iron and phosphorus into a flame together with a delayed gas and a combustible gas in a misty droplet, 4 particle is prepared by a method of supplying a solution containing lithium, manganese and phosphorus into a flame together with a delayed gas and a combustible gas in the form of mist in the form of mist. The positive electrode active material according to (6) Gt;

(10) 상기 탄소원이, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카복시메틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 자당, 카본블랙 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 정극활물질의 제조방법.(10) The process for producing a positive electrode active material according to (6), wherein the carbon source is at least one of polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose, acetyl cellulose, sucrose and carbon black.

본 발명에 의해, 인산망간리튬을 포함하고, 방전용량 및 에너지밀도가 큰 정극활물질을 제공할 수 있다.According to the present invention, a positive electrode active material containing lithium manganese phosphate and having a high discharge capacity and high energy density can be provided.

도 1은 본 실시의 형태에 관련된 입자(1)를 나타내는 개략 단면도.
도 2는 본 실시의 형태에 관련된 분무연소법에 의해 전구체 입자를 제조하는 미립자 제조장치의 개략도.
도 3은 본 실시의 형태에 관련된 정극활물질을 이용한 비수전해질 이차전지의 개략 단면도.
도 4 (a)∼(c)는 실시예에 관련된 소성전 입자의 SEM 사진.
도 5 (a)는 실시예의 소성전 입자의 HAADF-STEM이미지, (b)∼(e)는 동일한 관찰개소에서의 망간, 철, 산소, 인의 EDS맵.
도 6 (a)는 실시예의 소성전 입자의 도 5와는 다른 시야에서 본 HAADF-STEM이미지, (b)∼(d)는 동일한 관찰개소에서의 망간, 산소, 인의 EDS맵.
도 7 (a)는 실시예의 소성후 정극활물질의 HAADF-STEM이미지, (b)∼(e)는 동일한 관찰개소에서의 망간, 철, 산소, 인의 EDS맵.
도 8 (a)는 실시예에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 첫회 충방전곡선, (b)는 25℃에서 충방전을 반복했을 때 방전용량의 추이.
도 9는 실시예에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 60℃에서의 첫회 충방전곡선.
도 10은 비교예 1에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 첫회 충방전곡선.
도 11은 비교예 2에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 첫회 충방전곡선.
1 is a schematic sectional view showing a particle 1 according to the embodiment;
Fig. 2 is a schematic view of a fine particle production apparatus for producing precursor particles by a spray combustion method according to the present embodiment. Fig.
3 is a schematic cross-sectional view of a nonaqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material according to this embodiment.
Figs. 4 (a) to 4 (c) are SEM photographs of the pre-fired particles according to Examples. Fig.
Fig. 5 (a) is an HAADF-STEM image of the pre-fired particles of the example, and Figs. 5 (b) to 5 (e) are EDS maps of manganese, iron, oxygen and phosphorus at the same observation sites.
Fig. 6 (a) is an HAADF-STEM image seen from a field of view different from that of Fig. 5 of the preformed particles of the embodiment, and Figs. 6 (b) to 6 (d) are EDS maps of manganese, oxygen and phosphorus at the same observation sites.
FIG. 7 (a) is an HAADF-STEM image of the positive electrode active material after firing in the embodiment, and FIGS. 7 (b) to (e) are EDS maps of manganese, iron, oxygen and phosphorus at the same observation sites.
FIG. 8 (a) is a first charge / discharge curve at 25 ° C. of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material according to the embodiment, and FIG. 8 (b) is a graph of discharge capacity when charge and discharge are repeated at 25 ° C.
9 is a first charge / discharge curve of a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material according to an embodiment at 60 ° C.
10 is a first charge / discharge curve of a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material according to Comparative Example 1 at 25 ° C.
11 is a first charge / discharge curve of a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material according to Comparative Example 2 at 25 ° C.

(입자)(particle)

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시의 형태를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 실시의 형태에 관련된 입자(1)를 나타내는 도면이다. 입자(1)는, 제1 입자(3)의 표면에, 제2 입자(5)가 부착되어 만들어지는 입자이다. 다만, 제1 입자(3)의 표면 전부가 복수의 제2 입자(5)에 의해 덮여 있어도 되고, 제1 입자(3)의 표면에서 일부만이 제2 입자(5)에 의해 덮여 있어도 된다. 입자(1), 또는 복수의 입자(1)가 모인 분체는, 비수전해질 이차전지의 정극활물질로서 이용할 수 있다.1 is a view showing a particle 1 according to the present embodiment. The particle 1 is a particle formed by attaching the second particle 5 to the surface of the first particle 3. The entire surface of the first particle 3 may be covered by the plurality of second particles 5 and only a part of the surface of the first particle 3 may be covered by the second particles 5. [ The powder in which the particles (1) or a plurality of the particles (1) are gathered can be used as a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

제1 입자(3)는 인산철리튬(LiFePO4)을 주로 포함하는 입자이다. 제1 입자(3)는 입경이 100nm∼10㎛인 것이 바람직하다. 제1 입자(3)가 100nm보다 더 작으면, 전극으로 했을 때 분체의 충전밀도가 올라가지 않아, 전극의 에너지밀도가 뒤떨어진다. 제1 입자(3)가 10㎛보다 크면, 전극으로서의 출력밀도가 뒤떨어진다. 또한, 본 발명과 같이 제2 입자가 제1 입자의 표면을 덮는 구조로 하기 위해서는, 제1 입자의 표면을 덮는 제2 입자의 입경은 제1 입자의 입경보다 작을 필요가 있다. 제2 입자의 입경이 제1 입자의 입경보다 작지 않으면, 제1 입자의 표면을 제2 입자의 표면을 덮는 구조로 하는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, 입자(1)가 다수 모인 분체에서, 제1 입자(3)의 평균입경은 100nm∼10㎛인 것이 바람직하고, 200nm∼2㎛인 것이 보다 바람직하다.The first particles 3 are particles mainly containing lithium iron phosphate (LiFePO 4 ). The first particles (3) preferably have a particle diameter of 100 nm to 10 mu m. If the first particles (3) are smaller than 100 nm, the filling density of the powder does not rise when the electrode is used, and the energy density of the electrode is inferior. If the first particles 3 are larger than 10 mu m, the output density as an electrode is inferior. In order to make the second particles cover the surface of the first particles as in the present invention, the particle diameter of the second particles covering the surface of the first particles must be smaller than the particle diameter of the first particles. If the particle diameter of the second particle is smaller than the particle diameter of the first particle, it is difficult to make the surface of the first particle to have a structure covering the surface of the second particle. In the powder having a large number of particles 1, the average particle diameter of the first particles 3 is preferably 100 nm to 10 m, more preferably 200 nm to 2 m.

제2 입자(5)는 인산망간리튬(LiMnPO4)을 주로 포함하는 입자이다. 제2 입자(5)는 입경이 200nm 이하인 것이 바람직하다. 제2 입자(5)가 너무 크면, 입자의 중심부까지 리튬의 탈삽입이 일어나지 않기 때문에, 전극으로서의 출력밀도가 부족하다. 제2 입자의 입경은 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 작은 것에는 문제가 없으며, 입경의 하한은 특별히 규정되지 않는다. 그러나, 전구체 제조의 공정에서 오는 한계나 제1 입자와의 혼합조작 사정 등에서 최소 5nm 정도가 되는 경우가 많은 점에서, 5nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 입자(1)가 다수 모인 분체에서, 제2 입자(5)의 평균입경은 5nm∼200nm인 것이 바람직하고, 10nm∼100nm인 것이 보다 바람직하다.The second particles 5 are particles mainly containing lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ). The second particles (5) preferably have a particle diameter of 200 nm or less. If the second particles (5) are too large, the power dissipation as an electrode is insufficient because lithium is not intercalated into the central portion of the particle. The particle size of the second particles is not particularly limited so as to obtain the effect of the present invention, and the lower limit of the particle size is not particularly specified. However, it is preferably at least 5 nm in view of the fact that it is at least about 5 nm in the limit of the process for producing the precursor and the mixing operation with the first particles. In the powder having a large number of particles 1, the average particle diameter of the second particles 5 is preferably 5 nm to 200 nm, more preferably 10 nm to 100 nm.

또한, 주로 포함한다는 것은 제1 입자(3)에 포함되는 인산철리튬의 비율이 제1 입자(3)에 대해 80질량% 이상인 것을 의미한다. 그리고, 인산철리튬의 비율은 90질량% 이상인 것이 바람직하다. 제2 입자(5)에 포함되는 인산망간리튬의 비율에 대해서도 마찬가지이다.Also, it mainly means that the ratio of the iron phosphate lithium contained in the first particles 3 is 80% by mass or more with respect to the first particles (3). The ratio of lithium phosphate to lithium is preferably 90% by mass or more. The same applies to the ratio of lithium manganese phosphate contained in the second particles (5).

또한, 제1 입자(3)에 포함되는 인산천이금속리튬에 대한 인산철리튬의 비율은 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.Further, the ratio of the lithium iron phosphate to the lithium transition metal phosphate contained in the first particles (3) is preferably 80 mass% or more, and more preferably 90 mass% or more.

입자(1)의 표면은 탄소에 의해 피복되어 있어도 된다. 즉, 입자(1)를 구성하는 제1 입자(3)와 제2 입자(5) 중 어느 하나 또는 양쪽 입자의 표면 중 적어도 일부가 탄소에 의해 피복되어 있어도 된다. 탄소에 의해 피복됨으로써 입자(1)의 전기전도성이 높아지고, 인산철리튬 미립자 또는 인산망간리튬 미립자에 대한 도전패스가 얻어져, 입자(1)를 정극활물질에 이용했을 때 고속 충방전이 가능해지는 등 전극 특성이 향상된다.The surface of the particle 1 may be covered with carbon. That is, at least a part of the surface of one or both of the first particles 3 and the second particles 5 constituting the particles 1 may be covered with carbon. By covering with carbon, the electric conductivity of the particle 1 is increased, and a conductive path to the lithium iron phosphate fine particles or the lithium manganese phosphate fine particles is obtained. Thus, when the particles 1 are used for the positive electrode active material, The electrode characteristics are improved.

또한, 입자(1) 중 인산철리튬과 인산망간리튬의 중량비는 LiFePO4:LiMnPO4=60:40∼90:10인 것이 바람직하다. 그리고, 입경이 큰 제1 입자(3)의 입경이 100nm∼10㎛이고, 입경이 작은 제2 입자의 입경이 200nm 이하이기 때문에, 제1 입자(3)의 인산철리튬(LiFePO4)을 포함하는 입자에 부착되는 제2 입자(5)의 인산망간리튬(LiMnPO4)을 포함하는 입자는, 제1 입자(3)의 표면 전체에 부착되어 있지 않아도 된다. 제1 입자(3)의 표면이 노출된 부분이 존재하면, 표면이 탄소피복되기 어려운 인산망간리튬을 포함하는 미립자도 탄소피복되기 쉬워진다. 또한, 제1 입자(3)의 표면이 노출된 부분이 존재하면, 충방전을 실시할 때 제1 입자(3)를 포함하는 입자가 직접 전해액과 접촉하게 되어, 입자(1)를 정극활물질에 이용했을 때의 전극 특성이 향상된다.The weight ratio of lithium iron phosphate to manganese phosphate in the particle (1) is preferably LiFePO 4 : LiMnPO 4 = 60:40 to 90:10. Since the particle diameter of the first particles 3 having a large particle diameter is 100 nm to 10 m and the particle diameter of the second particles having a small particle diameter is 200 nm or less, the iron phosphate (LiFePO 4 ) (LiMnPO 4 ) of the second particles 5 adhered to the first particles 3 may not be attached to the entire surface of the first particles 3. If a portion of the surface of the first particle 3 is exposed, fine particles including lithium manganese phosphate whose surface is hardly covered with carbon are easily covered with carbon. When the surface of the first particles 3 is exposed, particles containing the first particles 3 directly come into contact with the electrolyte when charging and discharging, so that the particles 1 are brought into contact with the positive electrode active material The electrode characteristics when used are improved.

또한, PO4의 일부를 다른 음이온에 의해 치환시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기한 천이금속의 산인 티탄산(TiO4)이나 크롬산(CrO4), 바나듐산(VO4, V2O7), 지르콘산(ZrO4), 몰리브덴산(MoO4, Mo7O24), 텅스텐산(WO4) 등이며, 혹은 붕산(BO3)에 의한 치환이다. 인산 이온의 일부를 이러한 음이온종에 의해 치환함으로써, Li이온의 탈리와 삽입의 반복에 의한 결정구조 변화의 억제와 안정화에 기여하여 사이클 수명을 향상시킨다. 또한, 이러한 음이온종은 고온에서도 산소를 방출하기 어렵기 때문에, 발화로 이어지는 일도 없어 안전하게 이용할 수 있다.Further, a part of PO 4 may be substituted by another anion. For example, the transition metal acid (TiO 4 ), chromic acid (CrO 4 ), vanadium acid (VO 4 , V 2 O 7 ), zirconate (ZrO 4 ), molybdic acid (MoO 4 , Mo 7 O 24 ), tungstic acid (WO 4 ), etc., or by boric acid (BO 3 ). By substituting a part of the phosphate ions by these anion species, it contributes to suppression and stabilization of crystal structure change due to the repeating of the elimination and insertion of Li ions, thereby improving cycle life. Further, since such anion species are difficult to release oxygen even at high temperatures, they can be safely used because they do not lead to ignition.

(정극활물질)(Positive electrode active material)

입자(1) 또는 복수의 입자(1)가 모인 분체는 비수전해질 이차전지용 정극에 사용되는 정극활물질로서 사용 가능하다.The powder in which the particles (1) or the plurality of particles (1) are collected can be used as a positive electrode active material used for a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

본 실시의 형태에 관련된 정극활물질은 전자전도성과 리튬이온 확산성이 우수한 인산철리튬의 입자 표면에, 전위와 에너지밀도가 우수한 인산망간리튬을 부착시키고 있기 때문에, 인산망간리튬을 충분히 충방전 반응에 활용할 수 있다.Since the positive electrode active material according to the present embodiment has a lithium manganese phosphate excellent in potential and energy density attached to the surface of iron phosphate lithium having excellent electron conductivity and lithium ion diffusibility, Can be utilized.

(비수전해질 이차전지용 정극)(Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery)

정극활물질을 이용하여 비수전해질 이차전지용 정극을 형성하기 위해서는, 정극활물질에, 필요에 따라 추가로 카본블랙 등의 도전조제를 첨가하는 동시에, 폴리테트라플루오로에틸렌이나 폴리불화비닐리덴, 폴리이미드 등의 결착제, 부타디엔고무 등의 분산제, 카복시메틸셀룰로오스 외 셀룰로오스 유도체 등의 증점제를 첨가하고, 수계용매나 유기용매 중에 첨가하여 슬러리로 만든 것을, 알루미늄을 95중량% 이상 포함하는 알루미늄합금 포일 등의 집전체 위에, 한 면 내지는 양면에 도포하고, 소성하여 용매를 휘발건고시킨다. 이로써, 집전체 상에 정극활물질을 포함하는 활물질층을 가지는 비수전해질 이차전지용 정극이 얻어진다.In order to form the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery by using the positive electrode active material, a conductive auxiliary such as carbon black is added to the positive electrode active material, if necessary, and a conductive additive such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, A binder such as a binder, a dispersant such as butadiene rubber, a cellulose derivative other than carboxymethylcellulose, and the like, and adding it to an aqueous solvent or an organic solvent to prepare a slurry; an aluminum alloy foil containing aluminum in an amount of 95 wt% On one side or both sides, and fired to evaporate the solvent. Thereby, a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery having an active material layer containing a positive electrode active material on the current collector is obtained.

이 때, 슬러리의 도포성이나 집전체와 활물질층의 밀착성, 집전성을 높이기 위해, 정극활물질과 탄소원 등을 이용하여 스프레이 드라이법에 의해 조립하여 소성한 2차입자를 슬러리 안에 함유시켜 이용할 수 있다. 조립한 2차입자의 덩어리는 대략 0.5∼20㎛ 정도의 큰 덩어리가 되는데, 이것에 의해 슬러리 도포성이 향상되며 전지전극의 특성과 수명도 더 양호해진다. 스프레이 드라이법에 이용하는 슬러리는 수계용매 또는 비수계용매 모두 이용할 수 있다.At this time, in order to improve the coating property of the slurry, the adhesion between the current collector and the active material layer, and the current collecting property, a secondary particle assembled by a spray drying method using a positive electrode active material and a carbon source and fired may be contained in the slurry. The mass of the assembled secondary particles becomes a large mass of about 0.5 to 20 占 퐉, which improves the slurry applicability and further improves the characteristics and life of the battery electrode. The slurry used in the spray drying method can be used both as an aqueous solvent and as a non-aqueous solvent.

그리고, 정극활물질을 포함하는 슬러리를 알루미늄합금 포일 등의 집전체 상에 도공형성한 정극에 있어서, 활물질층 형성면의 집전체 표면조도로 일본공업규격(JIS B 0601-1994)에 규정되는 10점평균조도(Rz)가 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 형성한 활물질층과 집전체의 밀착성이 우수하고, Li이온의 삽입 탈리에 수반되는 전자전도성 및 집전체까지의 집전성이 증가하여, 충방전의 사이클 수명이 향상된다.Then, a slurry containing a positive electrode active material is applied on a current collector such as an aluminum alloy foil, and the positive electrode has a current collecting surface roughness of 10 points defined in Japanese Industrial Standard (JIS B 0601-1994) It is preferable that the average roughness Rz is 0.5 mu m or more. The adhesion between the formed active material layer and the current collector is excellent and the electronic conductivity accompanying the insertion and desorption of Li ions and the current collecting ability to the current collector are increased and the cycle life of charging and discharging is improved.

(비수전해질 이차전지)(Non-aqueous electrolyte secondary battery)

본 실시의 형태의 정극을 이용한 고용량인 이차전지를 얻기 위해서는, 종래 공지의 부극활물질을 이용한 부극이나 전해액, 세퍼레이터, 전지 케이스 등의 각종 재료를 특별히 제한없이 사용할 수 있다.In order to obtain a high-capacity secondary battery using the positive electrode of the present embodiment, various materials such as negative electrode, electrolytic solution, separator, battery case and the like using conventionally known negative electrode active material can be used without particular limitation.

구체적으로는, 도 3에 나타내는 비수전해질 이차전지(31)를 예로 들 수 있다. 본 실시의 형태의 비수전해질 이차전지(31)는 정극(33), 부극(35)을, 세퍼레이터(37)를 사이에 두고, 세퍼레이터-부극-세퍼레이터-정극의 순서로 적층배치하여, 정극(33)이 내측이 되도록 감아서 극판군을 구성하고, 이것을 전지캔(41) 내에 삽입한다. 그리고, 정극(33)은 정극 리드(43)를 통해 정극 단자(47)에, 부극(35)은 부극 리드(45)를 통해 전지캔(41)에 각각 접속하여, 비수전해질 이차전지(31) 내부에서 생긴 화학에너지를 전기에너지로 바꿔 외부로 도출할 수 있게 한다. 이어서 전지캔(41) 내에 전해질(39)을 극판군을 덮도록 충전한 후, 전지캔(41)의 상단(개구부)에, 원형덮개판과 그 상부의 정극 단자(47)로 이루어지고 그 내부에 안전밸브기구를 내장한 밀봉구체(49)를, 환형의 절연개스킷을 통해 장착함으로써 제조할 수 있다.Specifically, the nonaqueous electrolyte secondary battery 31 shown in Fig. 3 is exemplified. The positive electrode 33 and the negative electrode 35 are stacked in the order of the separator-negative electrode-separator-positive electrode with the separator 37 interposed therebetween to form the positive electrode 33 Is wound inward so as to constitute a group of electrode plates, which are inserted into the battery can 41. The positive electrode 33 is connected to the positive electrode terminal 47 through the positive electrode lead 43 and the negative electrode 35 is connected to the battery can 41 through the negative electrode lead 45 to connect the non- The chemical energy generated inside can be converted into electric energy and led out to the outside. Then, the electrolyte 39 is filled in the battery can 41 so as to cover the electrode plate group, and then the upper end (opening) of the battery can 41 is formed with the circular lid plate and the positive electrode terminal 47 thereabove, Can be manufactured by mounting the sealing member (49) having the safety valve mechanism therein through an annular insulated gasket.

본 실시의 형태에 관련된 정극을 이용한 이차전지는 용량이 높고, 양호한 전극 특성이 얻어지지만, 이차전지를 구성하는 비수용매를 이용하는 전해액에, 불소를 함유하는 비수용매를 이용하거나 또는 첨가하면, 충방전에 의한 반복을 해도 용량이 잘 저하하지 않아 수명이 길어진다. 예를 들어, 특히 실리콘계의 고용량인 부극활물질을 포함하는 부극을 이용하는 경우에는, Li이온의 도프·탈도프에 의한 큰 팽창수축을 억제하기 위해, 전해액에 불소를 함유하거나 불소를 치환기로 가지는 비수용매를 포함하는 전해액을 이용하는 것이 바람직하다. 불소함유 용매는 충전할 때, 특히 첫 충전처리시의 Li이온과의 합금화에 의한 실리콘계 피막의 체적팽창을 완화하므로, 충방전에 의한 용량저하를 억제할 수 있다. 불소함유 비수용매에는 불소화에틸렌카보네이트나 불소화 사슬형 카보네이트 등을 이용할 수 있다. 불소화에틸렌카보네이트에는 모노-테트라-플루오로에틸렌카보네이트(4-플루오로-1,3-디옥소란-2-온, FEC), 불소화 사슬형 카보네이트에는 메틸2,2,2-트리플루오로에틸카보네이트, 에틸2,2,2-트리플루오로에틸카보네이트 등이 있으며, 이것을 단일 또는 복수 병용하여 전해액에 첨가하여 이용할 수 있다. 불소기는 실리콘과 결합하기 쉽고 강고하기도 하므로, Li이온과의 충전합금화에 의한 팽창시에도 피막을 안정화시켜 팽창의 억제에 기여할 수 있다고 생각된다.The secondary battery using the positive electrode according to the present embodiment has high capacity and good electrode characteristics. However, when a non-aqueous solvent containing fluorine is used or added to an electrolyte using a non-aqueous solvent constituting the secondary battery, The capacity is not sufficiently lowered and the life span is prolonged. For example, particularly in the case of using a negative electrode containing a high-capacity negative electrode active material of silicon type, in order to suppress large expansion and contraction due to dope and dedoping of Li ions, it is preferable to use a nonaqueous solvent containing fluorine in the electrolyte or fluorine as a substituent It is preferable to use an electrolytic solution. The fluorine-containing solvent relaxes the volumetric expansion of the silicon-based coating film due to the alloying with Li ions during charging, especially during the first charging treatment, so that the capacity decrease due to charge and discharge can be suppressed. As the fluorine-containing non-aqueous solvent, fluorinated ethylene carbonate, fluorinated chain-type carbonate, or the like can be used. Mono-tetra-fluoroethylene carbonate (4-fluoro-1,3-dioxolane-2-one, FEC) is used for the fluorinated ethylene carbonate, methyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate , Ethyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate, and the like, which can be used singly or in combination as an additive to an electrolytic solution. Since the fluorine group is easy to bond with silicon and is strong, it is considered that the fluorine group can stabilize the coating even when expanded due to the filling alloy with Li ions, thereby contributing to suppression of expansion.

(본 실시의 형태에 관련된 입자의 제조방법)(Method for producing particles according to the present embodiment)

본 실시의 형태에 관련된 입자는, 인산철리튬의 전구체인 제3 입자와 인산망간리튬의 전구체인 제4 입자를 혼합한 뒤에, 소성함으로써 얻어진다.The particles according to the present embodiment are obtained by mixing a third particle, which is a precursor of lithium iron phosphate, and a fourth particle, which is a precursor of lithium manganese phosphate, and then firing the mixture.

그리고, 정극활물질로서 이용하는 경우에는 입자의 표면을 탄소로 피복하는 것이 바람직하기 때문에, 제3 입자와 제4 입자와 탄소원을 혼합한 후에 소성함으로써, 본 실시의 형태에 관련된 정극활물질이 얻어진다.When it is used as a positive electrode active material, it is preferable to coat the surfaces of the particles with carbon. Thus, the positive electrode active material according to the present embodiment is obtained by mixing the third particles and the fourth particles with a carbon source and then firing.

제3 입자와 제4 입자는 화염가수분해법이나 열산화법 등의 분무연소법에 의해 합성된, 각각 인산철리튬의 전구체 입자와 인산망간리튬의 전구체 입자이다.The third and fourth particles are precursor particles of lithium iron phosphate and precursor particles of lithium manganese phosphate respectively synthesized by a spray combustion method such as a flame hydrolysis method or a thermal oxidation method.

(분무연소법에 의한 전구체 입자의 제조방법)(Method for producing precursor particles by spray combustion)

(전구체 입자의 제작)(Preparation of Precursor Particles)

분무연소법에 의해 전구체 입자를 제조하는 제조장치의 예를 도 2에 나타낸다. 도 2에 나타내는 미립자 제조장치(11)의 반응용기는, 용기 내에 미립자 합성 노즐(13)이 배치되고, 가연성 가스(23), 지연성 가스(25) 및 원료용액(21)이 노즐(13)로부터 발생하는 화염 중에 공급된다. 타방에, 생성 미립자나 반응 생성물을 배기하는 배기관(27)을 가지며, 배기 중의 전구체 입자(17)를 미립자 회수 필터(15)에 의해 회수한다.An example of a production apparatus for producing precursor particles by a spray combustion method is shown in Fig. The reaction vessel of the apparatus for producing fine particles 11 shown in Fig. 2 has a structure in which a particulate compounding nozzle 13 is arranged in a vessel and a combustible gas 23, a retarding gas 25 and a raw- Is supplied to the flames. And an exhaust pipe (27) for exhausting produced fine particles and reaction products to the other, and the precursor particles (17) in the exhaust gas are recovered by the particulate recovery filter (15).

분무연소법은 염화물 등의 원료기체를 공급하는 방법이나 기화기를 통해 원료액체 또는 원료용액을 공급하는 방법에 의해, 지연성 가스와 가연성 가스와 함께 구성원료를 화염 중에 공급하여, 구성원료를 반응시켜서, 목적물질을 얻는 방법이다. 분무연소법으로서 VAD(Vapor-phase Axial Deposition)법 등을 적합한 예로서 들 수 있다. 이러한 화염의 온도는 가연성 가스와 지연성 가스의 혼합비나 구성원료의 첨가비율에 따라 변화하지만 통상 1000∼3000℃ 사이이며, 특히 1500∼2500℃ 정도인 것이 바람직하고, 그리고, 1500∼2000℃ 정도인 것이 보다 바람직하다. 화염 온도가 저온이면, 화염 중에서의 반응이 완료되기 전에 미립자가 화염 밖으로 나가 버릴 가능성이 있다. 또한, 화염 온도가 고온이면, 생성되는 미립자의 결정성이 너무 높아져 그 후의 소성공정에서 안정상이기는 하지만 정극활물질로서는 바람직하지 않은 상이 생성되기 쉬워진다.The spray combustion method is a method in which a constituent material is fed into a flame together with a retarding gas and a combustible gas by a method of supplying a raw material gas such as chloride or a method of supplying a raw material liquid or a raw material solution through a vaporizer, This is a method for obtaining a target substance. As a spray combustion method, a vapor-phase axial deposition (VAD) method or the like is a suitable example. The temperature of the flame varies depending on the mixing ratio of the flammable gas and the retarding gas and the addition ratio of the constituent materials, but is usually between 1000 and 3000 캜, particularly preferably between 1500 and 2500 캜, Is more preferable. If the flame temperature is low, there is a possibility that the particulates may go out of the flame before the reaction in the flame is completed. In addition, if the flame temperature is high, the crystallinity of the produced fine particles becomes too high, which is likely to be undesirable for the positive electrode active material although it is stable in the subsequent firing step.

또한, 화염가수분해법은, 화염 중에서 구성원료가 가수분해되는 방법이다. 화염가수분해법에서는, 화염으로 산수소화염이 일반적으로 이용된다. 가연성 가스로는 수소 가스가, 지연성 가스로는 산소 가스가 공급된 화염원에 정극활물질의 구성원료와, 화염원료(산소 가스와 수소 가스)를 동시에 노즐로부터 공급하여 목적물질을 합성한다. 화염가수분해법에서는 불활성 가스 충전 분위기에서 나노스케일의 극미소한, 주로 비정질로 이루어지는 목적물질의 미립자를 얻을 수 있다.In addition, the flame hydrolysis method is a method in which a constituent material is hydrolyzed in a flame. In the flame hydrolysis method, an oxyhydrogen flame is generally used as a flame. Hydrogen gas is supplied as a combustible gas, oxygen gas is supplied as a delayed gas, and raw materials of a positive electrode active material and flame raw materials (oxygen gas and hydrogen gas) are simultaneously supplied from a nozzle to synthesize a target material. In the flame hydrolysis method, fine particles of a target material composed of minute nanoscale, mainly amorphous, can be obtained in an atmosphere filled with an inert gas.

또한, 열산화법이란 화염 중에서 구성원료가 열산화되는 방법이다. 열산화법에서는, 화염으로 탄화수소화염이 일반적으로 이용된다. 가연성 가스로는 탄화수소계 가스가, 지연성 가스로는 공기가 공급된 화염원에, 구성원료와 화염원료(예를 들어, 프로판 가스와 산소 가스)를 동시에 노즐로부터 공급하면서 목적물질을 합성한다. 탄화수소계 가스로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 파라핀계 탄화수소 가스나 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등의 올레핀계 탄화수소 가스를 사용할 수 있다.In addition, the thermal oxidation method is a method in which a constituent material is thermally oxidized in a flame. In thermal oxidation processes, hydrocarbon flames are commonly used as flames. A target material is synthesized by simultaneously supplying a constituent material and a flame raw material (for example, propane gas and oxygen gas) from a nozzle to a flame source to which a hydrocarbon gas is supplied as a combustible gas and a flame source to which air is supplied as a delayed gas. Examples of the hydrocarbon-based gas include paraffinic hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane and butane, and olefinic hydrocarbon gases such as ethylene, propylene and butylene.

(전구체 입자를 얻기 위한 구성원료)(Constituent material for obtaining precursor particles)

본 실시의 형태의 전구체 입자를 얻기 위한 구성원료는 리튬원, 천이금속원, 인원이다. 원료가 고체인 경우에는, 분말인 상태로 공급하거나 액체에 분산시키거나 또는 용매에 녹여 용액으로 만들어, 기화기를 통해 화염에 공급한다. 원료가 액체인 경우에는, 기화기를 통한 것 외에, 공급 노즐 전에 가열 또는 감압 및 버블링에 의해 증기압을 높여 기화 공급할 수도 있다. 특히, 리튬원, 천이금속원, 인원의 혼합용액을, 직경 20㎛ 이하의 안개상태(霧狀)의 액적으로 공급하는 것이 바람직하다.The constituent materials for obtaining the precursor particles of the present embodiment are a lithium source, a transition metal source, and a phosphorus source. When the raw material is a solid, it is supplied in powder form, dispersed in a liquid, or dissolved in a solvent to form a solution, which is supplied to the flame through a vaporizer. In the case where the raw material is a liquid, vaporization may be performed by raising the vapor pressure by heating or by pressure reduction and bubbling before the supply nozzle, in addition to the vaporization through the vaporizer. Particularly, it is preferable to supply a mixed solution of a lithium source, a transition metal source, and a phosphorus into a mist droplet having a diameter of 20 m or less.

리튬원으로는 염화리튬, 수산화리튬, 탄산리튬, 아세트산리튬, 질산리튬, 브롬화리튬, 인산리튬, 황산리튬 등의 리튬 무기산염, 옥살산리튬, 아세트산리튬, 나프텐산리튬 등의 리튬 유기산염, 리튬에톡시드 등의 리튬알콕시드, 리튬의 β-디케토나토 화합물 등의 유기리튬 화합물, 산화리튬, 과산화리튬 등을 이용할 수 있다. 다만, 나프텐산이란 주로 석유 중의 복수의 산성물질이 혼합된 상이한 카르복시산의 혼합물로, 주성분은 시클로펜탄과 시클로헥산의 카르복시산 화합물이다.Examples of the lithium source include lithium inorganic acid salts such as lithium chloride, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium acetate, lithium nitrate, lithium bromide, lithium phosphate and lithium sulfate, lithium organic acid salts such as lithium oxalate, lithium acetate and lithium naphthenate, An organic lithium compound such as lithium? -Diketonato compound, lithium oxide, lithium peroxide, or the like can be used. However, naphthenic acid is mainly a mixture of different carboxylic acids mixed with a plurality of acidic substances in petroleum, and the main component is a carboxylic acid compound of cyclopentane and cyclohexane.

전구체로서의 제3 입자를 얻는 경우에는, 천이금속원으로는 염화제2철, 옥살산철, 아세트산철, 황산제1철, 질산철, 수산화철, 2-에틸헥산산제2철, 나프텐산철 등을 이용할 수 있다. 그리고, 스테아르산, 디메틸디티오카바민산, 아세틸아세토네이트, 올레산, 리놀산, 리놀렌산 등의 철의 유기금속염이나 산화철 등도 조건에 따라 사용된다.In the case of obtaining the third particles as the precursor, ferric chloride, iron oxalate, iron acetate, ferrous sulfate, iron nitrate, iron hydroxide, iron 2-ethylhexanoate and iron naphthenate may be used as the transition metal source . Further, organic metal salts of iron such as stearic acid, dimethyldithiocarbamic acid, acetylacetonate, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid, iron oxide and the like are also used depending on the conditions.

전구체로서의 제4 입자를 얻는 경우에는, 천이금속원으로는 염화망간, 옥살산망간, 아세트산망간, 황산망간, 질산망간, 옥시수산화망간, 2-에틸헥산산 제2망간, 나프텐산망간, 헥소에이트망간 등을 이용할 수 있다. 그리고, 스테아르산, 디메틸디티오카바민산, 아세틸아세토네이트, 올레산, 리놀산, 리놀렌산 등의 망간의 유기금속염, 산화망간 등도 조건에 따라 사용된다.In the case of obtaining the fourth particles as the precursor, examples of the transition metal source include manganese chloride, manganese oxalate, manganese acrate, manganese sulfate, manganese nitrate, manganese hydroxide, manganese oxyhydroxide, manganese 2-ethylhexanoate, manganese naphthenate, . Organic metal salts of manganese such as stearic acid, dimethyldithiocarbamic acid, acetylacetonate, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid, and manganese oxide are also used depending on the conditions.

전구체의 인원으로는, 아인산, 오르토인산이나 메타인산 등의 인산, 피로인산, 인산수소2암모늄이나 인산2수소암모늄 등의 인산수소암모늄염, 인산암모늄, 인산나트륨 등의 각종 인산염 또는 피로인산염 및 인산제1철 등 도입천이금속(導入遷移金屬)의 인산염 등을 이용할 수 있다.Examples of the precursor include phosphorous acid such as phosphorous acid such as phosphorous acid, orthophosphoric acid and metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, ammonium dihydrogenphosphate and ammonium dihydrogenphosphate, various phosphates or pyrophosphates such as ammonium phosphate and sodium phosphate, 1-iron and the like can be used as the transition metal (transition metal).

또한, 인산천이금속리튬 화합물의 인산의 일부를 다른 음이온에 의해 치환하는 경우에는, 음이온원으로서 천이금속의 산화물, 붕산의 원료를 첨가한다.When a part of the phosphoric acid of the phosphorus-containing transition metal lithium compound is replaced by another anion, a raw material of a transition metal oxide or boric acid is added as an anion source.

예를 들어, 산화티탄, 아티탄산철이나 아티탄산망간 등의 아티탄산 금속염, 티탄산아연이나 티탄산마그네슘, 티탄산바륨 등의 티탄산염, 산화바나듐, 메타바나듐산암모늄, 산화크롬, 크롬산염이나 2크롬산염, 산화망간, 과망간산염이나 망간산염, 코발트산염, 산화지르코늄, 지르콘산염, 산화몰리브덴, 몰리브덴산염, 산화텅스텐, 텅스텐산염, 붕산이나 삼산화2붕소, 메타붕산나트륨이나 4붕산나트륨, 붕사 등의 각종 붕산염을 각각 원하는 음이온원과 합성조건에 따라 이용할 수 있다.Examples of the metal salt include at least one selected from the group consisting of titanium oxide, atitic acid metal salts such as iron titanate and manganese octanoate, zinc titanate, magnesium titanate, titanate such as barium titanate, vanadium oxide, ammonium metavanadate, chromium oxide, Various borates such as manganese oxide, manganese oxide, manganate, cobaltate, zirconium oxide, zirconate, molybdenum oxide, molybdate, tungsten oxide, tungstate, boric acid or diboron trioxide, sodium metaborate, sodium tetraborate, Can be used according to the desired anion source and synthesis conditions, respectively.

이러한 원료를 동일 반응계에 화염원료와 함께 공급하여 전구체 입자를 합성한다. 생성된 전구체 입자는 배기 중부터 필터로 회수할 수 있다. 또한, 이하와 같이 심봉 주위에 생성시킬 수도 있다. 반응기 안에 실리카나 실리콘계의 심봉(종봉이라고도 함)을 설치하고, 여기에 내뿜고 있는 산수소화염 속이나 프로판화염 속에 화염원료와 함께 리튬원, 천이금속원, 인원을 공급하여, 가수분해 또는 산화반응시키면, 심봉 표면에 주로 나노오더의 미립자가 생성부착된다. 이러한 생성 미립자를 회수하여, 경우에 따라서는 필터나 체를 이용하여, 불순물이나 응집조대분을 제거한다. 이렇게 하여 얻어진 전구체 입자는, 나노스케일의 극미소 입경을 가지며, 주로 비정질인 미립자로 이루어진다.These raw materials are supplied to the same reaction system together with the flame raw materials to synthesize precursor particles. The resulting precursor particles can be recovered by a filter from the exhaust. Further, it may be produced around the mandrel as follows. When a silicon or silicon-based mandrel (also referred to as a syringe bar) is provided in the reactor and a source of lithium, a transition metal source and a source of phosphorus are supplied together with the flame raw material in the oxyhydrogen flame or propane flame blown into the reactor, Particles of nano-order are mainly formed on the surface of the mandrel. The produced fine particles are recovered, and in some cases, impurities and cohesive coarse particles are removed by using a filter or a sieve. The precursor particles thus obtained are composed of fine particles having nanoscale extremely fine particle size and mainly amorphous.

본 실시의 형태에 관련된 전구체 입자의 제조방법인 분무연소법은, 제조할 수 있는 전구체 입자가 비정질이며, 입자의 크기도 작다. 그리고, 분무연소법에서는, 종래의 수열합성법이나 고상법에 비해 단시간에 대량의 합성이 가능하며, 저비용으로 균질한 전구체 입자를 얻을 수 있다.In the spray combustion method as a method for producing precursor particles according to the present embodiment, the precursor particles that can be produced are amorphous and the particle size is small. In the spray combustion method, a large amount of synthesis can be performed in a shorter time than the conventional hydrothermal synthesis method and the solid phase method, and homogeneous precursor particles can be obtained at low cost.

(분무연소법에 의해 얻어지는 전구체 입자의 특징)(Characteristics of Precursor Particles Obtained by Spray Combustion)

본 발명에서는 전구체로서의 제3 입자와 제4 입자를 혼합하고, 환원제와 혼합하여 소성함으로써 정극활물질을 얻을 수 있다. 본 실시의 형태에서의 전구체란, 소성함으로써 인산천이금속의 결정을 얻을 수 있는 재료이다. 특히, 본 실시의 형태에서의 전구체는, 철이나 망간의 가수가 3가이며 아모퍼스이지만, 환원제와 혼합하여 소성함으로써 철이나 망간의 가수가 3가에서 2가로 변화한다. 전구체 입자를 구성하는 인산철리튬이나 인산망간리튬을 포함하는 입자의 조성은, 화학량론적 조성을 만족하는 것이 바람직하지만, 극히 조금이라면 불순물의 함유 등에 의한 이상적인 화학량론적 조성에서 벗어나는 것은 허용된다.In the present invention, it is possible to obtain a positive electrode active material by mixing third particles and fourth particles as precursors, mixing them with a reducing agent, and firing them. The precursor in the present embodiment is a material capable of obtaining a crystal of a transition metal phosphate by firing. In particular, the precursor in the present embodiment is iron or manganese having a valence of three and an amorphous. However, when the iron or manganese is mixed with a reducing agent and fired, the valence of iron or manganese changes in two directions from trivalent. The composition of the particles containing the iron phosphate lithium or the manganese phosphate lithium constituting the precursor particles is preferably a composition satisfying the stoichiometric composition but is allowed to deviate from the ideal stoichiometric composition due to the inclusion of impurities or the like in a very small amount.

전구체 입자를 구성하는 미립자 내 원소의 공간분포가 균일한 것이 바람직하다. 특히, 미립자 내에서 천이금속과 인의 공간분포에 치우침이 없는 것이 바람직하다. 또한, 전구체 입자의 형상이 대략 구형이고, 입자의 평균 애스펙트비(장경/단경)가 1.5 이하, 바람직하게는 1.2 이하, 보다 바람직하게는 1.1 이하이다.It is preferable that the spatial distribution of the elements in the fine particles constituting the precursor particles is uniform. In particular, it is preferable that there is no imbalance in the spatial distribution of transition metal and phosphorus in the fine particles. Further, the shape of the precursor particles is substantially spherical, and the average aspect ratio (long diameter / short diameter) of the particles is 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1.1 or less.

다만, 입자가 대략 구형이라는 것은 입자형상이 기하학적으로 엄밀한 구형이나 타원구형인 것까지는 의미하지 않으며, 약간의 돌기부가 있어도 입자의 표면이 대략 매끄러운 곡면으로 구성되어 있으면 된다.However, the term " substantially spherical " means that the particle shape is not limited to a geometrically rigid spherical shape or an elliptical spherical shape, and even if there is a slight protrusion, the surface of the particle may consist of a substantially smooth curved surface.

이 전구체 입자를 2θ=10∼60° 범위의 분말법 X선회절을 측정하면, 거의 회절피크를 가지지 않거나, 가졌다고 해도 회절피크가 작아 폭이 넓은 회절각을 나타낸다. 즉, 전구체 입자는, 결정자가 작은 미립자 또는 작은 단결정이 모인 다결정 미립자로 구성되거나, 이 미립자들 주위에 비정질 성분이 존재하는 미결정 형태이다.When the powdery X-ray diffraction of the precursor particles in the range of 2? = 10 to 60 占 is measured, the diffraction peaks show little or no diffraction peaks and exhibit broad diffraction angles. That is, the precursor particles are composed of polycrystalline microparticles in which the crystallites are small microparticles or small single crystals, or in the microcrystalline form in which amorphous components are present around these microparticles.

본 실시의 형태의 분무연소법에서는 화염 중에서 탄소는 연소하므로, 얻어진 전구체 입자에는 탄소가 포함되지 않는다. 가령 탄소성분이 혼입했다고 해도 매우 미량이며, 정극에 사용할 때의 도전조제가 될 정도의 양은 아니다.In the spray combustion method of the present embodiment, since carbon is burned in the flame, the obtained precursor particles do not contain carbon. Even if a carbon component is mixed, it is very small and is not an amount sufficient to become a conductive auxiliary agent when used in a positive electrode.

(정극활물질의 제조)(Preparation of positive electrode active material)

분무연소법에 의해 얻어진, 인산철리튬의 전구체인 제3 입자와, 인산망간리튬의 전구체인 제4 입자를 혼합하고, 다시 탄소원과 혼합한 후에, 불활성 가스 충전 분위기 하에서 소성함으로써 정극활물질이 얻어진다. 이 때, 제3 입자와 제4 입자의 혼합비가 중량비로 60:40∼90:10인 것이 바람직하고, 70:30인 것이 보다 바람직하다. 전구체 입자에 포함되는 비정질인 화합물이나 산화물 형태의 혼합물이, 소성에 의해 주로 오리빈 구조의 인산천이금속리튬계의 결정형태의 화합물로 변화한다. 이 때, 소성시에 입자끼리의 융착이 일어나, 입자의 계면 근방에서 LiFe1 -xMnxPO4(0<x<1)로 나타나는 혼정상(混晶相)을 포함하고 있어도 된다. 이와 같이 입자의 접합계면에 혼정상을 형성함으로써, 제3 입자와 제4 입자의 접합계면이 직접 이질계면을 구성하는 경우에 비해, 접합계면에서의 격자변형을 완화하여 접합계면에서의 접합강도를 안정화시킬 수 있다.A third particle which is a precursor of lithium iron phosphate and a fourth particle which is a precursor of lithium manganese phosphate obtained by a spray combustion method are mixed with a carbon source and then fired in an atmosphere filled with an inert gas to obtain a positive electrode active material. In this case, the mixing ratio of the third particles to the fourth particles is preferably 60:40 to 90:10 by weight, and more preferably 70:30. An amorphous compound or an oxide form mixture contained in the precursor particles is changed into a phosphate type transition metal lithium type crystal form compound mainly having an olivine structure by firing. At this time, the particles may be fused to each other at the time of firing, and may include a mixed crystal phase (LiFe 1- x Mn x PO 4 (0 <x <1)) near the interface of the particles. By forming the horny surface at the bonding interface of the particles in this way, the lattice strain at the bonding interface can be relaxed, as compared with the case where the bonding interface between the third and fourth particles directly constitutes a dichroic interface, Can be stabilized.

제3 입자의 입경이 100nm∼10㎛이고, 제4 입자의 입경이 200nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제4 입자는 제3 입자보다 입경이 작다. 제4 입자의 입경은, 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 작은 것에는 문제가 없으며, 입경의 하한은 특별히 규정되지 않는다. 그러나, 전구체 제조의 공정에서 오는 한계나 제1 입자와의 혼합조작 사정 등에서 최소 5nm 정도가 되는 경우가 많다. 전구체 입자와 정극활물질에서는, 소성 전후에서 실질적인 입경이 변화하지 않고, 전구체를 소성함으로써 융착이나 입자 성장이 일어나지 않아 입경을 유지할 수 있기 때문이다. 또한, 제3 입자가 다수 모인 분체에서 제3 입자의 평균입경은 100nm∼10㎛인 것이 바람직하고, 200nm∼2㎛인 것이 보다 바람직하다. 게다가, 제4 입자가 다수 모인 분체에서 제4 입자(5)의 평균입경은 5nm∼200nm인 것이 바람직하고, 10nm∼100nm인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that the particle diameter of the third particle is 100 nm to 10 m and the particle diameter of the fourth particle is 200 nm or less. Further, the particle diameter of the fourth particle is smaller than that of the third particle. In order to obtain the effect of the present invention, the particle diameter of the fourth particles is not particularly limited, and the lower limit of the particle diameter is not specifically defined. However, in many cases, the particle size is at least about 5 nm at the limit of the production process of the precursor or the mixing operation with the first particles. In the precursor particles and the positive electrode active material, the particle diameters do not change before and after the firing, and the firing of the precursor does not cause fusion and grain growth, and the particle size can be maintained. In the powder having a large number of third particles, the average particle diameter of the third particles is preferably 100 nm to 10 m, more preferably 200 nm to 2 m. In addition, in the powder having a large number of fourth particles, the average particle size of the fourth particles (5) is preferably 5 nm to 200 nm, more preferably 10 nm to 100 nm.

또한, 불활성 가스 충전 분위기하에서는, 소성시에 탄소원이 연소해 버리는 것, 정극활물질이 산화해 버리는 것을 막을 수 있다. 불활성 가스로는 질소 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 이산화탄소 가스 등을 사용할 수 있다. 열처리 후 생성물의 도전성을 높이기 위해서, 폴리비닐알코올 등의 다가 알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카복시메틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스 등의 폴리머, 자당 등의 당류, 카본블랙 등의 도전성 탄소원인 유기 화합물을, 열처리 전에 제3 입자와 제4 입자를 혼합한 분체에 첨가하여 소성한다. 폴리비닐알코올은 소성전 전구체 입자의 바인더로서의 역할을 한 뒤, 소성 중에 철이나 망간을 환원할 수 있으므로, 특히 바람직하다.Further, under an atmosphere filled with an inert gas, it is possible to prevent the carbon source from burning at the time of firing and to prevent the positive electrode active material from being oxidized. As the inert gas, a nitrogen gas, an argon gas, a neon gas, a helium gas, a carbon dioxide gas, or the like can be used. In order to increase the conductivity of the product after the heat treatment, a polyvalent alcohol such as polyvinyl alcohol, a polymer such as polyvinylpyrrolidone, carboxymethylcellulose, acetylcellulose, a saccharide such as sucrose, or an organic compound which is a conductive carbon source such as carbon black, The powder is mixed with the third particles and the fourth particles and fired. Polyvinyl alcohol is particularly preferable because it can serve as a binder of pre-fired precursor particles and can reduce iron or manganese during firing.

전구체 입자의 결정화와 함께 탄소에 의한 코팅 또는 담지처리를 동일 소성공정에서 실시한다. 열처리 조건은 온도 300∼900℃와 처리시간 0.5∼10시간의 조합으로 적절히 원하는 결정성과 입경의 소성물을 얻을 수 있다. 고온이나 장시간의 열처리에 의한 과대한 열부하는 조대한 단결정을 생성시킬 수 있으므로 피해야 하고, 원하는 결정성 또는 미결정성의 인산천이금속리튬 화합물이 얻어질 정도의 가열조건으로, 결정자의 크기를 최대한 작게 억제할 수 있는 열처리 조건이 바람직하다. 열처리의 온도는 400∼700℃ 정도인 것이 바람직하다. 이 때, 제3 입자의 표면 전체에 제4 입자가 부착되어 있지 않아도 되며, 탄소피복되기 쉬운 인산철리튬을 포함하는 제3 입자 표면에 노출 부분이 존재함으로써, 제4 입자도 탄소에 의해 잘 코팅된다.Coating or supporting treatment with carbon is performed in the same firing step together with crystallization of the precursor particles. The baking conditions of the desired crystallinity and particle diameter can be appropriately obtained by combining the temperature of 300 to 900 占 폚 and the treatment time of 0.5 to 10 hours. An excessive heat load due to a high temperature or a long heat treatment may generate a coarse single crystal and should be avoided and the size of the crystallite can be suppressed as small as possible under heating conditions such that a desired crystalline or microcrystalline phosphate- A preferable heat treatment condition is preferable. The temperature of the heat treatment is preferably about 400 to 700 占 폚. In this case, the fourth particles do not need to be adhered to the entire surface of the third particles, and the fourth particles are well coated with carbon because of the existence of exposed portions on the surface of the third particles containing lithium iron phosphate, do.

다만, 얻어진 정극활물질은 소성 공정에서 응집하고 있는 경우가 많기 때문에, 유발이나 볼 밀 외 분쇄수단을 이용하여 다시 미립자로 할 수 있다.However, since the obtained positive electrode active material often aggregates in the firing step, fine particles can be formed again by using induction or a ball milling means.

(본 실시의 형태의 효과)(Effect of the present embodiment)

본 실시의 형태에 의하면, 분무연소법을 이용하기 때문에, 정극활물질을 연속적이고 대규모로 합성 가능하다.According to the present embodiment, since the spray combustion method is used, the positive electrode active material can be continuously synthesized on a large scale.

또한, 본 실시의 형태에 관련된 정극활물질은, 전자전도성과 리튬이온 확산성이 우수한 인산철리튬의 입자의 표면에, 전위와 에너지밀도가 우수한 인산망간리튬을 부착시키고 있기 때문에, 인산망간리튬을 충분히 충방전 반응에 활용할 수 있다.In addition, since the positive electrode active material according to the present embodiment adheres lithium manganese phosphate excellent in electric potential and energy density to the surface of lithium iron phosphate particles having excellent electron conductivity and lithium ion diffusibility, It can be used for charging / discharging reaction.

게다가, 본 실시의 형태에 관련된 인산천이금속리튬계 정극활물질은, 원소의 공간분포가 균일하기 때문에, 리튬이온의 이동경로를 확보할 수 있어, 입자를 구성하는 활물질을 효율적으로 사용할 수 있다.In addition, since the phosphate transition metal lithium-based positive electrode active material according to the present embodiment has a uniform spatial distribution of the elements, it is possible to secure the movement path of lithium ions and efficiently use the active material constituting the particles.

실시예Example

이하에 본 발명을 실시예에 의해 설명하는데, 본 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 전혀 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by way of examples, but the present invention is not limited thereto at all.

(1-1) 합성예 1(1-1) Synthesis Example 1

(인산철리튬 전구체 입자의 분무연소법에 의한 제작)(Manufacture of lithium iron phosphate precursor particles by spray combustion method)

분무연소법에 의해 전구체 입자를 제조하는 제조장치를 도 2에 나타낸다. 도 2에 나타내는 장치의 반응용기에서, 가연성 가스로는 프로판 가스(C3H8)를 사용하고, 지연성 가스로는 공기(Air)를 사용하고, 원료용액이 노즐(13)로부터 화염 중에 공급된다. 타방에, 생성 미립자나 반응 생성물을 배기하는 배기관을 가지며, 배기 중의 전구체 입자(17)를 미립자 회수 필터(15)에 의해 회수한다. 노즐에 공급하는 원료의 종류와 공급조건은 이하와 같이 했다. 또한, 원료용액은, 액적의 크기가 20㎛가 되도록, 이류체 노즐을 이용하여 화염 중에 공급했다. 화염의 온도는 약 2000℃였다.A production apparatus for producing precursor particles by a spray combustion method is shown in Fig. In the reaction vessel of the apparatus shown in Fig. 2, propane gas (C 3 H 8 ) is used as the combustible gas, air is used as the delayed gas, and the raw material solution is supplied into the flame from the nozzle 13. And an exhaust pipe for exhausting generated fine particles and reaction products to the other, and the precursor particles 17 in the exhaust gas are recovered by the particulate filter 15. The kind of the raw material supplied to the nozzle and the supply condition were as follows. Further, the raw material solution was supplied into the flame by using an air flow nozzle so that the size of the droplet was 20 占 퐉. The temperature of the flame was about 2000 ° C.

프로판(C3H8): 1d㎥/min,Propane (C 3 H 8 ): 1 dm 3 / min,

공기: 5d㎥/min,Air: 5 dm 3 / min,

나프텐산리튬(4M 용액): 0.025d㎥/minLithium naphthenate (4M solution): 0.025 dm3 / min

C16H30FeO4(2-에틸헥산산철(II))(1M 용액): 0.1d㎥/minC 16 H 30 FeO 4 (2-ethylhexanoate (II)) (1M solution): 0.1 dm 3 / min

포스포노아세트산트리에틸(1M 용액): 0.1d㎥/minTriethyl phosphonoacetate (1M solution): 0.1 dm 3 / min

분무연소법에 의한 전구체 입자의 제조방법은 이하와 같다. 먼저, N2 가스를 소정량 공급하여 반응용기 속을 불활성 가스 분위기로 했다. 이러한 조건하에서, 리튬원, 철원, 인산원을 각각 혼합한 용액을 무화기(霧化器)를 통해 20㎛의 액적으로 하여, 프로판 가스 및 공기와 함께 화염에 공급했다. 화염 중에서 생성된 산화리튬, 산화철, 인산화물 등의 미립자, 인산철리튬 화합물의 미립자 등의 혼합물인 전구체 입자를 미립자 회수 필터로 회수했다. 얻어진 전구체 입자가 전구체 입자 a이다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 a의 1차입자의 평균입경은 약 500nm였다.A method for producing the precursor particles by the spray combustion method is as follows. First, a predetermined amount of N 2 gas was supplied to make an inert gas atmosphere in the reaction vessel. Under these conditions, a solution obtained by mixing a lithium source, a copper source and a phosphoric acid source was supplied to the flame together with propane gas and air by means of a non-atomizer (atomizer). Precursor particles, which are a mixture of fine particles of lithium oxide, iron oxide, phosphorous oxide, etc., produced in the flame, and fine particles of a lithium iron phosphate compound, were collected by a particulate recovery filter. The obtained precursor particles are precursor particles a. The average particle diameter of the primary particles of the precursor particle a confirmed by an electron microscope was about 500 nm.

(1-2) 합성예 2(분무연소법)(1-2) Synthesis Example 2 (spray combustion method)

(인산망간리튬 전구체 입자의 분무연소법에 의한 제작)(Preparation of Lithium Manganese Phosphate Precursor Particles by Spray Combustion)

또한, 합성예 1과 마찬가지로, 분무연소법으로 프로판 가스에 의한 화염 중에 프로판 가스, 공기 및 아래 소정 농도의 원료용액을 공급하고, 열산화시킴으로써 전구체 입자 b를 합성하여 수집했다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 b의 1차입자의 평균입경은 약 100nm였다.In the same manner as in Synthesis Example 1, propane gas, air and a raw material solution having a predetermined concentration below were fed into a flame by propane gas by a spray combustion method, and the precursor particles b were synthesized by thermal oxidation. The average particle diameter of the primary particles of the precursor particle b confirmed by an electron microscope was about 100 nm.

프로판(C3H8): 1d㎥/min,Propane (C 3 H 8 ): 1 dm 3 / min,

공기: 5d㎥/min,Air: 5 dm 3 / min,

LiCl(4M 수용액): 0.025d㎥/min,LiCl (4M aqueous solution): 0.025 dm3 / min,

MnSO4·5H2O(1M 수용액): 0.1d㎥/min,MnSO 4 .5H 2 O (1M aqueous solution): 0.1 dm 3 / min,

포스포노아세트산트리에틸(1M 용액): 0.1d㎥/min,Triethyl phosphonoacetate (1M solution): 0.1 dm 3 / min,

(2-1) 실시예(2-1) Embodiment

인산철리튬의 전구체 입자 a와 인산망간리튬의 전구체 입자 b를, 중량비 70:30으로 혼합한 후, 폴리비닐알코올을 분체의 10wt%가 되도록 첨가하여 혼합한 후, N2 가스 분위기하에서 250℃에서 4시간 가소성하고, 다시 650℃에서 8시간 본소성했다. 가소성 중에 폴리비닐알코올의 용융과 분체 중으로의 함침이 일어나고, 본소성 중에 폴리비닐알코올의 탄화와 천이금속의 환원이 일어나, 인산천이금속리튬의 생성과 결정화가 일어난다. 얻어진 응집체에 분쇄처리를 실시하여 정극활물질 A를 얻었다. 정극활물질 A는 큰 인산철리튬의 입자 주위에 작은 인산망간리튬의 입자가 부착된 입자가 다수 모인 분체이다.The lithium iron phosphate precursor particles a and b of the precursor particles of lithium manganese phosphate, were mixed with a weight ratio of 70: 30, the polyvinyl alcohol in the mixture after the addition of the powder such that 10wt%, 250 ℃ under N 2 gas atmosphere. Followed by calcination for 4 hours, followed by baking at 650 DEG C for 8 hours. During the firing, the polyvinyl alcohol is melted and impregnated into the powder, carbonization of the polyvinyl alcohol and reduction of the transition metal occur during the firing, and generation and crystallization of lithium transition metal phosphate occur. The resulting aggregate was pulverized to obtain a positive electrode active material A. The positive electrode active material A is a powder having a large number of particles having lithium manganese phosphate particles adhered around large lithium iron phosphate particles.

(2-2) 비교예 1(2-2) Comparative Example 1

인산철리튬의 전구체 입자 a만 사용하여, 폴리비닐알코올을 전구체 입자 a에 대해 10wt% 첨가하여 혼합한 후, 실시예와 동일하게 소성·분쇄를 실시하여 정극활물질 B를 얻었다. 정극활물질 B는 인산철리튬의 입자가 다수 모인 분체이다.Using only the precursor particle a of lithium iron phosphate, 10 wt% of polyvinyl alcohol was added to the precursor particle a and mixed, and firing and pulverization were carried out in the same manner as in Example to obtain a positive electrode active material B. The positive electrode active material B is a powder having a large number of lithium iron phosphate particles.

(2-3) 비교예 2(2-3) Comparative Example 2

인산망간리튬의 전구체 입자 b만 사용하여, 폴리비닐알코올을 전구체 입자 b에 대해 10wt% 첨가하여 혼합한 후, 실시예와 동일하게 소성·분쇄를 실시하여 정극활물질 C를 얻었다. 정극활물질 C는 인산망간리튬의 입자가 다수 모인 분체이다.Using only precursor particles b of lithium manganese phosphate, polyvinyl alcohol was added in an amount of 10 wt% based on the precursor particles b, and the mixture was sintered and pulverized in the same manner as in Example to obtain a positive electrode active material C. The positive electrode active material C is a powder in which many particles of lithium manganese phosphate are collected.

(2-4) 비교예 3(2-4) Comparative Example 3

원료용액에 2-에틸헥산산철(II) 대신에 2-에틸헥산산코발트(II)를 이용하는 것 외에는 합성예 1과 동일한 분무연소법으로 인산코발트리튬의 전구체 입자 d를 얻었다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 d의 1차입자의 평균입경은 약 500nm였다.Precursor particles d of lithium cobalt phosphate were obtained by the same spray combustion method as in Synthesis Example 1, except that cobalt (II) 2-ethylhexanoate was used instead of 2-ethylhexanoate (II) in the raw material solution. The average particle diameter of the primary particles of the precursor particle d confirmed by an electron microscope was about 500 nm.

또한, 원료용액으로 황산망간 대신에 황산철을 이용하는 것 외에는 합성예 2와 동일한 분무연료법으로 인산철리튬의 전구체 입자 a'를 얻었다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 a'의 1차입자의 평균입경은 약 100nm였다.A precursor particle a 'of lithium iron phosphate was obtained by the same spraying method as in Synthesis Example 2 except that iron sulfate was used instead of manganese sulfate as a raw material solution. The average particle diameter of the primary particles of the precursor particle a 'confirmed by an electron microscope was about 100 nm.

인산코발트리튬의 전구체 입자 d와, 그것보다 입경이 작은 인산철리튬의 전구체 입자 a'를 중량비 70:30으로 혼합한 후, 폴리비닐알코올을 분체의 10wt%가 되도록 첨가하여 혼합한 후, 실시예와 동일하게 소성·분쇄를 실시하여 정극활물질 D를 얻었다. 정극활물질 D는 인산코발트리튬의 입자 주위에 작은 인산철리튬의 입자가 부착된 입자가 다수 모인 분체이다.The precursor particles d of cobalt phosphate and the precursor particles a 'of iron phosphate having a smaller particle diameter than that of cobalt phosphate were mixed at a weight ratio of 70:30 and then added with polyvinyl alcohol so as to be 10wt% , And the positive electrode active material D was obtained. The positive electrode active material D is a powder in which a small number of particles having small lithium iron phosphate particles adhere around the particles of lithium cobalt phosphate.

(2-5) 비교예 4(2-5) Comparative Example 4

원료용액에 2-에틸헥산산철(II) 대신에 2-에틸헥산산니켈(II)을 이용하는 것 외에는 합성예 1과 동일한 분무연소법으로 인산니켈리튬의 전구체 입자 e를 얻었다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 e의 1차입자의 평균입경은 약 500nm였다.Precursor particles e of nickel nickel phosphate were obtained by the same spray combustion method as in Synthesis Example 1, except that nickel (II) 2-ethylhexanoate was used instead of 2-ethylhexanoate (II) in the raw material solution. The average particle diameter of the primary particles of the precursor particle e confirmed by an electron microscope was about 500 nm.

인산니켈리튬의 전구체 입자 e와, 그것보다 입경이 작은 인산철리튬의 전구체 입자 a'를 중량비 70:30으로 혼합한 후, 폴리비닐알코올을 분체의 10wt%가 되도록 첨가하여 혼합한 후, 실시예와 동일하게 소성·분쇄를 실시하여 정극활물질 E를 얻었다. 정극활물질 E는 인산니켈리튬의 입자 주위에 작은 인산철리튬의 입자가 부착된 입자가 다수 모인 분체이다.The precursor particles e of nickel lithium phosphate and the precursor particles a 'of iron phosphate having a particle diameter smaller than that of the precursor particles e were mixed at a weight ratio of 70:30, and then polyvinyl alcohol was added so as to be 10wt% of the powder and mixed. , And the positive electrode active material E was obtained. The positive electrode active material E is a powder in which a small amount of lithium iron phosphate particles adhere to the periphery of nickel phosphate lithium particles.

(2-6) 비교예 5(2-6) Comparative Example 5

원료용액에 2-에틸헥산산철(II) 대신에 2-에틸헥산산망간(II)을 이용하는 것 외에는 합성예 1과 동일한 분무연소법으로 인산망간리튬의 전구체 입자 f를 얻었다. 전자현미경으로 확인한 전구체 입자 f의 1차입자의 평균입경은 약 500nm였다.A precursor particle f of manganese phosphate lithium phosphate was obtained by the same spray combustion method as in Synthesis Example 1, except that manganese (II) 2-ethylhexanoate was used instead of 2-ethylhexanoate (II) in the raw material solution. The average particle size of the primary particles of the precursor particles f confirmed by an electron microscope was about 500 nm.

인산망간리튬의 전구체 입자 f와, 그것보다 입경이 작은 인산철리튬의 전구체 입자 a'를 중량비 70:30의 비율로 혼합한 후, 폴리비닐알코올을 분체의 10wt%가 되도록 첨가하여 혼합한 후, 실시예와 동일하게 소성·분쇄를 실시하여 정극활물질 F를 얻었다. 정극활물질 F는 인산망간리튬의 입자 주위에 작은 인산철리튬의 입자가 부착된 입자가 다수 모인 분체이다.The precursor particles f of lithium manganese phosphate and the precursor particles a 'of iron phosphate lithium having a particle diameter smaller than that of the precursor particles f were mixed at a weight ratio of 70:30, and then polyvinyl alcohol was added thereto in an amount of 10 wt% Fired and pulverized in the same manner as in Example to obtain a positive electrode active material F. [ The positive electrode active material F is a powder in which a small number of particles of lithium iron phosphate are adhered around the particles of lithium manganese phosphate.

(3) 시료의 평가(3) Evaluation of sample

(3-1) 주사형 전자현미경(SEM) 관찰(3-1) Observation of scanning electron microscope (SEM)

전구체 입자 a와 전구체 입자 b를 혼합한 실시예의 분체에 대해 SEM에 의해 관찰을 실시했다. SEM이미지 관찰 결과를 도 4에 나타낸다.The powders of the examples in which the precursor particles a and the precursor particles b were mixed were observed by SEM. SEM image observation results are shown in Fig.

도 4 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 소성전의 분체를 구성하는 입자는 50∼200nm 정도의 입자이며, 일부 500nm 이상의 조대 입자가 존재했다.As shown in Figs. 4 (a) to 4 (c), the particles constituting the powder before firing were particles of about 50 to 200 nm and some coarse particles of 500 nm or more were present.

(3-2) 소성전 입자의 EDS에 의한 조성분석(3-2) Composition analysis of particles by EDS

전구체 입자 a와 전구체 입자 b를 혼합한 분체에 포함되는 실시예의 입자의 형상관찰과 조성분석을, 주사투과형 전자현미경을 이용하여, HAADF-STEM(High-Angle-Annular-Dark-Field-Scanning-Transmission-Electron-Microscopy: 고각도 산란 암 시야-주사투과형 전자현미경법)에 의한 입자형상의 관찰과, EDS 분석(Energy Dispersive Spectroscopy: 에너지분산형 X선분석)에 의해 실시했다. 도 5 (a)는 실시예의 소성전 입자의 HAADF-STEM 이미지이며, 도 5 (b)는 동일한 관찰개소에서의 망간 원자의 EDS맵이며, 도 5 (c)는 동일한 관찰개소에서의 철 원자의 EDS맵이며, 도 5 (d)는 동일한 관찰개소에서의 산소 원자의 EDS맵이며, 도 5 (e)는 동일한 관찰개소에서의 인 원자의 EDS맵이다.Observation of the shape of the particles and compositional analysis of the particles contained in the powder obtained by mixing the precursor particle a and the precursor particle b were carried out by using a scanning transmission electron microscope in accordance with HAADF-STEM (High-Angle-Annular-Dark-Field-Scanning-Transmission (Electron Microscopy: High Angle Scattering Dark Field - Scanning Transmission Electron Microscopy), and EDS analysis (Energy Dispersive Spectroscopy: energy dispersive X-ray analysis). FIG. 5 (a) is an HAADF-STEM image of the pre-fired particles in the embodiment, FIG. 5 (b) is an EDS map of manganese atoms at the same observation point, and FIG. Fig. 5 (d) is an EDS map of oxygen atoms at the same observation point, and Fig. 5 (e) is an EDS map of phosphorus atoms at the same observation point.

도 5 (a)에 있어서 대략 구형인 입경 약 500nm의 입자 주위에 미소한 입자가 존재하는 것을 알 수 있다. 게다가, 도 5 (b)∼(e)에 있어서 대략 구형인 큰 입자는 철과 산소와 인을 포함하지만, 망간은 큰 입자로부터는 거의 검출되지 않고, 관측시야의 하부의 미립자 부분으로부터 망간이 검출되었다.In Fig. 5 (a), it can be seen that minute particles are present around particles of about 500 nm in diameter, which are roughly spherical. 5 (b) to 5 (e), iron, oxygen and phosphorus are contained in the substantially spherical particles, but manganese is hardly detected from large particles, and manganese is detected from the fine particles in the lower part of the observation field of view .

도 6 (a)∼(d)는 도 5와는 다른 시야에서 본 STEM 이미지와 EDS맵이다. 입경 약 100nm인 작은 입자의 집합이 관찰되었고, 이 시야에서는 철이 검출되지 않았으며, 망간과 인과 산소가 검출되었다. 각 입자에서 원소는 균일하게 분포하고 있다.6 (a) to 6 (d) are STEM images and EDS maps viewed from fields different from those in Fig. Small particles of about 100 nm in particle size were observed, and no iron was detected in this field, and manganese and phosphorus and oxygen were detected. Elements in each particle are uniformly distributed.

(3-3) 소성후 실시예의 정극활물질의 EDS에 의한 조성분석(3-3) Composition analysis of the positive electrode active material after firing by EDS

소성후 실시예의 정극활물질 A에 대해, 동일하게 입자형상의 관찰과 조성분석을 실시했다. 도 7 (a)는 실시예의 정극활물질의 HAADF-STEM 이미지이며, 도 7 (b)는 동일한 관찰개소에서의 망간 원자의 EDS맵이며, 도 7 (c)는 동일한 관찰개소에서의 철 원자의 EDS맵이며, 도 7 (d)는 동일한 관찰개소에서의 산소 원자의 EDS맵이며, 도 7 (e)는 동일한 관찰개소에서의 인 원자의 EDS맵이다.For the positive electrode active material A of the example after firing, observation of the particle shape and compositional analysis were carried out in the same manner. 7 (a) is an HAADF-STEM image of a positive electrode active material of the embodiment, FIG. 7 (b) is an EDS map of manganese atoms at the same observation site, FIG. 7 (d) is an EDS map of oxygen atoms at the same observation point, and FIG. 7 (e) is an EDS map of phosphorus atoms at the same observation point.

도 7 (a)∼(e)로부터, 실시예의 정극활물질 A가 입경 약 1㎛의 인산철리튬 입자에, 입경 50∼200nm 정도의 인산망간리튬 입자가 부착되는 구조를 취하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 인산망간리튬 입자가 인산철리튬 입자의 표면 전체를 덮지 않고, 인산철리튬 입자의 일부 표면이 노출되어 있다는 것을 알 수 있다.7 (a) to 7 (e), it is understood that the positive electrode active material A of the embodiment has a structure in which lithium manganese phosphate particles having a particle diameter of about 50 to 200 nm are attached to iron phosphate lithium particles having a particle diameter of about 1 m. It can also be seen that the lithium manganese phosphate particles do not cover the entire surface of the lithium iron phosphate particles and some of the surface of the lithium iron phosphate particles is exposed.

(4) 정극활물질을 이용한 시험평가용 정극전극과 이차전지의 제작(4) Preparation of positive electrodes and secondary batteries for test evaluation using positive electrode active material

실시예 및 비교예에서 얻은 정극활물질 A∼F에 대해, 도전조제(카본블랙)를 10중량%가 되도록 혼합하고, 내부를 질소로 치환한 볼 밀을 이용해 다시 5시간 혼합했다. 혼합분말과 결착제인 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 중량비 95:5의 비율로 혼합하고, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 첨가하고 충분히 혼련하여, 정극 슬러리를 얻었다.To the positive electrode active materials A to F obtained in Examples and Comparative Examples, a conductive auxiliary agent (carbon black) was mixed in an amount of 10% by weight, and the mixture was further mixed for 5 hours using a ball mill in which the inside was replaced with nitrogen. The mixed powder and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed in a weight ratio of 95: 5, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added and sufficiently kneaded to obtain a positive electrode slurry.

두께 15㎛의 알루미늄포일 집전체에, 정극 슬러리를 50g/m2의 도공량으로 도포하여, 120℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 롤 프레스로 2.0g/㎤의 밀도가 되도록 압연 가공하고, 2cm2의 원반형으로 펀칭하여 정극으로 했다.A positive electrode slurry was applied to an aluminum foil current collector having a thickness of 15 탆 at a coating amount of 50 g / m 2 and dried at 120 캜 for 30 minutes. Thereafter, the resultant was rolled to a density of 2.0 g / cm &lt; 3 &gt; by a roll press, and punched into a disc of 2 cm &lt; 2 &gt;

이러한 정극과, 부극에 금속리튬, 전해액에 에틸렌카보네이트 및 디에틸카보네이트를 체적비 1:1의 비율로 혼합한 혼합용매에 LiPF6를 1M의 농도로 용해한 것을 이용하여, 리튬 이차전지를 제작했다. 다만, 제작 분위기는 노점을 -50℃ 이하로 했다. 각 극은 집전체가 있는 전조캔에 압착하여 이용했다. 상기 정극, 부극, 전해질 및 세퍼레이터를 이용하여 직경 25mm, 두께 1.6mm의 코인형 리튬 이차전지로 했다.A lithium secondary battery was prepared by dissolving LiPF 6 in a concentration of 1 M in a mixed solvent obtained by mixing metal lithium in the positive electrode, metal lithium in the negative electrode, and ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. However, the atmosphere of the dew point was set to -50 ° C or lower. Each pole was used by squeezing it into a rolling can with a collector. Using this positive electrode, negative electrode, electrolyte and separator, a coin-type lithium secondary battery having a diameter of 25 mm and a thickness of 1.6 mm was obtained.

(5) 정극활물질의 전극 특성의 평가(5) Evaluation of electrode characteristics of positive electrode active material

다음으로, 상기한 코인형 리튬 이차전지에 의해, 정극활물질의 전극 특성의 시험평가를 다음과 같이 실시했다.Next, the electrode characteristics of the positive electrode active material were tested and evaluated by the coin type lithium secondary battery as follows.

시험온도 25℃ 또는 60℃, 0.1C의 전류레이트로 CC-CV법에 의해, 충전커브가 일시적으로 정지상태가 되는 소정의 전위(대 Li/Li+)까지 충전을 하고, 그 후 전류레이트가 0.01C까지 저하한 후에 충전을 정지했다. 그 후, 0.1C레이트에서, CC법에 의해 2.5V(상기와 동일)까지 방전을 실시하여, 초기의 충방전용량을 측정했다. 또한, 충방전을 반복한 후의 방전용량을 측정하여, 용량유지율을 측정했다.(To Li / Li + ) at which the charging curve is temporarily stopped by the CC-CV method at a current rate of 0.1 C at a test temperature of 25 캜 or 60 캜, The charging was stopped after the temperature was lowered to 0.01C. Thereafter, discharge was performed at a rate of 0.1 C up to 2.5 V (same as above) by the CC method, and the initial charge-discharge capacity was measured. Further, the discharge capacity after repeating charge and discharge was measured, and the capacity retention rate was measured.

도 8 (a)에 실시예에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 충방전곡선을 나타낸다. 충전은 4.5V까지 했다. 도 8 (a)에 있어서 (a-1)은 충전곡선을 나타내고, (a-2)는 방전곡선을 나타낸다. 방전곡선의 우측 말단의 가로축의 값이 방전용량이 된다. 도 8 (a)에 의하면, 실시예에 관련된 리튬이온 이차전지는 25℃에서는 120mAh/g 정도의 첫회 방전용량을 가지며, 438Wh/kg의 에너지밀도를 가진다. 또한, 도 8 (a)의 충전곡선 (a-1)에서의 3.5V 부근의 반응과, 방전곡선 (a-2)에서의 3.5V 부근의 반응은 인산철리튬의 충방전 반응이다. 또한, 도 8 (a)의 충전곡선 (a-1)에서의 4.1V 부근의 반응과, 방전곡선 (a-2)에서의 3.9V 부근의 반응은 인산망간리튬의 충방전 반응이다. 즉, 실시예에 관련된 정극활물질의 충방전 반응은 2단계로 일어나고 있는 것을 알 수 있다.8 (a) shows the first charge / discharge curve of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material according to the embodiment. The charge was up to 4.5V. In Fig. 8 (a), (a-1) shows a charge curve and (a-2) shows a discharge curve. The value of the horizontal axis of the right end of the discharge curve becomes the discharge capacity. According to Fig. 8 (a), the lithium ion secondary battery according to the embodiment has a first discharge capacity of about 120 mAh / g at 25 캜 and an energy density of 438 Wh / kg. The reaction in the vicinity of 3.5 V in the charging curve (a-1) of FIG. 8 (a) and the reaction in the vicinity of 3.5 V in the discharge curve (a-2) are the charging and discharging reactions of lithium iron phosphate. The reaction in the vicinity of 4.1 V in the charging curve (a-1) of FIG. 8 (a) and the reaction in the vicinity of 3.9 V in the discharge curve (a-2) are charge and discharge reactions of lithium manganese phosphate. That is, it can be seen that the charge-discharge reaction of the positive electrode active material according to the embodiment is performed in two steps.

또한, 도 8 (b)에 충방전을 반복했을 때의 방전용량의 추이를 나타낸다. 충전은 4.5V까지 했다. 100사이클의 충방전을 실시한 다음에도, 실시예에 관련된 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지는 110mAh/g의 방전용량을 가지며, 100사이클 용량유지율은 약 92%이다.Fig. 8 (b) shows the transition of the discharge capacity when charging and discharging are repeated. The charge was up to 4.5V. After 100 cycles of charging and discharging, the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material according to the embodiment has a discharging capacity of 110 mAh / g, and the capacity retention ratio of 100 cycles is about 92%.

도 9에, 실시예에 관련된 정극활물질 A를 이용한 리튬이온 이차전지의 60℃에서의 첫회 충방전곡선을 나타낸다. 충전은 4.5V까지 했다. 도 9에 있어서 (a-1)은 충전곡선을 나타내고 (a-2)는 방전곡선을 나타낸다. 방전곡선의 우측 말단의 가로축의 값이 방전용량이 된다. 도 9에 의하면, 실시예에 관련된 리튬이온 이차전지는 60℃에서는 140mAh/g 정도의 첫회 방전용량을 가지며, 520Wh/kg의 에너지밀도를 가진다.FIG. 9 shows the first charge / discharge curve of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material A according to the embodiment at 60 占 폚. The charge was up to 4.5V. In Fig. 9, (a-1) represents a charge curve and (a-2) represents a discharge curve. The value of the horizontal axis of the right end of the discharge curve becomes the discharge capacity. Referring to FIG. 9, the lithium ion secondary battery according to the embodiment has a first discharge capacity of about 140 mAh / g at 60 占 폚 and an energy density of 520 Wh / kg.

도 10에 비교예 1에 관련된 정극활물질 B를 이용한 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 첫회 충방전곡선을 나타낸다. 이 경우도 충전은 4.5V까지 했다. 도 10에 있어서, (a-1)은 충전곡선을 나타내고, (a-2)는 방전곡선을 나타낸다. 비교예 1에 관련된, 인산철리튬만의 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 방전용량은 25℃에서 약 120mAh/g로 실시예와 거의 같은 값이지만, 에너지밀도는 약 395Wh/kg로, 실시예에 비해 낮은 값이 되었다.10 shows the first charge / discharge curve of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material B according to Comparative Example 1 at 25 ° C. In this case, the charge was up to 4.5V. 10, (a-1) shows a charging curve, and (a-2) shows a discharging curve. The first discharging capacity of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material of lithium phosphate only according to Comparative Example 1 was about 120 mAh / g at 25 占 폚, which was almost the same value as that of the Example, but the energy density was about 395 Wh / kg. Which is lower than the example.

도 11에, 비교예 2에 관련된 정극활물질 C를 이용한 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 첫회 충방전곡선을 나타낸다. 이 경우도 충전은 4.5V까지 했다. 도 11에 있어서, (a-1)은 충전곡선을 나타내고, (a-2)는 방전곡선을 나타낸다. 비교예 2에 관련된, 인산망간리튬만의 정극활물질을 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 방전용량은 25℃에서 약 30mAh/g, 에너지밀도는 약 97Wh/kg로, 실시예에 비해 큰 폭으로 낮았다.11 shows the first charge / discharge curve of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material C according to Comparative Example 2 at 25 占 폚. In this case, the charge was up to 4.5V. In Fig. 11, (a-1) shows a charging curve and (a-2) shows a discharging curve. The first discharging capacity of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material of manganese phosphate lithium only as Comparative Example 2 was about 30 mAh / g at 25 캜 and the energy density was about 97 Wh / kg, which was much lower than those of the examples.

비교예 3에 관련된, 정극활물질 D를 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 방전용량은 25℃에서 약 59mAh/g, 에너지밀도는 약 217Wh/kg로, 실시예에 비해 큰 폭으로 낮았다. 다만, 비교예 3에서는 충전은 인산코발트리튬의 충전커브가 플라토가 되는 4.8V까지 했다.The first discharging capacity of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material D in Comparative Example 3 was about 59 mAh / g at 25 캜 and about 217 Wh / kg, which was much lower than that in the Examples. However, in Comparative Example 3, charging was performed up to 4.8 V, in which the charging curve of lithium cobalt phosphate was plasto.

비교예 4에 관련된, 정극활물질 E를 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 방전용량은 25℃에서 약 48mAh/g, 에너지밀도는 약 168Wh/kg로, 실시예에 비해 큰 폭으로 낮았다. 다만, 비교예 4에서는 충전은 인산니켈리튬의 충전커브가 플라토가 되는 5.0V까지 했다.The first discharge capacity of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material E in Comparative Example 4 was about 48 mAh / g at 25 캜 and the energy density was about 168 Wh / kg, which was much lower than that in the Examples. In Comparative Example 4, however, charging was performed up to 5.0 V in which the charging curve of nickel lithium phosphate became a platelet.

비교예 5에 관련된, 정극활물질 F를 이용한 리튬이온 이차전지의 첫회 방전용량은 25℃에서 약 66mAh/g, 에너지밀도는 약 235Wh/kg로, 실시예에 비해 큰 폭으로 낮았다. 비교예 4에서도 충전은 4.5V까지 했다.The first discharging capacity of the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material F in Comparative Example 5 was about 66 mAh / g at 25 캜 and about 235 Wh / kg, which was much lower than that in the Examples. In Comparative Example 4, the charging was performed up to 4.5V.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 정극활물질을 소정의 집전체에 도공한 비수전해질 이차전지용 정극은, 비수전해질을 이용하는 리튬이온 이차전지를 비롯한 충방전 가능한 이차전지에서 우수한 충방전 특성을 나타내는 정극으로서 이용할 수 있다. 게다가, 본 발명의 전구체 입자의 제조법인 분무연소법은 양산성이 우수하여, 저비용으로 제품을 제공할 수 있는 것이 가능해진다.As described above, the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the positive electrode active material of the present invention is coated on a predetermined current collector is a positive electrode exhibiting excellent charge / discharge characteristics in a rechargeable secondary battery including a lithium ion secondary battery using a nonaqueous electrolyte Can be used. In addition, the spray combustion method, which is a method for producing the precursor particles of the present invention, is excellent in mass productivity and can provide a product at low cost.

이상 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 본원에서 개시한 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 분명하며 그것에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these examples. It will be understood by those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed herein and it is obviously also within the technical scope of the present invention.

1: 입자 3: 제1 입자
5: 제2 입자 11: 미립자 제조장치
13: 미립자 합성 노즐 15: 미립자 회수 필터
17: 전구체 입자 21: 원료용액
23: 가연성 가스 25: 지연성 가스
27: 배기 31: 비수전해질 이차전지
33: 정극 35: 부극
37: 세퍼레이터 39: 전해질
41: 전지캔 43: 정극 리드
45: 부극 리드 47: 정극 단자
49: 밀봉구체
1: Particle 3: First particle
5: Second particle 11: Particle production apparatus
13: particulate synthesis nozzle 15: particulate recovery filter
17: precursor particle 21: raw material solution
23: combustible gas 25: retarding gas
27: Exhaust 31: Non-aqueous electrolyte secondary battery
33: Positive electrode 35: Negative electrode
37: Separator 39: Electrolyte
41: battery can 43: positive lead
45: negative electrode lead 47: positive electrode terminal
49: Sealing sphere

Claims (10)

인산철리튬을 포함하는 입경이 100nm∼10㎛인 제1 입자의 표면 중 적어도 일부에,
상기 제1 입자보다 입경이 작으며, 인산망간리튬을 포함하는 입경이 200nm 이하인 제2 입자가 부착되고,
인산철리튬과 인산망간리튬의 중량비가 60:40∼90:10이며,
그리고, 상기 제1 입자 및 상기 제2 입자 중 적어도 하나의 표면 중 적어도 일부가, 탄소에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 정극활물질.
At least a part of the surface of the first particle having a particle diameter of 100 nm to 10 占 퐉 containing lithium iron phosphate,
A second particle having a particle diameter smaller than that of the first particle and having a particle size of 200 nm or less including lithium manganese phosphate is attached,
The weight ratio of lithium iron phosphate to lithium manganese phosphate is 60:40 to 90:10,
And at least a part of the surface of at least one of the first particle and the second particle is covered with carbon.
삭제delete 삭제delete 집전체와,
상기 집전체의 적어도 한 면에, 제1항에 기재된 정극활물질을 포함하는 활물질층
을 가지는 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지용 정극.
The whole house,
The active material layer according to any one of claims 1 to 7, wherein the positive electrode active material layer
And a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
제4항에 기재된 비수전해질 이차전지용 정극과,
리튬이온을 흡장 및 방출 가능한 부극과,
상기 정극 및 상기 부극 사이에 배치된 세퍼레이터를 가지며,
리튬이온 전도성을 가지는 전해질 중에, 상기 정극과 상기 부극과 상기 세퍼레이터를 형성한 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.
A positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4,
A negative electrode capable of intercalating and deintercalating lithium ions,
And a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode,
Wherein the positive electrode, the negative electrode and the separator are formed in an electrolyte having lithium ion conductivity.
인산철리튬의 전구체인 제3 입자와, 상기 제3 입자보다 입경이 작은 인산망간리튬의 전구체인 제4 입자를 혼합하는 공정과,
추가로 탄소원을 혼합하는 공정과,
혼합해서 얻어진 입자를 소성하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.
A third particle which is a precursor of lithium iron phosphate and a fourth particle which is a precursor of lithium manganese lithium having a particle diameter smaller than that of the third particle;
Further comprising a step of mixing the carbon source,
Process of firing particles obtained by mixing
Wherein the positive electrode active material is a mixture of the positive active material and the negative active material.
제6항에 있어서,
상기 제3 입자와 상기 제4 입자의 혼합비가, 중량비로 60:40∼90:10인 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the mixing ratio of the third particles to the fourth particles is 60:40 to 90:10 by weight.
제6항에 있어서,
상기 제3 입자의 입경이 100nm∼10㎛이고,
상기 제4 입자의 입경이 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the third particles have a particle diameter of 100 nm to 10 占 퐉,
Wherein the particle diameter of the fourth particles is 200 nm or less.
제6항에 있어서,
상기 제3 입자는, 리튬, 철 및 인을 포함하는 용액을, 안개상태(霧狀)의 액적으로, 지연성 가스와 가연성 가스와 함께 화염 중에 공급하는 방법에 의해 제조되고,
상기 제4 입자는, 리튬, 망간 및 인을 포함하는 용액을, 안개상태의 액적으로, 지연성 가스와 가연성 가스와 함께 화염 중에 공급하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
The third particle is prepared by a method of supplying a solution containing lithium, iron and phosphorus into a flame together with a delayed gas and a combustible gas in the form of droplets of mist,
Wherein the fourth particles are prepared by a method of supplying a solution containing lithium, manganese, and phosphorus into a flame together with a delayed gas and a combustible gas in a mist state.
제6항에 있어서,
상기 탄소원이 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카복시메틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 자당, 카본블랙 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the carbon source is at least one of polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose, acetyl cellulose, sucrose, and carbon black.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6326366B2 (en) * 2014-12-25 2018-05-16 信越化学工業株式会社 Lithium phosphorus composite oxide carbon composite, method for producing the same, electrochemical device, and lithium ion secondary battery
JP6211548B2 (en) * 2015-02-13 2017-10-11 三井造船株式会社 Method for producing positive electrode active material of lithium secondary battery
CN106158412A (en) * 2015-03-25 2016-11-23 江苏集盛星泰新能源科技有限公司 A kind of lithium-ion capacitor and preparation method thereof
JP6497461B1 (en) * 2018-03-30 2019-04-10 住友大阪セメント株式会社 Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode material granule for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery
US11261090B2 (en) * 2018-07-10 2022-03-01 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Method for producing lithium cobalt phosphate and method for producing lithium cobalt phosphate-carbon composite
JP7259766B2 (en) * 2018-12-05 2023-04-18 東レ株式会社 Positive electrode for lithium ion secondary battery, electrode paste for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery
CN111613786B (en) * 2020-05-29 2023-03-28 东莞东阳光科研发有限公司 Composite material and preparation method thereof
CN114204016B (en) * 2020-09-18 2023-01-06 比亚迪股份有限公司 Positive electrode material, positive electrode slurry, positive plate and battery
CN114204015B (en) * 2020-09-18 2023-01-06 比亚迪股份有限公司 Positive electrode material, positive electrode slurry, positive plate and battery
CN112436120A (en) * 2020-11-24 2021-03-02 上海华谊(集团)公司 Lithium iron manganese phosphate compound, manufacturing method thereof and lithium ion battery anode
JP7222002B2 (en) * 2021-01-29 2023-02-14 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Positive electrode active material composite particles, method for producing positive electrode plate, and method for producing positive electrode active material composite particles
CN113422049A (en) * 2021-06-25 2021-09-21 湖北亿纬动力有限公司 Lithium iron phosphate positive pole piece and preparation method and application thereof
CN114094092B (en) * 2021-11-09 2023-09-08 远景动力技术(江苏)有限公司 Positive electrode active material, positive plate of lithium ion battery and lithium ion battery
CN117203792A (en) * 2021-12-24 2023-12-08 株式会社Lg新能源 Positive electrode and lithium secondary battery manufactured using same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011181375A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode active material and lithium ion battery
WO2012042727A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 パナソニック株式会社 Positive electrode active material particles for lithium ion secondary battery, positive electrode using said positive electrode active material particles, and lithium ion secondary battery

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123572A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Sony Corporation Positive electrode active material and process for producing the same, and battery
JP5127179B2 (en) * 2006-07-31 2013-01-23 古河電池株式会社 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery
JP2008311224A (en) * 2007-06-18 2008-12-25 Advanced Lithium Eletrochemistry Co Ltd Composition using for electrochemical redox reaction, electrode, electrochemical battery, and process for preparing composition used for electrochemical redox reaction
EP2015382A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 High Power Lithium S.A. Carbon coated lithium manganese phosphate cathode material
JP5263807B2 (en) 2007-09-12 2013-08-14 国立大学法人福井大学 Method for producing lithium iron phosphate powder for electrode
WO2009131095A1 (en) 2008-04-25 2009-10-29 住友大阪セメント株式会社 Method for production of cathode active material for lithium ion battery, cathode active material for lithium ion battery produced by the method, electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
JP5672432B2 (en) 2010-03-12 2015-02-18 株式会社エクォス・リサーチ Positive electrode for secondary battery
WO2011152183A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
KR101462821B1 (en) * 2011-02-02 2014-11-20 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 Microparticle mixture, positive electrode active material, positive electrode, secondary cell, and method for producing same
WO2013047510A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 昭和電工株式会社 Positive electrode active material used in lithium secondary batteries and production method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011181375A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode active material and lithium ion battery
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