KR101787229B1 - 배터리 복합 재료 및 이의 전구물질 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 복합 재료 제조 방법이 적어도 다음 단계를 포함한다. 먼저, 철 화합물, 인산, 망가니즈 화합물, 리튬 화합물 및 탄소 공급원이 제공된다. 이후, 인산이 철 화합물 및 탈이온수의 혼합물에 교반 동안 첨가되어 제1 포스페이트 용액이 형성되고, 제1 정량의 망가니즈 화합물이 제1 포스페이트 용액에 첨가되고, 망가니즈 화합물 및 제1 포스페이트 용액이 제1 기간 동안 지속적으로 반응되어, 제1 생성물 용액이 형성된다. 이후, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물 사이의 반응이 진행되어 전구물질이 형성된다. 이후, 전구물질이 열처리되어 배터리 복합 재료가 형성되고, 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1 - xPO4를 가진다. 생성물 분말이 열처리 과정 동안 응집을 겪지 않기 때문에, 배터리의 전기적 성능이 향상된다.

Description

배터리 복합 재료 및 이의 전구물질 제조 방법{BATTERY COMPOSITE MATERIAL AND PREPARATION METHOD OF PRECURSOR THEREOF}
본 발명은 제조 방법, 더욱 구체적으로는 배터리 복합 재료 제조 방법에 관련된다.
과학 및 기술의 빠른 발전과 함께, 다수의 전기 제품이 시장에 도입된다. 사용 편의를 증가시키기 위하여, 일반적인 전기 제품 설계 경향은 작은 크기, 가벼운 중량 및 유용한 휴대성을 지향한다. 예를 들어, 이들 전기 기기는 휴대용 가정용 전자 기기, 휴대용 측정 기구, 휴대용 의료 기구, 전기 자전거 또는 전기 공구를 포함한다. 일반적으로, 이들 전기 기기는 전력의 공급원으로서 휴대용 전원을 사용한다. 다양한 휴대용 전원 중에서, 안정성, 경량 및 편의성 특성으로 인하여 배터리가 널리 사용된다.
게다가, 지속 가능한 발전 및 환경 보호 개념의 장려와 함께, 전기 자동차가 공기 오염 및 석유 부족의 문제를 해결할 수 있기 때문에 전기 자동차 기술이 상당한 관심을 받고 있다. 전기 자동차는 전원으로서 충전식 배터리를 사용하므로, 배터리의 전기적 특성 및 사이클 수명을 증가시키는 것이 중요한 문제이다.
게다가, 종래의 배터리 중에서, 리튬-이온 배터리가 높은 용적 전기용량, 재충전 특성, 우수한 충전/방전 사이클 특징 및 다른 적절한 특성을 가지므로, 더욱 잠재성이 있다. 게다가, 리튬 아이언 포스페이트-기초 화합물(LiFePO4, LFP로도 약칭됨)이 더욱 대중적이다. 캐소드 재료로서 리튬 아이언 포스페이트-기초 화합물을 포함하는 배터리는 더 큰 전류, 더 긴 리사이클 수명, 내산화 특성 및 내산성 효과와 같은 여러 이점을 가진다. 게다가, 리튬 아이언 포스페이트-기초 화합물은 충전/방전 과정 동안 산소 기체를 방출하지 않으므로, 상기 배터리는 폭발 위험이 없다. 결과적으로, 리튬 아이언 포스페이트-기초 화합물은 리튬-이온 배터리의 잠재적인 캐소드 재료로서 간주된다.
그러나, 종래의 리튬 아이언 포스페이트 화합물 제조 방법은 얼마간의 결점을 가진다. 예를 들어, 열처리 과정 동안, 리튬 아이언 포스페이트 화합물의 입자가 쉽게 응집된다. 이러한 상황에서, 리튬 아이언 포스페이트 분말의 입자 크기가 증가되고 배터리의 전기적 특성이 열화된다.
그러므로, 상기 결점을 극복하기 위하여 향상된 전기적 특성을 가지는 배터리 캐소드 재료의 개선된 제조 방법을 제공할 필요가 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 배터리 복합 재료 제조 방법을 제공하는 것이다. 망가니즈 공급원이 철 공급원으로 확산함에 의하여, 생성물 분말이 열처리 과정 동안 응집을 겪지 않는다. 결과적으로, 증가된 입자 크기로 인하여 리튬 아이언 포스페이트 화합물의 열화된 전기적 특성을 야기하는 단점이 극복될 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 복합 재료 제조 방법을 제공하는 것이다. 망가니즈 공급원을 철 공급원으로 확산시킴에 의하여, 망가니즈 공급원이 철 공급원을 둘러싸고 피복하여 반응을 용이하게 한다. 게다가, 생성물 분말이 열처리 과정 동안 응집을 겪지 않으므로, 배터리의 전기적 특성이 향상된다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 복합 재료 제조 방법을 제공하는 것이다. 철 공급원의 입자 크기 및 철 대 망가니즈의 비율 선택에 의하여, 이상적인 전기적 특성을 가지는 배터리 복합 재료가 실제 요건에 따라 제조될 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 배터리 복합 재료 제조 방법이 제공된다. 제조 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다. 단계 (a)에서, 철 화합물, 인산(H3PO4), 망가니즈 화합물, 리튬 화합물 및 탄소 공급원을 제공한다. 단계 (b)에서, 인산을 철 화합물 및 탈이온수의 혼합물에 교반하며 첨가하여 제1 포스페이트 용액이 형성되고, 제1 정량의 망가니즈 화합물을 제1 포스페이트 용액에 첨가하고, 망가니즈 화합물 및 제1 포스페이트 용액을 제1 기간 동안 지속적으로 반응시켜, 제1 생성물 용액이 형성된다. 단계 (c)에서, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물 사이의 반응이 진행되어 전구물질이 형성되고, 여기서 탄소 공급원은 탄수화물, 유기 화합물, 고분자 재료 또는 거대분자 재료이다. 단계 (d)에서, 전구물질을 열처리하여 배터리 복합 재료가 형성되고, 여기서 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0보다 크고 1 미만이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배터리 복합 재료 제조 방법이 제공된다. 제조 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다. 단계 (a)에서, 철 화합물, 인산(H3PO4), MnCO3, LiOH 및 탄소 공급원을 제공한다. 단계 (b)에서, 인산을 철 화합물 및 탈이온수의 혼합물에 교반하며 첨가하여 제1 포스페이트 용액이 형성되고, 제1 정량의 MnCO3를 제1 포스페이트 용액에 첨가하고, MnCO3 및 제1 포스페이트 용액을 제1 기간 동안 지속적으로 반응시켜, 제1 생성물 용액이 형성된다. 단계 (c)에서, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 LiOH 사이의 반응이 진행되어 전구물질이 형성되고, 여기서 탄소 공급원은 탄수화물, 유기 화합물, 고분자 재료 또는 거대분자 재료이다. 단계 (d)에서, 전구물질을 열처리하여 배터리 복합 재료가 형성되고, 여기서 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1 - xPO4를 가지고, 여기서 x는 0.1 내지 0.9 범위이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배터리 복합 재료의 전구물질 제조 방법이 제공된다. 제조 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다. 먼저, 인산 수용액 중에서 망가니즈 이온을 방출하는 화합물 및 철 화합물의 반응이 진행되어, 제1 생성물 용액이 형성된다. 이후, 인산 수용액 중에서 리튬 이온을 방출하는 화합물 및 제1 생성물 용액의 반응이 진행되어, 전구물질 용액이 형성된다. 이후, 전구물질 용액을 건조하여 배터리 복합 재료의 전구물질이 형성되고, 여기서 배터리 복합 재료의 전구물질은 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0보다 크고 1 미만이다.
본 발명의 상기 내용은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 검토한 후 당해 분야의 숙련가에게 더욱 명백해질 것이고, 도면에서:
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 배터리 복합 재료 제조 방법을 도해하는 흐름도이고;
도 2는 도 1에 나타나는 제조 방법의 단계 S300의 상세한 절차를 도해하는 흐름도이고;
도 3은 실시예 1에서 제조된 생성물 분말의 X-선 회절 패턴을 개략적으로 도해하고;
도 4는 실시예 2에서 제조된 생성물 분말의 X-선 회절 패턴을 개략적으로 도해하고;
도 5는 실시예 1에서 제조된 생성물 분말의 SEM 사진을 개략적으로 도해하고;
도 6은 실시예 2에서 제조된 생성물 분말의 SEM 사진을 개략적으로 도해하고;
도 7은 실시예 1의 생성물 분말로부터 제조된 코인형 셀의 충전/방전 곡선을 개략적으로 도해하고;
도 8은 실시예 2의 생성물 분말로부터 제조된 코인형 셀의 충전/방전 곡선을 개략적으로 도해한다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 개시는 이제 다음 구체예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다. 본 개시의 다음의 바람직한 구체예의 설명이 예시 및 설명의 목적으로만 본 명세서에 제시됨에 유념해야 한다. 이는 망라적이거나 개시된 정확한 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 배터리 복합 재료 제조 방법을 도해하는 흐름도이다. 배터리 복합 재료의 제조 방법은 다음 단계를 포함한다. 먼저, 단계 S100에서, 철 화합물, 인산(H3PO4), 망가니즈 화합물 및 리튬 화합물을 제공한다. 망가니즈 화합물의 예는 망가니즈 카보네이트(MnCO3), 망가니즈 옥사이드(MnO), 망가니즈-함유 화합물 또는 인산 수용액 중에서 망가니즈 이온을 방출하는 임의의 다른 화합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 망가니즈 카보네이트가 바람직하다. 리튬 화합물의 예는 리튬 하이드록사이드(LiOH), 리튬 카보네이트(Li2CO3), 리튬-함유 화합물 또는 인산 수용액 중에서 리튬 이온을 방출하는 임의의 다른 화합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 리튬 하이드록사이드가 바람직하다.
철 화합물의 예는 Fe7(PO4)6, FePO4·2H2O, LiFePO4, Fe2O3, FeC2O4·2H2O, FeC6H5O7, 임의의 다른 철-함유 화합물 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이들 철 공급원 중에서, Fe7(PO4)6, FePO4·2H2O 및 LiFePO4가 바람직하다.
단계 S200에서, 철 화합물 및 탈이온수를 혼합 및 교반하여, 철 화합물이 초기에 탈이온수에 분산된다. 이후, 인산(85 wt%)을 교반하며 첨가하여, 철 화합물이 균일하게 분산되어 제1 포스페이트 용액이 형성된다. 이후, 제1 정량의 망가니즈 화합물을 제1 포스페이트 용액에 첨가한다. 망가니즈 화합물 및 제1 포스페이트 용액을 제1 기간 동안 지속적으로 반응시켜, 제1 생성물 용액이 형성된다. 다시 말해서, 철 화합물을 철 공급원으로서 사용하고, 탈이온수 중의 철 화합물 분산을 증가시켜 추후의 반응을 용이하게 하기 위하여 인산을 사용한다. 이 구체예에서, 제1 생성물 용액은 철 화합물, 망가니즈 이온 및 포스페이트 이온을 포함하는 용액이다.
이 구체예에서, 제1 포스페이트 용액 중의 포스페이트 이온이 망가니즈 화합물의 해리를 증가시킬 수 있고, 따라서 제1 생성물 용액 중에 망가니즈 이온이 균일하게 분산될 수 있다. 한 구체예에서, 망가니즈 화합물 및 제1 포스페이트 용액이 적어도 24 시간 (즉, 제1 기간), 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 24 시간 동안 지속적으로 반응된다. 게다가, 제1 기간은 포스페이트 이온의 농도에 따라 조정될 수 있다.
이후, 단계 S300에서, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물 사이의 반응이 진행되어 전구물질이 형성된다. 탄소 공급원의 예는 탄수화물, 유기 화합물, 고분자 재료 또는 거대분자 재료를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 탄수화물은 프럭토스 또는 락토스이다.
단계 S400에서, 전구물질을 열처리하여 배터리 복합 재료가 형성된다. 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0보다 크고 1 미만이고, 철 대 망가니즈의 비율을 나타낸다. 화학식에서, x는 0.1 내지 0.9의 범위, 바람직하게는 0.27이다.
한 구체예에서, 단계 S300은 전이 금속 산화물, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물의 반응을 진행시키는 단계를 추가로 포함한다. 결과적으로, 단계 S400에서, 화학식 LiFexMn1 - xPO4·zM를 가지는, 금속 산화물 또는 나노-금속 산화물 공결정화 리튬 아이언 망가니즈 포스페이트(LFMP-NCO) 포함 배터리 복합 재료 LiFexMn1 -xPO4가 생성되고, 여기서 z는 1 이상이고, M은 전이 금속 산화물이다. 전이 금속 산화물의 예는 바나듐 펜톡사이드(V2O5)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
도 2는 도 1에 나타난 제조 방법의 단계 S300의 상세한 절차를 도해하는 흐름도이다. 철 공급원 및 망가니즈 공급원 사이의 반응이 24 시간 동안 완전히 일어난 후, 리튬 화합물, 탄소 공급원 및 분산제를 제1 생성물 용액에 첨가하여, 제2 생성물 용액이 형성된다 (단계 S301). 예를 들어, 분산제는 Triton X-100와 같은 비이온성 계면활성제이다. 이후, 단계 S302에서, 제2 생성물 용액을 밀링(milling)하여 전구물질 용액이 형성된다. 이 구체예에서, 밀링 공정을 제한되는 것은 아니지만 450 rpm ~ 600 rpm의 밀링 속도에서 볼 밀을 이용하여 1 시간 동안 수행한다.
도 2를 다시 참조하라. 단계 S303에서, 과잉의 물을 제거하기 위하여 전구물질 용액을 건조하여, 최초 건조된 전구물질이 형성된다. 이후, 최초 건조된 전구물질을 세라믹 도가니에 넣고 보호 분위기(예를 들어, 질소 또는 아르곤 기체)에 노출시킨다. 보호 분위기에서, 전구물질을 제1 온도(예를 들어, 800℃)까지 가열하고, 제2 기간(예를 들어, 적어도 7 시간이지만 이에 제한되지 않음) 동안 지속적으로 소결시킨다. 결과적으로, 전구물질이 열처리된다. 전구물질이 소결된 후, 본 발명의 배터리 복합 재료의 생성물 분말이 제조된다. 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1 - xPO4를 가지는 리튬 아이언 망가니즈 포스페이트이다. 이러한 열처리 과정에서, 전구물질에 함유된 망가니즈 공급원이 철 공급원으로 확산될 것이다. 결과적으로, 망가니즈 공급원이 철 공급원을 둘러싸고 부분 대체하여 피복한다. 생성물 분말이 열처리 과정 동안에 응집을 겪지 않으므로, 배터리의 전기적 성능이 향상된다. 게다가, 본 발명의 제조 방법에 의하여 형성된 생성물 분말의 입자 크기가 철 화합물 원료의 입자 크기와 유사하다. 다시 말해서, 배터리의 전기적 특성이 향상되므로, 생성물 안정성이 증가된다.
게다가, 단계 S400에서, 배터리 복합 재료 중의 철 대 망가니즈의 비율이 철 화합물, 인산, 망가니즈 화합물 및 리튬 화합물의 분율을 조정하여 결정된다. 다시 말해서, 이상적인 전기적 특성을 가지는 배터리 복합 재료가 실제 요건에 따라 제조될 수 있다.
배터리 복합 재료의 제조 공정이 다음 실시예에서 예시될 것이다.
실시예 1:
먼저, 103 그램의 Fe7(PO4)6 및 2 리터의 탈이온수를 혼합하고 완전히 교반했다. 이후, 264.4 그램의 인산(H3PO4, 85 wt%)을 혼합물에 첨가했다. 대안으로, 인산의 농도는 85 wt% 초과일 수 있다. 혼합물을 균일하게 교반한 후, 망가니즈 카보네이트(MnCO3)가 혼합물에 첨가되고 혼합물과 반응하여 제1 생성물 용액이 형성되었다. 제1 생성물 용액을 24 시간 동안 지속적으로 교반하고 충분히 반응시킨 후, 132.1 그램의 리튬 하이드록사이드(LiOH), 54 그램의 프럭토스 및 0.06 그램의 Triton X-100을 제1 생성물 용액에 첨가했다. 결과적으로, 제2 생성물 용액이 형성되었다. 대안으로, 프럭토스가 12 wt%의 락토스 및 88 wt%의 프럭토스로 대체될 수 있다. 이후, 제2 생성물 용액을 1 시간 동안 볼 밀을 사용하여 지속적으로 밀링한다 (밀링 속도: 450 rpm~650 rpm). 결과적으로, 리튬 아이언 망가니즈 포스페이트(LiFexMn1-xPO4)의 전구물질 용액이 형성되었다. 이후, 전구물질 용액을 건조하여 최초 건조된 전구물질이 형성되었다. 이후, 최초 건조된 전구물질을 세라믹 도가니에 넣고 보호 분위기에 노출시켰다. 보호 분위기에서, 전구물질을 800℃ 초과의 온도에서 적어도 7 시간 동안 소결시켰다. 결과적으로, 생성물 분말이 형성되었다.
실시예 2:
이 실시예에서, 실시예 1에서 사용된 Fe7(PO4)6이 LiFePO4로 대체되었고, 반응물의 분율이 상응하여 조정되었다. 먼저, 118.32 그램의 LiFePO4 및 2 리터의 탈이온수를 혼합하고 완전히 교반했다. 이후, 264.4 그램의 인산(H3PO4, 85 wt%)을 혼합물에 첨가했다. 대안으로, 인산의 농도는 85 wt% 초과일 수 있다. 혼합물을 균일하게 교반한 후, 망가니즈 카보네이트(MnCO3)가 혼합물에 첨가되고 혼합물과 반응하여 제1 생성물 용액이 형성되었다. 제1 생성물 용액을 24 시간 동안 지속적으로 교반하고 충분히 반응시킨 후, 132.1 그램의 리튬 하이드록사이드(LiOH), 54 그램의 프럭토스 및 0.06 그램의 Triton X-100을 제1 생성물 용액에 첨가했다. 결과적으로, 제2 생성물 용액이 형성되었다. 대안으로, 프럭토스가 12 wt%의 락토스 및 88 wt%의 프럭토스의 혼합물로 대체될 수 있다. 이후, 제2 생성물 용액을 1 시간 동안 볼 밀을 사용하여 지속적으로 밀링한다 (밀링 속도: 450 rpm~650 rpm). 결과적으로, 리튬 아이언 망가니즈 포스페이트(LiFexMn1-xPO4)의 전구물질 용액이 형성되었다. 이후, 전구물질 용액을 건조하여 최초 건조된 전구물질이 형성되었다. 이후, 최초 건조된 전구물질을 세라믹 도가니에 넣고 보호 분위기에 노출시켰다. 보호 분위기에서, 전구물질은 800℃보다 높은 온도에서 적어도 7 시간 동안 소결되었다. 결과적으로, 생성물 분말이 형성되었다.
실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 생성물 분말을 X-선 회절기(XRD)로 분석하고 ICDD(International Center for Diffraction Data)의 데이터와 비교했다. XRD 결과가 도 3 및 4에 나타난다. 게다가, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 생성물 분말의 표면 토포그래피가 도 5 및 6에 나타난다. 도 3 및 4의 XRD 결과를 참조하라. 실시예 1 및 실시예 2에서 제조되고 X-선 회절기에 의하여 측정된 생성물 분말의 데이터를 ICDD의 LiFe0 . 3Mn0 . 7PO4 데이터와 비교했고, 라만 이동(Raman shift)이 양자의 화학식 모두 LiFe0 . 27Mn0 . 73PO4임을 나타냈다.
도 5에 나타나는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 생성물 분말의 평균 입자 크기는 100 나노미터보다 작고, 반응물 Fe7(PO4)6의 평균 입자 크기도 또한 100 나노미터보다 작다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 실시예 2에서 제조된 생성물 분말의 입자 크기는 100 나노미터 내지 300 나노미터 범위이고, 반응물 LiFePO4의 입자 크기도 또한 100 나노미터 내지 300 나노미터 범위이다. 다시 말해서, 철 공급원의 입자 크기는 생성물 분말의 입자 크기와 실질적으로 동일하다. 생성물 분말의 입자 크기는 응집 문제가 효과적으로 회피되기 때문에 증가하지 않는다. 결과적으로, 배터리의 전기적 성능이 향상된다.
코인형 셀을 조립하기 위하여 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 생성물 분말이 알루미늄 기판 상에 코팅되었다. 이후, 코인형 셀의 전기적 특성을 시험하기 위하여 충전/방전 시험기를 0.1C에서 2 충전/방전 사이클 동안 그리고 2C에서 2 충전/방전 사이클 동안 사용했다. 시험 결과는 도 7 및 8에 나타난다. 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 생성물 분말이 배터리 캐소드 재료로서 사용되었을 때, 충전/방전 거동이 더욱 안정했고 배터리 전기용량이 더 컸다. 결과적으로, 본 발명에 따른 배터리 복합 재료의 제조 방법이 배터리의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
위의 설명으로부터, 본 발명은 배터리 복합 재료 제조 방법을 제공한다. 망가니즈 공급원을 철 공급원에 확산시킴에 의하여, 생성물 분말이 열처리 과정 동안 응집을 겪지 않는다. 결과적으로, 배터리의 전기적 특성 및 안정성이 향상된다. 더욱이, 철 공급원의 입자 크기 및 철 대 망가니즈의 비율 선택에 의하여, 이상적인 전기적 특성을 가지는 배터리 복합 재료가 실제 요건에 따라 제조될 수 있다.
비록 본 발명이 무엇이 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주되는지 측면에서 기재되기는 했지만, 본 발명이 개시된 실시예에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이와 반대로, 첨부한 청구항의 사상 및 범위에 포함되는 다양한 변형 및 유사한 조정을 포괄하는 것으로 의도되고, 첨부한 청구항은 그러한 모든 변형 및 유사한 구조를 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치해야 한다.

Claims (14)

  1. 적어도 다음 단계를 순서대로 포함하는 배터리 복합 재료 제조 방법:
    (a) 철 화합물, 인산(H3PO4), 망가니즈 화합물, 리튬 화합물 및 탄소 공급원을 제공하는 단계, 여기서 철 화합물은 Fe7(PO4)6, FePO4·2H2O, LiFePO4, 또는 이들의 조합임;
    (b) 인산을 철 화합물 및 탈이온수의 혼합물에 교반하여 첨가하여 제1 포스페이트 용액이 형성되고, 제1 정량의 망가니즈 화합물을 제1 포스페이트 용액에 첨가하고, 망가니즈 화합물 및 제1 포스페이트 용액을 제1 기간 동안 지속적으로 반응시켜, 제1 생성물 용액이 형성되는 단계;
    (c) 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물 사이의 반응이 진행되어 전구물질이 형성되는 단계, 여기서 탄소 공급원은 탄수화물, 유기 화합물, 고분자 재료 또는 거대분자 재료임; 및
    (d) 전구물질을 열처리하여 배터리 복합 재료가 형성되는 단계, 여기서 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0보다 크고 1 미만임.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (c)는 전이 금속 산화물, 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 리튬 화합물 사이의 반응이 진행되는 단계를 추가로 포함하고, 단계 (d)에서 형성된 배터리 복합 재료는 나노-금속 산화물 공결정화 리튬 아이언 망가니즈 포스페이트인 배터리 복합 재료 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 배터리 복합 재료의 화학식에서, x는 0.1 내지 0.9의 범위에 있고, x는 망가니즈 화합물의 제1정량에 따라 결정되는 배터리 복합 재료 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 배터리 복합 재료의 화학식에서, x는 0.27인 배터리 복합 재료 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 기간은 적어도 24 시간인 배터리 복합 재료 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 (c)는 다음 단계를 포함하는 배터리 복합 재료 제조 방법:
    (c1) 리튬 화합물, 탄소 공급원 및 분산제를 제1 생성물 용액에 첨가하여, 제2 생성물 용액이 형성되는 단계;
    (c2) 제2 생성물 용액을 밀링하여 전구물질 용액이 형성되는 단계; 및
    (c3) 전구물질 용액을 건조하여 전구물질이 형성되는 단계.
  7. 제6항에 있어서, 밀링 단계는 볼 밀을 사용하여 실행되는 배터리 복합 재료 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계 (d)는 전구물질을 세라믹 도가니에 넣는 단계, 및 전구물질을 제1 온도까지 가열하고 제2 기간 동안 보호 분위기에서 전구물질을 지속적으로 소결하여, 배터리 복합 재료의 생성물 분말이 생성되는 단계를 추가로 포함하는 배터리 복합 재료 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 제1 온도는 적어도 800℃이고, 제2 기간은 적어도 7 시간인 배터리 복합 재료 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 단계 (b)는 103 그램의 Fe7(PO4)6 및 2 리터의 탈이온수의 혼합물을 제조하는 단계, 264.4 그램의 인산을 혼합물에 첨가하고 혼합물을 교반하여 제1 포스페이트 용액이 형성되는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 제1 정량의 MnCO3를 제1 포스페이트 용액에 첨가한 후, MnCO3 및 제1 포스페이트 용액 사이의 반응이 제1 기간 동안 지속적으로 진행되어 제1 생성물 용액이 형성되는 배터리 복합 재료 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계 (b)는 118.32 그램의 LiFePO4 및 2 리터의 탈이온수의 혼합물을 제조하는 단계, 264.4 그램의 인산을 혼합물에 첨가하고 혼합물을 교반하여 제1 포스페이트 용액이 형성되는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 제1 정량의 MnCO3가 제1 포스페이트 용액에 첨가된 후, MnCO3 및 제1 포스페이트 용액 사이의 반응이 제1 기간 동안 지속적으로 진행되어 제1 생성물 용액이 형성되는 배터리 복합 재료 제조 방법.
  12. 적어도 다음 단계를 순서대로 포함하는 배터리 복합 재료 제조 방법:
    (a) 철 화합물, 인산(H3PO4), MnCO3, LiOH 및 탄소 공급원을 제공하는 단계, 여기서 철 화합물은 Fe7(PO4)6, FePO4·2H2O, LiFePO4, 또는 이들의 조합임;
    (b) 인산을 철 화합물 및 탈이온수의 혼합물에 교반하며 첨가하여 제1 포스페이트 용액이 형성되고, 제1 정량의 MnCO3를 제1 포스페이트 용액에 첨가하고, MnCO3 및 제1 포스페이트 용액을 제1 기간 동안 지속적으로 반응시켜, 제1 생성물 용액이 형성되는 단계;
    (c) 제1 생성물 용액, 탄소 공급원 및 LiOH 사이의 반응을 진행시켜 전구물질이 형성되는 단계, 여기서 탄소 공급원은 탄수화물, 유기 화합물, 고분자 재료 또는 거대분자 재료임; 및
    (d) 전구물질을 열처리하여 배터리 복합 재료가 형성되는 단계, 여기서 배터리 복합 재료는 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0.1 내지 0.9의 범위임.
  13. 적어도 다음 단계를 순서대로 포함하는 배터리 복합 재료의 전구물질 제조 방법:
    인산 수용액 중에서 망가니즈 이온을 방출하는 화합물 및 철 화합물 사이의 반응을 진행시켜, 제1 생성물 용액이 형성되는 단계, 여기서 철 화합물은 Fe7(PO4)6, FePO4·2H2O, LiFePO4, 또는 이들의 조합임;
    인산 수용액 중에서 리튬 이온을 방출하는 화합물 및 제1 생성물 용액 사이의 반응을 진행시켜, 전구물질 용액이 형성되는 단계; 및
    전구물질 용액을 건조하여 배터리 복합 재료의 전구물질이 형성되는 단계, 여기서 배터리 복합 재료의 전구물질은 화학식 LiFexMn1-xPO4를 가지고, 여기서 x는 0보다 크고 1 미만임.
  14. 삭제
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