KR101810259B1 - Method for producing lithium manganese iron phosphate particulate powder, lithium manganese iron phosphate particulate powder and non-aqueous electrolyte secondary battery using that particulate powder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말의 제조 방법에 관한 것으로, 원료의 혼합 용액의 중화 반응에 의해 수계 슬러리를 얻는 제1 공정, 제1 공정에서 얻어진 슬러리의 수열 처리를 행하여, 얻어지는 화합물의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 75 중량% 이상이며, 결정자 크기를 10 내지 250 nm로 한 후, 상기 화합물을 세정하는 제2 공정, 제2 공정에서 얻어진 화합물에 유기물을 첨가하여 탄소량이 3 내지 40 중량%인 전구체 분말을 얻는 제3 공정, 제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을 소성하는 제4 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 저비용으로 쉽게 제조할 수 있으면서 이차 전지로서 충방전 용량이 크고, 충전성 및 충방전 반복 특성이 우수한 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법을 이용한 이차 전지를 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for producing an olivine-type structure of lithium iron phosphate LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 0.5) powder, which comprises a first step of obtaining an aqueous slurry by neutralization reaction of a mixed solution of raw materials And the slurry obtained in the first step is subjected to a hydrothermal treatment so that the yield of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) of the obtained compound is 75 wt% or more and the crystallite size is 10 to 250 nm A third step of adding an organic compound to the compound obtained in the second step to obtain a precursor powder having a carbon content of 3 to 40% by weight, and a fourth step of calcining the precursor powder obtained in the third step The process comprising the steps of: It is possible to provide a secondary battery using a manufacturing method of a lithium manganese iron lithium particle powder which can be easily manufactured at a low cost and has a large charge / discharge capacity as a secondary battery and excellent in chargeability and repetitive charging / discharging characteristics.

Description

인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법, 인산망간철리튬 입자 분말, 및 상기 입자 분말을 이용한 비수전해질 이차 전지{METHOD FOR PRODUCING LITHIUM MANGANESE IRON PHOSPHATE PARTICULATE POWDER, LITHIUM MANGANESE IRON PHOSPHATE PARTICULATE POWDER AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY USING THAT PARTICULATE POWDER}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for producing a lithium manganese iron lithium particle powder, a lithium manganese iron lithium particle powder, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the particle powder. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] BATTERY USING THAT PARTICULATE POWDER}

본 발명은 저비용으로 쉽게 제조할 수 있는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법이고, 또한 고출력 이차 전지로서 이용했을 경우에 에너지 밀도가 높은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말, 및 이를 이용한 이차 전지를 제공한다.The present invention relates to a process for producing lithium manganese iron lithium particle powder having an olivine structure which can be easily manufactured at low cost and also has an olivine-type structure of lithium iron phosphate lithium particles having a high energy density when used as a high output secondary battery, And a secondary battery using the same is provided.

최근 들어 AV 기기나 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기, 전동 공구 등의 파워툴의 휴대화, 무선화가 급속히 진행되고 있어, 이들의 구동용 전원으로서 소형, 경량이고 고에너지 밀도를 갖는 이차 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 또한, 지구 환경에 대한 배려로부터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차의 개발 및 실용화가 이루어져, 출력 특성도 우수한 이차 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 상황 하에서, 충방전 용량이 크면서 안전성이 높다는 장점을 갖는 리튬 이온 이차 전지가 주목받고 있다.2. Description of the Related Art Recently, power tools such as AV devices, personal computers and other electronic devices and power tools have been rapidly made portable and wireless, and there is a demand for a secondary battery that is small, lightweight and has a high energy density as a driving power source thereof. It is getting higher. In addition, from the consideration of the global environment, development and commercialization of hybrid vehicles and electric vehicles have been made, and the demand for secondary batteries having excellent output characteristics is increasing. Under such circumstances, a lithium ion secondary battery having the advantage of high charge / discharge capacity and high safety has been attracting attention.

최근, 고에너지 밀도형의 리튬 이온 이차 전지에 유용한 정극 활성 물질로서, 3.5V급 올리빈형 구조 LiFePO4로부터 4.1V급의 동 구조 LiMnPO4도 주목받고 있다. 그러나, LiMnPO4는 LiFePO4보다 Li의 출입이 어렵기 때문에, 충방전 특성의 개선이 요구되고 있다.Recently, as a positive electrode active material useful in a lithium ion secondary battery of high energy density type, a copper-based LiMnPO 4 of 4.1 V class is also attracting attention from olivine type LiFePO 4 of 3.5 V class structure. However, since LiMnPO 4 is more difficult to enter and exit than LiFePO 4 , it is required to improve the charge-discharge characteristics.

즉, 올리빈형 구조의 LiMnPO4는 강고한 인산 4면체 골격과 산화 환원에 기여하는 망간 이온을 중심에 갖는 산소 8면체와 전류의 담당자인 리튬 이온으로 구성된다. 또한, 전자 전도성을 보충하기 위해 입자 표면에 탄소를 피복시키는 경향이 있다. 이들에 의해 이차 전지의 전극으로서 기능하고, Li를 부극으로 하는 충방전 시에는 용량과 전압으로 나타내어지는 충방전 특성에서의 플래토 영역의 존재로부터, 하기 반응식의 2상 반응에 따른다고 여겨지고 있다.In other words, LiMnPO 4 of the olivine structure is composed of a strong tetrahedral phosphate structure and an octahedron of oxygen centered on manganese ion which contributes to redox and lithium ion, which is a current collector. In addition, there is a tendency to coat carbon on the particle surface to compensate for the electronic conductivity. It is believed that the two-phase reaction of the following reaction formula results from the presence of the plateau region in the charge-discharge characteristics, which is represented by the capacity and the voltage at the time of charging and discharging with Li as the negative electrode, as an electrode of the secondary battery.

충전: LiMnPO4→ MnPO4+Li++e- Charge: LiMnPO 4 ? MnPO 4 + Li + + e -

방전: MnPO4+Li++e-→ LiMnPO4 Discharge: MnPO 4 + Li + + e - → LiMnPO 4

그런데, LiMnPO4 정극에 대하여 Li의 출입의 용이성 및 Li가 탈리한 MnPO4의 안정성에 대해서는 다양한 설이 있다. 이 때문에, 충전 반응에 의한 Li를 탈리시킨 물질의 결정 구조가 안정하면서 충방전 전후의 입자 크기의 변화를 적게 할 필요가 있다고 생각하고 있다. 그 중 하나로서, Mn의 부위에 Fe를 고용시키는 방법이 있다(비특허문헌 1 내지 6).However, there are various theories about the easiness of Li out of LiMnPO 4 positive electrode and the stability of MnPO 4 in which Li is eliminated. For this reason, it is thought that it is necessary to reduce the change in the particle size before and after charging / discharging while the crystal structure of the Li-eliminated material by the charging reaction is stable. As one of them, there is a method in which Fe is dissolved in the Mn moiety (Non-Patent Documents 1 to 6).

LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)도 입자 표면에 탄소가 피복되어 있을수록 저전류시의 충방전 특성이 양호하다. 또한, 상기 조건을 만족시키면서 결정자 크기가 작은 입자일수록, 높은 전류 부하에서의 충방전 특성이 양호한 경향이 있다. 또한, 전극으로서, 높은 성형체 밀도를 얻기 위해서는, 이들이 적절히 응집한 이차 입자이면서 흑연화율이 높은 탄소와 같은 도전성 보조제로 네트워크를 형성하도록 각각의 집합 상태를 제어할 필요가 있다. 한편, 다량의 탄소와 복합화된 정극은 부피가 커서, 단위 부피당 충전할 수 있는 실질적인 리튬 이온 밀도가 낮아진다는 결점이 발생한다. 따라서, 단위 부피당의 충방전 용량을 확보하기 위해서는, 미세하고 적절히 탄소가 피복된 올리빈형 인산망간철리튬을 얻음과 동시에, 소량의 도전성 보조제를 통해 높은 밀도를 가진 응집체를 형성하는 것이 필요시되고 있다.The more the LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is coated with carbon on the surface of the particles, the better the charge / discharge characteristics at low current. Further, particles having a smaller crystallite size while satisfying the above conditions tend to have better charge / discharge characteristics at a high current load. Further, in order to obtain a high molded body density as an electrode, it is necessary to control the respective aggregate states so as to form a network with a conductive auxiliary agent such as carbon having a high degree of graphitization as well as appropriately agglomerated secondary particles. On the other hand, the positive electrode complexed with a large amount of carbon is bulky and has a defect that the substantial lithium ion density which can be charged per unit volume is low. Therefore, in order to secure the charge / discharge capacity per unit volume, it is required to obtain olivine-type lithium iron phosphate of manganese phosphate coated with carbon finely and appropriately and to form an aggregate having high density through a small amount of conductive auxiliary agent .

즉, 비수전해질 이차 전지용의 정극 활성 물질 분말로서는, 충방전에 따른 입자 크기의 변화가 적고, 전기 저항이 작고, 충전성이 높은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 환경 부하가 작은 공업적인 방법으로 생산하는 것이 요구되고 있다.That is, as the positive electrode active material powder for a nonaqueous electrolyte secondary battery, lithium iron phosphate powder having an olivine structure having a small change in particle size due to charging and discharging, a small electric resistance, It is required to produce by the method.

종래, 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 여러 특성 개선을 위해 다양한 개량이 행해지고 있다. 예를 들면, 충방전 사이클 시험 후의 열화를 감소시키는 기술(특허문헌 1), 이종 금속 원소를 첨가하여 전기 저항을 감소시키는 기술(특허문헌 2), 이종 금속 원소 첨가와 탄소 피복으로 전기 저항을 감소시키는 기술(특허문헌 3), 수열법으로 합성하는 기술(특허문헌 4 내지 6) 등이 알려져 있다.Conventionally, various improvements have been made to improve various characteristics of olivine-type lithium manganese iron lithium particle powder. For example, a technique of reducing deterioration after a charge-discharge cycle test (Patent Document 1), a technique of reducing electrical resistance by adding a dissimilar metal element (Patent Document 2), a technique of reducing the electrical resistance by adding a dissimilar metal element and carbon coating (Patent Document 3), and a technique of synthesizing by the hydrothermal method (Patent Documents 4 to 6).

일본 특허 공개 제2003-257429호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-257429 일본 특허 공개 제2004-063270호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-063270 일본 특허 공표 제2008-130525호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-130525 일본 특허 공개 제2007-035358호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-035358 일본 특허 공개 제2007-119304호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2007-119304 일본 특허 공개 제2008-066019호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-066019

A. K. Padhi 등, J. Electrochem. Soc., 1997, Vol.144, p.A1188-1194. A. K. Padhi et al., J. Electrochem. Soc., 1997, Vol. 144, p. A. Yamada 등, J. Electrochem. Soc., 2001, Vol.148, p.A960-967. A. Yamada et al., J. Electrochem. Soc., 2001, Vol.148, p.A960-967. G. Li 등, J. Electrochem. Soc., 2002, Vol.149, p.A743-747. G. Li et al., J. Electrochem. Soc., 2002, Vol.149, p.A743-747. C. Delacourt 등, J. Electrochem. Soc., 2005, Vol.152, p.A913-921. C. Delacourt et al., J. Electrochem. Soc., 2005, Vol. 152, p. 913-921. N. -H. -Kwon 등, Electrochem. and Solid-State Lett., 2006, Vol.9, A277-280. N. -H. -Kwon et al., Electrochem. and Solid-State Let., 2006, Vol.9, A277-280. S. K. Martha 등, J. Electrochem. Soc., 2009, Vol.156, p.A541-552. S. K. Martha et al., J. Electrochem. Soc., 2009, Vol.156, p.A541-552.

비수전해질 이차 전지용의 정극 활성 물질로서 상기 여러 특성을 만족시키는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 저렴하고 효율적인 제조 방법에 대하여 현재 가장 요구되어 있는 바이지만, 아직 확립되어 있지 않다.At present, it is the most demanded for a low-cost and efficient production method of an olivine-type lithium manganese iron lithium particle powder satisfying the above-mentioned various properties as a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, but it has not yet been established.

즉, 상기 비특허문헌 1 내지 6에 기재된 기술로는 충방전에 따른 입자 크기의 변화가 적고, 전기 저항이 작고, 충전성이 높은 올리빈형 구조의 LiMn1 -xFexPO4(0.05≤x≤0.5)를 공업적으로 얻을 수 있는 것은 아니다.That is, the techniques described in the above Non-Patent Documents 1 to 6 can be applied to LiMn 1- x Fe x PO 4 (0.05? X Lt; = 0.5) can not be industrially obtained.

또한, 특허문헌 1에 기재된 기술은 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4 입자 분말을 정극으로서 이용했을 때의 충방전 반복 특성을 향상시키는 기술로서, 전극으로의 충전성이나 이차 집합 상태의 컨트롤에 대해서는 언급되어 있지 않다.Further, the technique described in Patent Document 1 is a technique for improving charge / discharge repetition characteristics when an olivine-type LiMn 1 - x Fe x PO 4 particle powder is used as a positive electrode, Controls are not mentioned.

또한, 특허문헌 2에 기재된 기술은 올리빈형 구조의 LiMnPO4 입자 분말과 탄소의 복합화에 관한 기술은 아니다.Further, the technique described in Patent Document 2 is not a technique related to the composite of LiMnPO 4 particle powder of olivine structure and carbon.

또한, 특허문헌 3에 기재된 기술은 고상 반응법으로의 제조 방법이며, 2회의 열 처리를 갖기 때문에, 저비용이라고는 하기 어렵다.Further, the technique described in Patent Document 3 is a manufacturing method using a solid-phase reaction method, and since it has two heat treatments, it is difficult to say that it is low cost.

특허문헌 4 내지 6에 기재된 수열법은, 1) 원료인 인산, 또는 황산염을 중화하기 위해 수산화리튬을 과잉으로 투입하는 방법, 2) 원료인 인산, 또는 전이 금속 함유 황산염으로부터 침전물을 생성시키고, 리튬 원료와 혼합하여 Li:Mn+Fe:P=1:1:1 몰비로 투입하는 방법으로 나뉜다. 1)의 경우, 제조 비용의 관점에서 Li의 회수가 요구되지만, 비교적 곤란한 수법이라 여겨지고 있다. 2)의 경우, LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 보고예가 거의 없고, 수열 처리를 행하는 전구체에 관한 언급도 거의 없으며, 그의 응집 입자 직경 제어에 관한 기술은 발견되지 않았다.The hydrothermal method described in Patent Documents 4 to 6 is a method in which 1) lithium hydroxide is excessively introduced to neutralize phosphoric acid or sulfate as a raw material, 2) a precipitate is produced from phosphoric acid as a raw material or a sulfate containing a transition metal, And a method of mixing Li: Mn + Fe: P = 1: 1: 1 molar ratio by mixing with the raw material. 1), recovery of Li is required from the viewpoint of manufacturing cost, but it is considered to be a relatively difficult technique. 2), there is almost no report of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5), and there is almost no mention of a precursor for hydrothermal treatment, and no technique relating to control of the aggregate particle diameter has been found .

따라서, 본 발명은 충방전에 따른 입자 크기의 변화가 적고, 전기 저항이 작고, 충전성이 높은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 공업적 수법을 확립하는 것, 및 충전성이 높은 정극 활성 물질을 함유하는 비수전해질 이차 전지로서, 전류 부하 특성에 있어서도 고용량을 얻는 것을 기술적 과제로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to establish an industrial technique of lithium manganese iron lithium particle powder having an olivine structure with a small change in particle size due to charge and discharge, a small electric resistance and a high filling ability, A nonaqueous electrolyte secondary battery containing an active material, which has a technical problem of obtaining a high capacity in terms of current load characteristics.

상기 기술적 과제는 다음과 같은 본 발명에 의해 달성할 수 있다.The above technical object can be achieved by the following invention.

즉, 본 발명은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말의 제조 방법이며, 원료로서 Li 화합물, Mn 화합물, Fe 화합물, P 화합물 및 당 또는 유기산을 이용하고, 원료 투입비가 몰비로 0.95≤Li/(Mn+Fe)≤2.0, 0.95≤P/(Mn+Fe)≤1.3이고, (Mn+Fe)에 대하여 1 내지 20 몰%의 당 또는 유기산을 포함하는 혼합 용액의 중화 반응에 의해 pH가 5.5 내지 12.5인 수계 슬러리를 얻는 제1 공정, 제1 공정에서 얻어진 슬러리를 반응 온도 120 내지 220℃에서 수열 처리를 행하고, 얻어지는 화합물의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 75 중량% 이상이며, 결정자 크기를 10 내지 250 nm로 한 후, 상기 화합물을 세정하는 제2 공정, 제2 공정에서 얻어진 화합물에 유기물을 3 내지 40 중량% 첨가하여 전구체 분말을 얻는 제3 공정, 제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을 산소 농도 0.1% 이하의 불활성 가스 또는 환원성 가스 분위기 하에서, 온도 250 내지 850℃에서 소성하는 제4 공정을 포함하는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법이다(본 발명 1).That is, the present invention relates to a method for producing an olivine-type structure of lithium iron phosphate LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 0.5) powder, which comprises a Li compound, a Mn compound, an Fe compound, Or an organic acid is used and the raw material charging ratio is in the range of 0.95? Li / (Mn + Fe)? 2.0, 0.95? P / (Mn + Fe)? 1.3 and 1 to 20 mole% Or an organic acid to obtain an aqueous slurry having a pH of 5.5 to 12.5; and a step of subjecting the slurry obtained in the first step to hydrothermal treatment at a reaction temperature of 120 to 220 占 폚 to obtain LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? x ? 0.5) of not less than 75% by weight and a crystallite size of 10 to 250 nm and then cleaning the compound; To 3% by weight to 40% by weight of the precursor powder to obtain a precursor powder; Under the oxygen concentration of the inert gas or a reducing gas atmosphere at not more than 0.1%, a fourth step olivine-type method for producing a lithium iron manganese phosphate powder particles of the structure that contains the firing at a temperature of 250 to 850 ℃ (invention 1).

또한, 본 발명은 상기 제1 공정에 있어서, 슬러리 중의 응집 입자의 메디안 직경이 0.1 내지 10 μm이며, 결정상이 (NH4)Mn1 FeαPO4(0≤α<1) 또는 HMn1 Feβ PO4(0≤β<1)인 응집 입자를 포함하는 수계 슬러리를 얻는 본 발명 1에 기재된 제조 방법이다(본 발명 2).The present invention, in the first step, the median diameter of the aggregated particles in the slurry is from 0.1 to 10 μm, the crystalline (NH 4) Mn 1 -α Fe α PO 4 (0≤α <1) or HMn 1 Fe β PO 4 (0 ≦ β <1) (Inventive Invention 2).

또한, 본 발명은 상기 제1 공정에서 이용하는 당 또는 유기산이 자당, 아스코르브산, 및 시트르산 중 적어도 1종인 본 발명 1 또는 2에 기재된 제조 방법이다(본 발명 3).Further, the present invention is the production method according to the first or second aspect of the present invention, wherein the sugar or organic acid used in the first step is at least one of sucrose, ascorbic acid, and citric acid (invention 3).

또한, 본 발명은 상기 제2 공정에 있어서, 화합물 중의 황 함유량이 0.1 중량% 이하가 되도록 세정하는 본 발명 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 제조 방법이다(본 발명 4).Further, the present invention is the method according to any one of the first to third aspects of the present invention for cleaning so that the sulfur content in the compound is 0.1 wt% or less in the second step (Invention 4).

또한, 본 발명은 상기 제3 공정에 있어서, 첨가하는 유기물이 카본 블랙, 유지 화합물, 당 화합물, 및 합성 수지 중 적어도 1종인 본 발명 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 제조 방법이다(본 발명 5).Further, the present invention is the production method according to any one of the inventions 1 to 4, wherein the organic substance to be added in the third step is at least one of carbon black, a fat compound, a sugar compound, and a synthetic resin (invention 5) .

또한, 본 발명은 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말이며, 리튬과 인의 함유량이 몰비로 0.9≤Li/(Mn+Fe)≤1.2, 0.9≤P/(Mn+Fe)≤1.2이고, BET 비표면적이 6 내지 70 m2/g이고, 탄소 함유량이 0.5 내지 8 중량%이고, 황 함유량이 0.08 중량% 이하이고, 올리빈형 구조의 결정상 LiMn1 -xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 양이 95 중량% 이상이고, 결정자 크기가 25 내지 300 nm이고, 응집 입자의 메디안 직경이 0.3 내지 20 μm이고, 분체 전기 저항률이 1 내지 1.0×106Ω·cm인 것을 특징으로 하는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말이다(본 발명 6).The present invention also provides a lithium iron phosphate lithium manganese iron LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) particle powder having an olivine structure, wherein the molar ratio of lithium to phosphorus is 0.9? Li / (Mn + Fe)? 1.2 , 0.9? P / (Mn + Fe)? 1.2, a BET specific surface area of 6 to 70 m 2 / g, a carbon content of 0.5 to 8 wt% and a sulfur content of 0.08 wt% Wherein the amount of the crystalline phase LiMn 1- x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is 95 wt% or more, the crystallite size is 25 to 300 nm, the median diameter of the aggregated particles is 0.3 to 20 μm, 1 to 1.0 x 10 6 ? 占 cm m.

또한, 본 발명은 리튬과 인의 함유량이 Li≥P를 만족시키는 본 발명 6에 기재된 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말이다(본 발명 7).Further, the present invention is a lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure according to the sixth aspect of the invention, wherein the content of lithium and phosphorus satisfies Li? P (invention 7).

또한, 본 발명은 단위포 부피 VUC가 하기 수학식 1의 관계에 있는 본 발명 6 또는 7에 기재된 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말이다(본 발명 8).Further, the present invention is a lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure according to the sixth or seventh aspect of the present invention in which the unit cell volume V UC satisfies the following formula (I).

Figure 112012069464578-pct00001
Figure 112012069464578-pct00001

또한, 본 발명은 본 발명 6 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 이용하여 제작한 비수전해질 이차 전지이다(본 발명 9).Further, the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery produced by using the olivine-type lithium manganese iron lithium particle powder according to any one of the inventions 6 to 8 (invention 9).

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법은 저비용으로, 거의 등량의 원료로부터 효율적으로 제조할 수 있기 때문에 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법으로서 바람직하다.The method for producing lithium manganese iron lithium phosphate particles having an olivine structure according to the present invention is preferable as a method for producing lithium manganese iron lithium phosphate particles having an olivine structure because it can be efficiently produced from almost the same amount of raw materials at low cost.

또한, 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말은 충방전에 따른 입자 크기의 변화가 적고, 전기 저항이 작고, 충전성이 높은 것으로서, 비수전해질 이차 전지용의 정극 활성 물질로서 바람직하다.Further, the olivine-type lithium manganese iron phosphate powder of olivine structure according to the present invention is preferable as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery because of small change in particle size due to charging and discharging, small electric resistance and high packing property .

또한, 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용한 이차 전지는 전류 부하 특성에 있어서도 고용량이 얻어지며 충분히 반복 충방전에 견딜 수 있다.Further, the secondary battery using the olivine-type lithium iron phosphate manganese iron particle powder according to the present invention as a positive electrode active material has a high capacity in terms of current load characteristics and can withstand repeated charging and discharging sufficiently.

도 1은 실시예 1에서 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 주사형 전자 현미경에 의한 이차 전자상이다.
도 2는 실시예 1에서 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극화하여 코인셀로 평가한 방전 특성이다.
도 3은 비교예 4에서 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간리튬 입자 분말의 주사형 전자 현미경에 의한 이차 전자상이다.
도 4는 비교예 4에서 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간리튬 입자 분말을 화학 산화하여 얻어진 입자 분말의 주사형 전자 현미경에 의한 이차 전자상이다.
도 5는 비교예 4에서 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간리튬 입자 분말을 화학 산화하여 얻어진 입자 분말의 X선 회절 패턴의 리트벨트(Rietveld) 해석 결과이다.
Fig. 1 is a secondary electron image of a lithium manganese iron lithium particle powder of olivine structure obtained in Example 1 by a scanning electron microscope. Fig.
Fig. 2 is a discharge characteristic obtained by positive electrode lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure obtained in Example 1 and evaluated with a coin cell. Fig.
Fig. 3 is a secondary electron image obtained by a scanning electron microscope of the olivine-type lithium manganese phosphate powder obtained in Comparative Example 4. Fig.
4 is a scanning electron microscope secondary electron image of a particle powder obtained by chemical oxidation of an olivine-type lithium manganese phosphate particle powder obtained in Comparative Example 4. Fig.
5 is a Rietveld analysis result of an X-ray diffraction pattern of a particle powder obtained by chemical oxidation of an olivine-type lithium manganese phosphate particle powder obtained in Comparative Example 4. Fig.

본 발명의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The construction of the present invention will be described in more detail as follows.

우선, 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬의 제조 방법에 대하여 설명한다.First, a process for producing olivine-type lithium iron phosphate manganese phosphate according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말의 제조 방법은 원료로서 Li 화합물, Mn 화합물, Fe 화합물, P 화합물 및 당 또는 유기산을 이용하고, 원료 투입비가 몰비로 0.95≤Li/(Mn+Fe)≤2.0, 0.95≤P/(Mn+Fe)≤1.3이고, (Mn+Fe)에 대하여 1 내지 20 몰%의 당 또는 유기산을 포함하는 혼합 용액의 중화 반응에 의해 pH가 5.5 내지 12.5인 수계 슬러리를 얻는 제1 공정, 제1 공정에서 얻어진 슬러리를 반응 온도 120 내지 220℃에서 수열 처리를 행하고, 얻어지는 화합물의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 75 중량% 이상이며, 결정자 크기를 10 내지 250 nm로 한 후, 상기 화합물을 세정하는 제2 공정, 제2 공정에서 얻어진 화합물에 유기물을 3 내지 40 중량% 첨가하여 전구체 분말을 얻는 제3 공정, 제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을 산소 농도 0.1% 이하의 불활성 가스 또는 환원성 가스 분위기 하에서, 온도 250 내지 850℃에서 소성하는 제4 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The process for producing an olivine-type iron oxide lithium iron phosphate LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) particle powder according to the present invention is characterized in that a Li compound, a Mn compound, an Fe compound, a P compound, And the raw material charging ratio is 0.95? Li / (Mn + Fe)? 2.0, 0.95? P / (Mn + Fe)? 1.3 and the amount of the sugar or organic acid To obtain an aqueous slurry having a pH of 5.5 to 12.5 by a neutralization reaction of a mixed solution containing LiMn 1 - x of the obtained compound, and a step of hydrothermally treating the slurry obtained in the first step at a reaction temperature of 120 to 220 ° C, A second step of cleaning the compound after crystallization of Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) of 75 wt% or more and a crystallite size of 10 to 250 nm; By weight to 40% by weight to obtain a precursor powder, a precursor powder obtained in the third step At a temperature of 250 to 850 占 폚 in an atmosphere of an inert gas having an oxygen concentration of 0.1% or less or a reducing gas atmosphere.

제1 공정에서 이용되는 원료는 Li 화합물로서는 LiOH, Li3PO4가 바람직하고, Mn 화합물로서는 MnSO4, MnCO3이 바람직하고, Fe 화합물로서는 FeSO4, FeCO3이 바람직하고, P 화합물로서는 H3PO4, (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4, NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4가 바람직하다.The raw materials used in the first step are preferably LiOH and Li 3 PO 4 as Li compounds, MnSO 4 and MnCO 3 are preferable as Mn compounds, FeSO 4 and FeCO 3 are preferable as Fe compounds, and H 3 PO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 and Na 3 PO 4 are preferable.

제1 공정에서의 Li 화합물, Mn 화합물, Fe 화합물, P 화합물은 원료 투입비가 몰비로 0.95≤Li/(Mn+Fe)≤2.0, 0.95≤P/(Mn+Fe)≤1.3이 되도록 혼합된다. 원료의 투입비가 상기 범위 외인 경우에는, 목적으로 하는 인산망간철리튬을 얻을 수 없다. 보다 바람직하게는 몰비로 0.98≤Li/(Mn+Fe)≤1.8, 0.98≤P/(Mn+Fe)≤1.2이다.The Li compound, the Mn compound, the Fe compound and the P compound in the first step are mixed so that the raw material charge ratio is 0.95? Li / (Mn + Fe)? 2.0 and 0.95? P / (Mn + Fe)? When the feed ratio of the raw material is outside the above range, desired lithium iron phosphate manganese phosphate can not be obtained. More preferably, the molar ratio is 0.98? Li / (Mn + Fe)? 1.8 and 0.98? P / (Mn + Fe)? 1.2.

또한, 제1 공정에서 이용되는 당 또는 유기산은 자당, 아스코르브산, 또는 시트르산이 바람직하다. 당 또는 유기산의 첨가량은 (Mn+Fe)에 대하여 1 내지 20 몰%, 보다 바람직하게는 1.5 내지 18 몰%이고, 첨가한 당 또는 유기산은 전이 금속 환원제로서 기능하여, 수열 반응 후의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률을 높이면서 생성물의 일차 입자 직경을 미세화시킨다.In addition, the sugar or organic acid used in the first step is preferably sucrose, ascorbic acid, or citric acid. The amount of the saccharide or organic acid to be added is 1 to 20 mol%, more preferably 1.5 to 18 mol% based on (Mn + Fe), and the added saccharide or organic acid functions as a transition metal reducing agent to form LiMn 1 - x The primary particle diameter of the product is made finer while the production rate of Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is increased.

제1 공정에서 이용되는 알칼리원은 LiOH, NaOH, Na2CO3, NH3, 요소, 에탄올아민 등이 이용된다.Alkali source to be used in the first step is such as LiOH, NaOH, Na 2 CO 3, NH 3, urea, ethanol amine is used.

제1 공정에서의 수계 슬러리는 제2 공정에서의 수열 처리에 의해 얻어지는 화합물의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률을 높이기 위해 pH가 5.5 내지 12.5일 필요가 있다.The aqueous slurry in the first step needs to have a pH of 5.5 to 12.5 in order to increase the production rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) of the compound obtained by hydrothermal treatment in the second step.

제1 공정에서의 슬러리 중의 응집 입자의 메디안 직경은 0.1 내지 10 μm인 것이 바람직하다.The median diameter of the aggregated particles in the slurry in the first step is preferably 0.1 to 10 mu m.

제1 공정에서의 슬러리는 슬러리 중의 응집 입자의 결정상이 (NH4)Mn1 Feα PO4(0≤α<1) 또는 HMn1 FeβPO4(0≤β<1)인 응집 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 2상 중 어느 하나를 포함하지 않는 경우에는, 목적으로 하는 인산망간철리튬을 얻을 수 없다.The slurry in the first step is a slurry in which the crystal phase of the aggregated particles in the slurry is (NH 4 ) Mn 1 Fe α PO 4 (0 ≦ α <1) or HMn 1 Fe β PO 4 (0 ≦ β <1) It is preferable to include aggregated particles. When any one of the above two phases is not included, desired lithium iron phosphate manganese phosphate can not be obtained.

상기 메디안 직경 및 결정상을 갖는 응집 입자는 결정핵이 생성·성장하는 조건 하에서의 원료 혼합(다수의 결정핵 발생)이나 생성물의 분쇄에 의해 얻을 수 있다. 분쇄에 사용하는 장치로서, 볼밀, 매체 교반형 밀 등을 들 수 있다.The agglomerated particles having the median diameter and the crystal phase can be obtained by raw material mixing (generation of a plurality of crystal nuclei) or crushing of the product under the condition that crystal nuclei are generated and grown. Examples of apparatuses used for milling include a ball mill and a medium agitated mill.

제2 공정에서의 수열 처리는 120 내지 220℃에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 수열 처리의 시간은 1 내지 10시간인 것이 바람직하다.The hydrothermal treatment in the second step is preferably performed at 120 to 220 캜. In addition, the duration of the hydrothermal treatment is preferably 1 to 10 hours.

제2 공정의 수열 처리를 행하여 얻어진 화합물은 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 75 중량% 이상이다. 생성률이 75 중량% 미만이면, 이 이후의 공정을 행하더라도 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 낮은 채가 된다. 보다 바람직한 생성률은 80 중량% 이상이다. 또한, 얻어진 화합물의 LiMn1 -xFexPO4(0.05≤x≤0.5)에 기초한 결정자 크기는 10 내지 250 nm이다. 결정자 크기가 10 nm 미만인 화합물은 공업적으로 제조가 곤란하고, 결정자 크기가 250 nm를 초과하는 것은 양호한 전지 특성을 얻을 수 없다. 보다 바람직한 결정자 크기는 30 내지 150 nm이다. 제2 공정의 수열 처리는 상기 생성률 및 결정자 크기를 만족시키도록 처리 온도와 처리 시간을 적절히 선택하여 행할 필요가 있다. 수열 처리의 처리 온도가 낮아 처리 시간이 짧은 경우, 상기 생성률에 도달하지 못하거나, 상기 결정자 크기에 도달하지 않는 경우가 있고, 수열 처리의 처리 온도가 높아 처리 시간이 긴 경우, 상기 결정자 크기를 초과하는 경우가 있다.The compound obtained by hydrothermal treatment in the second step has a formation rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) of 75 wt% or more. If the production rate is less than 75 wt%, the production rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is low even if the subsequent steps are carried out. A more preferable production rate is 80% by weight or more. The crystallite size of the obtained compound based on LiMn 1 -x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is 10 to 250 nm. A compound having a crystallite size of less than 10 nm is industrially difficult to produce, and when the crystallite size exceeds 250 nm, good cell characteristics can not be obtained. A more preferred crystallite size is 30 to 150 nm. The hydrothermal treatment in the second step needs to be performed by appropriately selecting the treatment temperature and the treatment time so as to satisfy the generation rate and the crystallite size. If the treatment temperature is low and the treatment time is short, the generation rate may not be reached or the crystallite size may not be reached. In the case where the treatment temperature of the hydrothermal treatment is high and the treatment time is long, .

제2 공정에서의 수열 처리에 의해 얻어진 화합물은 불순물 황산 이온의 제거와 조성비 제어를 위해, 여과 세정 또는 기울여 따르기 세정을 행한다. 세정에 이용되는 장치로서, 프레스 필터, 필터 시크너 등을 들 수 있다.The compound obtained by the hydrothermal treatment in the second step is subjected to filtration washing or inclined washing in order to remove the impurity sulfate ion and control the composition ratio. As a device used for washing, a press filter and a filter shaker can be given.

제2 공정에서의 수열 처리에 의해 얻어진 화합물의 세정은 화합물 중의 황 함유량이 0.1 중량% 이하가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 세정은 화합물 중의 황을 충분히 제거할 수 있으면 좋고, 통상적으로는 수세를 행하면 좋다.The cleaning of the compound obtained by hydrothermal treatment in the second step is preferably carried out so that the sulfur content in the compound is 0.1 wt% or less. Washing is sufficient as long as sulfur in the compound can be sufficiently removed, and usually, washing with water may be performed.

인산망간철리튬 고용체를 형성시키기 위해서는, 제3 공정에 있어서 주성분 원소 조성비를 조정하는 것이 바람직하다. 제2 공정에서 얻어진 화합물에 Li 화합물, Mn 화합물, Fe 화합물, 및 P 화합물을 필요에 따라 첨가하여 주성분 원소 조성비를 Li:(Mn+Fe):P=0.90:1:0.90 내지 1.20:1:1.20(몰비)의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.In order to form the lithium manganese iron-phosphate solid solution, it is preferable to adjust the main component element ratio in the third step. (Mn + Fe): P = 0.90: 1: 0.90 to 1.20: 1: 1.20, where Li, Mn, Fe and P compounds were added to the compound obtained in the second step, (Molar ratio).

주성분 원소의 조성비의 조정에는 Li의 조정에 LiOH, Li2CO3 등의 리튬 화합물, Mn의 조정에 MnCO3, MnC2O4 등의 망간 화합물, Fe의 조정에 FeCO3, FeC2O4 등의 철 화합물, P의 조정에 H3PO4, (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4 등의 PO4 함유 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.Adjustment of the composition ratio of the main component elements, the lithium compound such as LiOH, Li 2 CO 3 to adjust the Li, a manganese compound such as MnCO 3, MnC 2 O 4 to the adjustment of Mn, FeCO 3, FeC 2 O 4 , such as the adjustment of the Fe It is preferable to use PO 4 -containing compounds such as H 3 PO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 and (NH 4 ) 2 HPO 4 for the adjustment of the iron compound and P.

또한, 탄소를 피복시킨 미세한 인산망간철리튬 고용체를 형성시키기 위해, 제3 공정에 있어서 유기물을 3 내지 40 중량% 첨가하여 전구체 분말로 한다. 이 때, 전구체 분말의 일차 입자 직경을 작게 하여 유기물과 균일 혼합할 필요가 있다. 혼합에 이용되는 장치로서, 헨셀 믹서, 분쇄기, 하이 스피드 믹서, 매체 교반형 밀 등을 들 수 있다.Further, in order to form a fine lithium iron phosphate solid solution coated with carbon, 3 to 40% by weight of organic matter is added in the third step to prepare a precursor powder. At this time, it is necessary to make the primary particle diameter of the precursor powder small and uniformly mix with the organic material. Examples of a device used for mixing include a Henschel mixer, a mill, a high-speed mixer, and a medium agitated mill.

첨가하는 유기물로서는, 카본 블랙, 유지 화합물, 당 화합물, 및 합성 수지 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.The organic material to be added is preferably at least one of carbon black, a sustaining compound, a sugar compound, and a synthetic resin.

미세한 인산망간철리튬 입자 분말의 표면에 탄소를 피복시키기 위해, 또한 응집 입자 직경을 제어하기 위해 첨가하는 유기물은 유지 화합물, 당 화합물, 및 합성 수지 중 적어도 1종이 바람직하다.At least one of the organic compound added to control the surface of the fine lithium phosphate manganese iron lithium powder and to control the diameter of the aggregated particles is preferably at least one of the organic compound, the sugar compound, and the synthetic resin.

또한, 첨가하는 유기물로서 도전성이 높은 카본 블랙을 이용했을 경우에는, 제4 공정에 있어서 저온에서의 소성이 가능해진다. 카본 블랙을 이용함으로써, 400 내지 500℃와 같은 저온 소성으로도, 얻어지는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 압축 성형체는 1 내지 1.0×106Ω·cm의 전기 저항률을 만족시켜, 성능이 높은 이차 전지 특성을 나타낸다.In addition, when carbon black having high conductivity is used as the organic material to be added, firing at low temperature is possible in the fourth step. By using carbon black, a compacted body of an olivine-type lithium manganese iron phosphate powder obtained by low-temperature firing such as 400 to 500 DEG C satisfies an electrical resistivity of 1 to 1.0 x 10 &lt; 6 &gt; High secondary battery characteristics.

유지 화합물로서는 스테아르산, 올레산, 당 화합물로서는 자당, 덱스트린, 합성 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올(PVA)을 들 수 있다.Examples of the sustaining compound include stearic acid, oleic acid, sucrose, and dextrin as sugar compounds, and polyethylene, polypropylene, and polyvinyl alcohol (PVA) as synthetic resins.

또한, 카본 블랙으로서는, 예를 들면 아세틸렌 블랙(덴키 가가꾸 고교(주) 제조)이나 케첸 블랙(라이온(주) 제조)을 들 수 있다.Examples of the carbon black include acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and Ketjenblack (manufactured by Lion Corporation).

또한, 제3 공정에서 첨가하는 유기물로 입자끼리를 결착시킴으로써 전구체 분말의 응집 입자 직경을 0.3 내지 30 μm로 조정하는 것이 바람직하다. 바람직한 결착제로서, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐부티랄, 전분, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.It is also preferable to adjust the agglomerated particle diameter of the precursor powder to 0.3 to 30 mu m by binding the particles to each other with the organic material added in the third step. Preferable binders include polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, starch, carboxymethyl cellulose and the like.

제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을, 산소 농도 0.1% 이하의 불활성 가스 또는 환원성 가스 분위기 하에서 온도 250 내지 850℃에서 소성을 행한다. 불활성 가스로서, N2, Ar, H2O, CO2 또는 그의 혼합 가스가 이용된다. 환원성 가스로서, H2, 또는 CO, 또는 이들 가스와 상기 불활성 가스의 혼합 가스가 이용된다. 소성에 이용되는 장치로서, 가스 유통식 상자형 머플로, 가스 유통식 회전로, 유동 열처리로 등을 들 수 있다.The precursor powder obtained in the third step is fired at a temperature of 250 to 850 캜 in an atmosphere of an inert gas having an oxygen concentration of 0.1% or less or a reducing gas atmosphere. As the inert gas, N 2 , Ar, H 2 O, CO 2 or a mixed gas thereof is used. As the reducing gas, H 2 or CO, or a mixed gas of these gases and the inert gas is used. As a device used for firing, a gas flow type box-shaped muffle, a gas flow type rotary furnace, a flow heat treatment furnace and the like can be given.

산소 농도 0.1% 이하의 분위기에서 소성을 행함으로써, Fe 원료 중에 포함되는 미량의 Fe3 +는 첨가한 유기물, 또는 환원성 가스에 의해 Fe2 +로 변화하고, LiMn1-xFexPO4(0.05≤x≤0.5)가 생성된다. LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성에는 소성 온도는 250℃ 이상이면 좋지만, 미반응물의 반응을 완결시키면서 첨가 유기물로부터 전자 전도성이 높은 흑연상을 형성시키기 위해서는, 바람직하게는 350 내지 850℃, 보다 바람직하게는 400 내지 750℃에서 1 내지 10시간 소성한다.The Fe 3 + contained in the Fe raw material is changed to Fe 2 + by the added organic matter or the reducing gas, and LiMn 1-x Fe x PO 4 (0.05 ? X? 0.5) is generated. In order to produce LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5), the calcination temperature may be 250 ° C or higher. However, in order to form a graphite with high electron conductivity from the added organic material while completing the reaction of the unreacted material, Is calcined at 350 to 850 deg. C, more preferably at 400 to 750 deg. C for 1 to 10 hours.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 적절한 전구체 슬러리를 조정함으로써, 수열 처리 후에 있어서, LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률을 높일 수 있다. 그 후, 유기물과 균일 혼합하고, 추가로 소성함으로써 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 높고, 탄소가 충분히 피복된 미세한 인산망간철리튬 입자 분말을 얻을 수 있다.The lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention can increase the production rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) after hydrothermal treatment by adjusting an appropriate precursor slurry. Thereafter, the mixture is homogeneously mixed with the organic material and further calcined to obtain a fine lithium manganese iron phosphate powder having a high production rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) and sufficiently coated with carbon.

다음으로, 본 발명에 따른 비수전해질 이차 전지용 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은, 바람직하게는 상기 본 발명 1에 따른 제조 방법에 의해 제조된다.Next, a description will be given of a lithium manganese iron lithium LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) particle powder having an olivine structure for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. The lithium manganese phosphate lithium particle powder according to the present invention is preferably produced by the production method according to the first aspect of the present invention.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 리튬과 인의 함유량이 몰비로 0.9≤Li/(Mn+Fe)≤1.2, 0.9≤P/(Mn+Fe)≤1.2이다. 리튬과 인의 함유량이 상기 범위 이외인 경우에는 이상(異相)을 형성하기 쉽고, 경우에 따라서는 알갱이 성장을 촉진하여, 성능이 높은 전지 특성을 갖는 인산망간철리튬 입자 분말을 얻을 수 없다. 바람직한 리튬과 인의 함유량은 몰비로 0.98≤Li/(Mn+Fe)≤1.05, 0.98≤P/(Mn+Fe)≤1.05이고, 보다 바람직하게는 1≤Li/(Mn+Fe)≤1.05, 1≤P/(Mn+Fe)≤1.05이다.In the lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention, the content of lithium and phosphorus is 0.9? Li / (Mn + Fe)? 1.2 and 0.9? P / (Mn + Fe)? 1.2. When the content of lithium and phosphorus is outside the above range, it is easy to form a different phase, and in some cases, the grain growth is promoted, so that a lithium manganese iron phosphate powder having high battery characteristics can not be obtained. Preferably, the content of lithium and phosphorus is in the range of 0.98? Li / (Mn + Fe)? 1.05, 0.98? P / (Mn + Fe)? 1.05, more preferably 1? Li / ? P / (Mn + Fe)? 1.05.

또한, 본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 리튬과 인의 함유량이 Li≥P인 것이 바람직하다.In the lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention, the content of lithium and phosphorus is preferably Li? P.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 BET 비표면적은 6 내지 70 m2/g이다. BET 비표면적이 6 m2/g 미만인 경우에는, 인산망간철리튬 입자 분말 중의 Li 이온의 이동이 느리기 때문에, 전류를 취출하는 것이 곤란하다. 70 m2/g을 초과하는 경우에는, 정극의 충전 밀도가 저하되고, 또한 전해액과의 반응성이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 바람직한 BET 비표면적은 10 내지 65 m2/g이고, 보다 바람직하게는 15 내지 60 m2/g이다.The BET specific surface area of the lithium iron phosphate phosphor particles according to the present invention is 6 to 70 m 2 / g. When the BET specific surface area is less than 6 m &lt; 2 &gt; / g, the movement of Li ions in the lithium manganese iron lithium particle powder is slow, and it is difficult to extract the current. When it exceeds 70 m 2 / g, the filling density of the positive electrode is lowered and the reactivity with the electrolyte increases, which is not preferable. The preferred BET specific surface area is from 10 to 65 m 2 / g, more preferably from 15 to 60 m 2 / g.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 탄소 함유량은 0.5 내지 8.0 중량%이다. 탄소 함유량이 0.5 중량% 미만인 경우, 열 처리시의 입자 성장을 억제할 수 없고, 또한 얻어진 분체의 전기 저항이 높아져, 이차 전지의 충방전 특성을 악화시킨다. 또한, 탄소 함유량이 8.0 중량%를 초과하는 경우, 정극의 충전 밀도가 저하되어, 이차 전지의 부피당 에너지 밀도가 작아진다. 보다 바람직한 탄소 함유량은 1.0 내지 6.0 중량%이다.The carbon content of the lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention is 0.5 to 8.0 wt%. When the carbon content is less than 0.5% by weight, the grain growth during heat treatment can not be suppressed, and the electrical resistance of the obtained powder is increased, thereby deteriorating the charge / discharge characteristics of the secondary battery. When the carbon content exceeds 8.0 wt%, the filling density of the positive electrode is lowered, and the energy density per volume of the secondary battery is reduced. A more preferable carbon content is 1.0 to 6.0 wt%.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 불순물의 황 함유량이 0.08 중량% 이하로, 비수전해질 이차 전지에 있어서 양호한 보존 특성이 얻어진다. 황 함유량이 0.08 중량%를 초과하는 경우, 황산리튬 등의 불순물이 형성되고, 충방전 중에 이들 불순물이 분해 반응을 일으켜, 고온 보존시의 전해액과의 반응이 촉진되어 보존 후의 저항 상승이 심해진다. 보다 바람직한 황 함유량은 500 ppm 이하이다.In the lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention, the sulfur content of the impurity is 0.08 wt% or less, and good storage characteristics are obtained in the non-aqueous electrolyte secondary battery. When the sulfur content exceeds 0.08% by weight, impurities such as lithium sulfate are formed, and these impurities undergo decomposition reaction during charging and discharging, thereby accelerating the reaction with the electrolytic solution at the time of high temperature preservation, thereby increasing resistance after storage. A more preferable sulfur content is 500 ppm or less.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 올리빈형 구조의 LiMn1 -xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 결정상이 95 중량% 이상이다. 불순물 결정상으로서 Li3PO4가 검출되는 경우, 소성 후에 얻어진 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자가 미세해지고, 방전 용량도 높아지는 경우가 있지만, Li3PO4 자신은 충방전에 기여하지 않기 때문에 5 중량% 미만이 바람직하다.The lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention contains 95 wt% or more of a crystalline phase of olivine-type structure LiMn 1 -x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5). If the impurity crystal phase as a Li 3 PO 4 is detected, LiMn 1 obtained after firing - the x Fe x PO 4 (0.05≤x≤0.5) becomes fine particles, sometimes even higher, but the discharge capacity, Li 3 PO 4 was charged and their Since it does not contribute to the discharge, it is preferably less than 5% by weight.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 결정자 크기는 25 내지 300 nm이다. 다른 분체 특성을 만족시키면서 결정자 크기가 25 nm 미만인 분말을 본 발명의 제조 방법으로 양산하는 것은 매우 곤란하고, 또한 300 nm를 초과하는 결정자 크기에서는 Li가 입자 내를 이동하는 데 시간을 요하여, 이차 전지의 전류 부하 특성이 악화된다. 바람직한 결정자 크기는 30 nm 내지 200 nm, 보다 바람직하게는 40 nm 내지 150 nm이다.The crystallite size of the lithium manganese iron lithium powder according to the present invention is 25 to 300 nm. It is very difficult to mass-produce powders having a crystallite size of less than 25 nm while satisfying other powder characteristics, and when the crystallite size exceeds 300 nm, it takes time for Li to migrate in the grain, The current load characteristic of the battery deteriorates. The preferred crystallite size is 30 nm to 200 nm, more preferably 40 nm to 150 nm.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 응집 입자의 메디안 직경은 0.3 내지 30 μm이다. 메디안 직경이 0.3 μm 미만인 경우에는 정극 충전 밀도의 저하나 전해액과의 반응성이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 메디안 직경이 30 μm를 초과하면, 전극 막두께에 비해 너무 커서, 시트화가 매우 곤란하다. 바람직한 응집 입자의 메디안 직경은 0.5 내지 15 μm이다.The median diameter of the agglomerated particles of lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention is 0.3 to 30 탆. When the median diameter is less than 0.3 탆, the density of the positive electrode filling density is low and the reactivity with the electrolyte increases, which is not preferable. On the other hand, if the median diameter exceeds 30 占 퐉, it is too large in comparison with the electrode film thickness, and it is very difficult to form a sheet. The preferred median diameter of the aggregated particles is 0.5 to 15 占 퐉.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 압축 성형체 밀도는 1.8 g/cc 이상인 것이 바람직하다. LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 진밀도는 3.6 g/cc이고, 진밀도에 가까울수록 충전성은 좋다. 이 때문에, 바람직한 압축 성형체 밀도는 진밀도의 50%를 초과하는 2.0 g/cc 이상이다. 한편, 다른 분체 특성을 만족시키면서 압축 성형체 밀도가 2.8 g/cc 이상인 분말을 본 발명의 제조 방법으로 양산하는 것은 매우 곤란하다. 본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말은 잔존하는 탄소량이 적고, 일차 입자끼리가 적절히 응집해 있기 때문에, 압축 성형체 밀도가 높다고 생각된다.The density of the lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention is preferably 1.8 g / cc or more. The true density of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) is 3.6 g / cc, and the closer to the true density the better the chargeability. For this reason, the preferred compression molded product density is 2.0 g / cc or more, which is more than 50% of the true density. On the other hand, it is very difficult to mass produce a powder having a density of the compression molded product of 2.8 g / cc or more while satisfying other powder characteristics by the production method of the present invention. The lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention is believed to have a high density of the compression molded product because the amount of carbon remaining is small and the primary particles are appropriately aggregated with each other.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 분체 전기 저항률은 1 내지 1.0×106Ω·cm이다. 분체 전기 저항률이 1.0×108Ω·cm 정도인 인산망간철리튬에 탄소를 복합화시킴으로써, 분체 전기 저항률을 저하시킬 수 있었던 것이다. 바람직한 분체 전기 저항률은 1 내지 5.0×105Ω·cm이고, 보다 바람직하게는 5 내지 1.0×105Ω·cm이다.The powder electrical resistivity of lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention is 1 to 1.0 x 10 &lt; 6 &gt; It was possible to lower the powder electrical resistivity by combining carbon with lithium iron phosphate manganese powder having an electrical resistivity of 1.0 × 10 8 Ω · cm or less. The preferred powder electrical resistivity is 1 to 5.0 x 10 &lt; 5 &gt; [Omega] -cm, more preferably 5 to 1.0 x 10 &lt; 5 &gt;

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 단위포 부피 VUC는 수학식 1의 관계에 있는 것이 바람직하다.The unit cell volume V UC of the lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention is preferably in the relationship of the formula (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112012069464578-pct00002
Figure 112012069464578-pct00002

통상, 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4의 x의 값의 증가와 함께, 격자 상수와 단위포 부피는 선형적으로 저하되어, 베가드의 법칙에 따르는 것이 잘 알려져 있다. 베가드의 법칙의 선형성으로부터 추측되는 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 단위포 부피는 10.9×(1-x)+291.36이었다. 이 단위포 부피에 근접할 수록 Li 부위로의 전이 금속 치환이나 P 및 O의 결손이 감소되고, 또한 상기 단위포 부피보다 작은 경우, 전이 금속의 부위에 Li가 치환되어, 전극으로서의 이론 용량이 증가한다고 생각하고 있다.It is well known that the lattice constant and the unit cell volume decrease linearly with the increase of the x value of LiMn 1 - x Fe x PO 4 of the olivine structure in general, according to Begard's law. The unit cell volume of olivine structure LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05 ≤ x ≤ 0.5), which is assumed from the linearity of Begard 's law, was 10.9 × (1 - x) +291.36. When the unit cell volume is closer to the unit cell volume, the transition metal substitution to the Li site and the deficiency of P and O are reduced. When the unit cell volume is smaller than the unit cell volume, Li is substituted for the site of the transition metal, .

본 발명자들은 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4의 화학양론비로부터 어긋난 조성비를 갖는 전구체의 열 처리에 의하면, 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)보다 안정적으로 존재하는 불순물 결정상이 생성되는 경향이 있음을 확인하였다. 또한, Li, Mn, Fe, P의 조성비의 어긋남이 미미하여, 올리빈형 구조의 LiMn1 -xFexPO4 단일 결정상이 생성되었음에도 불구하고, 상이한 격자 상수를 나타내고, 상기에 기재된 수학식 1 이상의 단위포 부피를 나타내는 경우도 있었다. 그 경우에는, Li 부위로의 전이 금속 치환이나 P 및 O의 결손이 생겨, 전지 특성이 저하된 것으로 추찰하고 있다.According to the heat treatment of the precursor having a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio of LiMn 1 - x Fe x PO 4 of the olivine structure, LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) It was confirmed that an impurity crystal phase which exists more stably tends to be generated. In addition, even if the compositional ratio of Li, Mn, Fe and P is insignificant and LiMn 1 -x Fe x PO 4 single crystal phase of the olivine structure is generated, it has a different lattice constant, There was also a case where the volume was shown. In this case, it is presumed that the transition metal substitution to the Li site and the P and O deficiency occur and the battery characteristics are degraded.

다음으로, 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용한 비수전해질 이차 전지에 대하여 설명한다.Next, a non-aqueous electrolyte secondary battery using an olivine-type lithium manganese phosphate lithium particle powder according to the present invention as a positive electrode active material will be described.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용하여 정극 시트를 제조하는 경우에는, 통상법에 따라 도전제와 결착제를 첨가 혼합한다. 도전제로서는 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 흑연 등이 바람직하고, 결착제로서는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등이 바람직하다. 용매로서, 예를 들면, N-메틸-피롤리돈을 이용하고, 45 내지 105 μm 이하로 체 분별된 상기 정극 활성 물질과 상기 첨가물을 포함하는 슬러리를 벌꿀 형상이 될 때까지 혼련한다. 얻어진 슬러리를 홈이 25 μm 내지 500 μm인 닥터 블레이드로 집전체 상에 도포한다. 상기 도포 속도는 약 60 cm/초이고, 집전체로서 통상 약 20 μm의 Al박을 이용한다. 용매 제거와 결착제 연화를 위해, 건조는 80 내지 180℃에서, Fe2 +의 비 산화성 분위기에서 행한다. 상기 시트를 1 내지 3 t/cm2의 압력이 되도록 캘린더 롤 처리를 행한다. 상기 시트화의 공정에서, 실온에 있어서도 Fe2 +의 Fe3 +로의 산화 반응이 발생하기 때문에, 최대한 비산화성 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.In the case of producing the positive electrode sheet using the lithium manganese iron phosphate powder according to the present invention as the positive electrode active material, a conductive agent and a binder are added and mixed according to a conventional method. As the conductive agent, acetylene black, carbon black, graphite and the like are preferable, and as the binder, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride and the like are preferable. As the solvent, for example, N-methyl-pyrrolidone is used, and the slurry containing the positive electrode active material sieved to 45 to 105 μm or less and the additive is kneaded until a honey form is obtained. The obtained slurry is coated on the current collector with a doctor blade having a groove of 25 mu m to 500 mu m. The coating speed is about 60 cm / sec, and an aluminum foil, usually about 20 μm, is used as a current collector. For solvent removal and binder softening, drying is carried out in a non-oxidizing atmosphere of Fe 2 + at 80 to 180 ° C. The calender roll treatment is performed so that the sheet is subjected to a pressure of 1 to 3 t / cm &lt; 2 &gt;. Since the oxidation reaction of Fe 2 + to Fe 3 + takes place at room temperature in the step of sheetification, it is preferable to carry out the oxidation treatment in the non-oxidizing atmosphere at the maximum.

본 발명에서의 정극 시트는 상기 정극 활성 물질의 압축 성형체 밀도가 1.8 g/cc 이상으로 높고, 또한 상기 정극 활성 물질의 압축 성형체의 전기 저항률이 1 내지 1.0×106Ω·cm로 낮기 때문에 시트 제작 시의 탄소 첨가량을 억제할 수 있고, 또한 상기 정극 활성 물질의 BET 비표면적이 6 내지 70 m2/g으로 낮기 때문에, 결착제 첨가량을 억제할 수 있어, 결과적으로 밀도가 높은 정극 시트가 얻어진다.Since the density of the positive electrode active material in the present invention is as high as 1.8 g / cc or more and the electrical resistivity of the positive electrode active material is as low as 1 to 1.0 x 10 &lt; 6 &gt; The addition amount of the binder can be suppressed since the BET specific surface area of the positive electrode active material is as low as 6 to 70 m 2 / g, resulting in a high-density positive electrode sheet .

부극 활성 물질로서는, 리튬 금속, 리튬/알루미늄 합금, 리튬/주석 합금, 흑연 등을 사용할 수 있고, 정극와 마찬가지의 닥터 블레이드법이나 금속 압연에 의해 부극 시트는 제작된다.As the negative electrode active material, a lithium metal, a lithium / aluminum alloy, a lithium / tin alloy, graphite and the like can be used, and a negative electrode sheet is produced by doctor blade method or metal rolling similar to that of the positive electrode.

또한, 전해액의 용매로서는, 탄산에틸렌과 탄산디에틸의 조합 이외에, 탄산프로필렌, 탄산디메틸 등의 카보네이트류나, 디메톡시에탄 등의 에테르류의 적어도 1종류를 포함하는 유기 용매를 사용할 수 있다.In addition to the combination of ethylene carbonate and diethyl carbonate, an organic solvent containing at least one of carbonates such as propylene carbonate and dimethyl carbonate and ethers such as dimethoxyethane may be used as the solvent of the electrolyte solution.

또한, 전해질로서는, 6불화인산리튬 이외에, 과염소산리튬, 4불화붕산리튬 등의 리튬염의 적어도 1종류를 상기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다.As the electrolyte, at least one kind of lithium salt such as lithium perchlorate and lithium tetrafluoroborate, in addition to lithium hexafluorophosphate, may be used by dissolving in the solvent.

<작용><Action>

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말은 수열 반응과 소성에 의해 제조되고, 저비용이고 작은 환경 부하로 제조할 수 있다.The olivine-type iron oxide lithium iron phosphate LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) particle powder according to the present invention is produced by hydrothermal reaction and calcination, and can be produced at low cost and with a small environmental load.

즉, 본 발명은 올리빈형 구조의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 제조 방법에 있어서, 수열 반응에 의해 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)를 높은 생성률로 제작한 후, 균일하게 유기물과 혼합하여 응집 입자 직경을 제어하고, 불활성 또는 환원성 분위기 하의 조건으로 소성을 행하여, 미세하고, 탄소로 피복된, 충전성이 높은 입자 분말을 얻는 것이다.That is, the present invention provides a process for producing olivine type LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 0.5), wherein LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 0.5) The particles are uniformly mixed with the organic material to control the diameter of the aggregated particles and fired under an inert or reducing atmosphere to obtain a fine powdery carbon powder coated with carbon.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 제작된 인산망간철리튬 입자 분말은 탄소피복과 응집 입자 직경을 제어했기 때문에, 이것을 정극 활성 물질로서 이용한 비수전해질 이차 전지는 전류 부하 특성에 있어서도 고용량이 얻어지면서 충분히 반복 충방전에 견딜 수 있다고 본 발명자는 추정하고 있다.Further, since the lithium manganese iron lithium phosphate powder produced by the production method of the present invention controls the carbon coating and the diameter of the agglomerated particles, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the same as the positive electrode active material has a high capacity The inventors of the present invention estimate that it can withstand repeated charge and discharge.

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용한 비수전해질 이차 전지는 실온(25℃)에서의 C/10에 있어서의 방전 용량은 115 mAh/g 이상, 실온에서의 1C에 있어서의 방전 용량은 95 mAh/g 이상, 실온에서의 5C에 있어서의 방전 용량은 80 mAh/g 이상의 특성을 나타낸다.The non-aqueous electrolyte secondary battery using the olivine-type lithium iron phosphate lithium particle powder according to the present invention as the positive electrode active material has a discharge capacity at C / 10 at room temperature (25 ° C) of 115 mAh / g or more, The discharge capacity at 1C shows 95 mAh / g or more, and the discharge capacity at 5C at room temperature shows 80 mAh / g or more.

<실시예><Examples>

본 발명의 대표적인 실시 형태는 다음과 같다.A representative embodiment of the present invention is as follows.

리튬, 및 인 함유 주원료의 Li, P 농도는 pH계와 염산, 또는 NaOH 시약을 이용한 중화 적정에 의해 측정하였다. 철 원료의 Fe 농도는 적정(JIS K5109)에 의해, 망간 원료의 Mn 농도도 적정(분석 화학 편람 일본분석화학회편)에 의해 정량화하였다. 이들 분석 결과를 바탕으로, 반응 농도와 원료 투입비를 결정하였다.The Li and P concentrations of lithium and phosphorus-containing main raw materials were measured by neutralization titration using a pH system, hydrochloric acid, or NaOH reagent. The Fe concentration of the iron raw material was quantified by titration (JIS K5109) and the Mn concentration of the manganese raw material by titration (Analytical Chemistry Manual, Japan Analytical Chemistry Society). Based on the results of these analyzes, the reaction concentration and feedstock input ratio were determined.

제1 공정에서의 슬러리 중의 응집 입자의 입자 직경은 레이저 회절·산란형 입도 분포계인 HELOS((주)닛본 레이저 제조)를 이용하여, 습식법으로 메디안 직경 D50을 측정하였다.The particle diameter of the agglomerated particles in the slurry in the first step was measured by a wet method using a laser diffraction / scattering type particle size distribution system HELOS (manufactured by Nippon Laser Co., Ltd.), and the median diameter D 50 was measured.

제1 공정에서의 슬러리 중의 응집 입자의 결정상은, 상기 슬러리 중의 응집 입자를 여과 분별한 후, 습윤 케이크를 X선 회절 장치 RINT-2500[(주)리가꾸 제조]을 이용하여 Cu-Kα, 40 kV, 300 mA의 조건 하에서 측정하고, 결정상을 동정하였다.The crystalline phase of the agglomerated particles in the slurry in the first step was obtained by filtering the aggregated particles in the slurry and then subjecting the wet cake to Cu-Kα, 40 (trade name, manufactured by Rigaku Corporation) using an X-ray diffraction apparatus RINT- kV, 300 mA, and the crystal phase was identified.

제2 공정의 수열 처리에서 얻어지는 화합물 및 본 발명에서의 인산철리튬 입자 분말의 결정상과 결정자 크기, 및 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률은 X선 회절 장치 RINT-2500[(주)리가꾸 제조]을 이용하여 측정한 X선 회절 패턴의 리트벨트 해석에 의해 산출하였다. X선 회절 패턴은 최고 피크 강도의 카운트수가 8000 내지 15000이 되도록, 0.02°의 스텝으로, 1.0°/분으로 2θ가 15 내지 90°인 범위에서 측정하였다. 리트벨트 해석 프로그램에 RIETAN2000을 이용하였다. 이 때, 결정자의 이방적인 확대가 없다고 가정하고, 프로파일 함수로서 TCH 의사 보이드 함수를 이용하여, 그 함수의 비대칭화에 핑거(Finger) 등의 수법을 이용하여 신뢰도 인자 S값이 2.0을 하회하도록 해석하였다.The crystal phase and crystallite size of the lithium iron phosphate particle powder and the production rate of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X? 0.5) in the compound obtained in the hydrothermal treatment in the second step and the lithium iron phosphate particle powder in the present invention were measured by X- Ray diffraction pattern measured by using 2500 (manufactured by Rigaku Corporation). The X-ray diffraction pattern was measured at a step of 0.02 占 such that the number of counts of the highest peak intensity was 8000 to 15000 at a range of 15 占 to 90 占 with 2? At 1.0 占 min. RIETAN2000 was used for the Rietveld analysis program. Assuming that there is no anisotropic expansion of the determiner, the TCH pseudo void function is used as the profile function, and the reliability factor S is reduced to less than 2.0 by using a finger method or the like in the asymmetry of the function Respectively.

<참고 문헌> F. Izumi and T. Ikeda, Mater). Sci. Forum, 2000, Vol.198, p.321-324.<References> F. Izumi and T. Ikeda, Mater). Sci. Forum, 2000, Vol.198, p.321-324.

본 발명에 따른 올리빈형 구조(공간군 Pnma)의 인산망간철리튬 입자 분말의 단위포 부피는 상기 리트벨트 해석에 의해 산출한 격자 상수 a, b, c의 곱으로부터 산출하였다.The unit cell volume of the lithium manganese iron lithium particle powder of the olivine structure (space group Pnma) according to the present invention was calculated from the product of the lattice constants a, b, and c calculated by the Rietveld analysis.

제3 공정에 있어서, 제2 공정의 수열 처리에서 얻어지는 화합물의 조성비를 조정한 후의 화합물 분말 및 본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 조성비는 발광 플라즈마 분석 장치 ICAP-6500[서모피셔 사이언티픽사 제조]를 이용하여 측정하였다. 시료 용해에 오토클레이브를 이용하여, 200℃의 산 용액 중에서 용해시켰다.In the third step, the composition ratio of the compound powder obtained by adjusting the composition ratio of the compound obtained in the hydrothermal treatment in the second step and the lithium iron phosphate particle powder according to the present invention was measured by using an emission plasma analyzer ICAP-6500 (manufactured by Thermo Scientific Co., Manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.]. The sample was dissolved in an acid solution at 200 캜 using an autoclave.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 비표면적은 시료를 질소 가스 하에서 120℃, 45분간 건조 탈기한 후, 모노솔브(MONOSORB)[유아사 아이오닉스(주) 제조]를 이용하여 측정하였다.The specific surface area of the lithium manganese iron lithium phosphate particles according to the present invention was measured by using MONOSORB (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.) after drying and degassing the sample under nitrogen gas at 120 ° C for 45 minutes.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 응집 입자의 입자 직경은 레이저 회절·산란형 입도 분포계인 헬로스(HELOS)[(주)닛본 레이저 제조]를 이용하여, 건식법으로 메디안 직경 D50을 측정하였다.Particle size of the aggregated particles of the phosphoric acid manganese lithium iron particle powder according to the invention a laser diffraction-scattering type particle size distribution sealed Hello's (HELOS) using [(weeks) available from Nippon Laser manufactured, measuring the median diameter D 50 to the dry process Respectively.

탄소, 황량은 에미아(EMIA)-820[(주)호리바 세이사꾸쇼 제조]을 이용하여 연소로에서 산소 기류 중에서 연소시켜 정량화하였다.Carbon and sulfur content were quantified by combustion in an oxygen stream in a combustion furnace using EMIA-820 (manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd.).

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 압축 성형체 밀도는 13 mmφ의 지그로 1.5 t/cm2로 압분했을 때의 압축 성형체의 중량과 부피로부터 산출하였다. 또한, 상기 압축 성형체를 이용하여 2 단자법에 의해 분체 전기 저항률을 측정하였다.The compacted body density of lithium manganese iron lithium phosphate powder according to the present invention was calculated from the weight and volume of the compacted body when compacted to 1.5 t / cm 2 with a jig of 13 mmφ. Further, the powder electrical resistivity was measured by the two-terminal method using the above-mentioned compression-molded article.

본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말의 충방전에 따른 입자 직경의 변화의 평가로서, NO2BF4에 의한 화학 산화에 의해 Li가 탈리한 의사 충전 상태를 만들어 내어, 화학 산화 전후의 일차 입자 직경의 변화율을 계산하였다.As a result of evaluating the change of particle diameter according to charging / discharging of lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention, a positively charged state in which Li is eliminated by chemical oxidation by NO 2 BF 4 is produced, The rate of change of diameter was calculated.

아세토니트릴 용매 중에서, 인산망간철리튬 입자 분말에 상기 입자 분말의 Li에 대하여 2배의 몰수의 NO2BF4를 첨가하고, 1일 방치하여 화학 산화시키고, 아세토니트릴로 세정하여 Li를 모두 제거한 입자 분말을 얻었다. 화학 산화 전후의 입자 분말에 대하여, 히타치 제조 S-4800형의 주사형 전자 현미경(SEM)으로 얻어지는 SEM 사진에 의해 일차 입자 직경을 측정하고, 화학 산화 전후에서의 일차 입자 직경의 변화율을 계산하였다.In the acetonitrile solvent, NO 2 BF 4 having a molar number twice as high as Li of the above-mentioned particle powder was added to the lithium manganese phosphate lithium particle powder, allowed to stand for one day for chemical oxidation, washed with acetonitrile, Powder was obtained. The particle powders before and after the chemical oxidation were measured by SEM photographs obtained with a scanning electron microscope (SEM) of S-4800 type Hitachi, Ltd., and the primary particle diameters were measured, and the rate of change of the primary particle diameter before and after chemical oxidation was calculated.

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 이용하여 CR2032형 코인셀에 의한 이차 전지 특성을 평가하였다.The characteristics of the secondary battery by the CR2032 type coin cell were evaluated using olivine-type lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention.

도전재로서 아세틸렌 블랙, 결합제로서 N-메틸피롤리돈(간토 가가꾸(주) 제조)에 용해시킨 중합도 54만의 폴리불화비닐리덴(알드리치(Aldrich) 제조)을 혼합하여, 정극 활성 물질:아세틸렌 블랙:PVDF=88:4:8 중량%가 되도록 정극재 슬러리를 조정하고, 닥터 블레이드로 Al 집전체 상에 도포하여, 120℃, 10분간 공기 중에서 건조시키고, 건조한 시트를 3 t/cm2로 가압하여 정극 시트를 제작하였다.Polyvinylidene fluoride (manufactured by Aldrich) having a degree of polymerization of 460,000 and dissolved in N-methylpyrrolidone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a binder was mixed with acetylene black as a conductive material and acetylene black : PVDF = 88: 4: 8 and adjusts the positive electrode material slurry so that the% by weight of a doctor blade is applied to the whole phase Al house, 120 ℃, and dried in 10 minutes in air, pressurized to 3 t / cm 2 dry sheet To prepare a positive electrode sheet.

2 cm2로 펀칭한 정극 시트, 17 mmφ로 펀칭한 두께 0.15 mm Li 부극, 19 mmφ로 세퍼레이터(셀가드 #2400), 1 mol/l의 LiPF6을 용해시킨 EC와 DEC(부피비 3:7)로 혼합한 전해액(키시다 가가꾸 제조)을 이용하여 CR22032형 코인셀((주)호우센 제조)을 제작하였다.2, the separator as a positive electrode sheet thickness punched as a 17 mmφ 0.15 mm Li negative electrode, 19 mmφ punching in cm 2 (cell guard # 2400), 1 mol / l of LiPF EC dissolving 6 and DEC (volume ratio 3: 7) (Manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used to prepare a CR22032 type coin cell (manufactured by Hussen Co., Ltd.).

본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용한 비수전해질 이차 전지의 충방전 특성은 실온에 있어서 C/10, 1C, 5C에서의 방전 용량을 측정하여 평가하였다. 여기서, C/10이란 10 시간이고, 1C란 1 시간이고, 5C란 1/5 시간이고, LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 이론 용량 170 mAh/g의 전류가 흐르도록 고정한 전류값이다. C의 계수가 높아질수록 높은 전류 부하 특성을 의미한다. 또한, 충전과 방전시의 전압 범위는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명에 있어서 2.0 내지 4.5V 사이에서 행하였다.The charge and discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery using olivine-type lithium iron phosphate powder as the positive electrode active material according to the present invention were evaluated by measuring the discharge capacity at C / 10, 1C and 5C at room temperature. Here, C / 10 is 10 hours, 1C is 1 hour, 5C is 1/5 hours, and a theoretical capacity of 170 mAh / g of LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) It is a fixed current value. The higher the coefficient of C, the higher the current load characteristic. The voltage range at the time of charging and discharging is not particularly limited, but is set between 2.0 V and 4.5 V in the present invention.

[실시예 1][Example 1]

MnSO4, H3PO4, NH4OH의 용액을 혼합하고, 실온에서의 중화 반응에 의해 NH4MnPO4를 침전시켰다. 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정한 후, LiOH·H2O, FeSO4, H3PO4, 및 아스코르브산의 용액을 가하고, 표 1에 기재된 원료 투입비로 조정된 수계 슬러리를 얻었다.A solution of MnSO 4 , H 3 PO 4 and NH 4 OH was mixed and NH 4 MnPO 4 was precipitated by neutralization reaction at room temperature. The precipitate was separated by filtration, washed with pure water, and then a solution of LiOH.H 2 O, FeSO 4 , H 3 PO 4 , and ascorbic acid was added to obtain an aqueous slurry adjusted to the feed ratio shown in Table 1.

상기 슬러리를 볼밀로 혼합하고, 응집 입자를 분쇄하여 입도를 조정하였다. 조정 후의 슬러리는 pH=11, 응집 입자의 메디안 직경은 D50=5.0 μm, 여과 분별 후의 응집 입자의 주 결정상은 NH4MnPO4였다(제1 공정).The slurry was mixed with a ball mill, and the aggregated particles were pulverized to adjust the particle size. The adjusted slurry had pH = 11, the median diameter of the aggregated particles was D 50 = 5.0 μm, and the main crystalline phase of the aggregated particles after filtration was NH 4 MnPO 4 (the first step).

상기 슬러리를 180℃에서 3시간 수열 처리하고, 얻어진 화합물을 여과 분별하여 순수로 세정하고, 70℃에서 밤새 건조하였다. 얻어진 건조 분말은 XRD 패턴의 리트벨트 해석으로부터, LiMn1 - xFexPO4의 생성률이 95%이고, 올리빈형 구조 이외의 불순물 결정상으로서 Li3PO4가 5 중량% 존재하는 것이 확인되었다. 또한, 결정자 크기는 쉐러의 식으로부터 70 nm였다. 또한, 건조 분말 중의 불순물 황의 함유량은 0.1 중량% 이하였다(제2 공정).The slurry was hydrothermally treated at 180 ° C for 3 hours, and the obtained compound was filtered, washed with pure water and dried at 70 ° C overnight. From the Rietveld analysis of the obtained XRD pattern, it was confirmed that the yield ratio of LiMn 1 - x Fe x PO 4 was 95%, and Li 3 PO 4 was present in an amount of 5 wt% as an impurity crystalline phase other than the olivine structure. In addition, the crystallite size was 70 nm from Scherr's equation. The content of the impurity sulfur in the dried powder was 0.1 wt% or less (the second step).

조성비 조정을 위해, 상기 건조 분말에 미세한 (NH4)H2PO4를 첨가하였다. 조정 후의 분말의 조성은 ICP를 이용하여 분석한 바, Li:Mn:Fe:P=1.01:0.80:0.20:1.00(몰비)였다.To adjust the composition ratio, fine (NH 4 ) H 2 PO 4 was added to the dried powder. The composition of the powder after the adjustment was analyzed using ICP to find that Li: Mn: Fe: P = 1.01: 0.80: 0.20: 1.00 (molar ratio).

얻어진 건조 분말에 대하여 10 중량%의 자당을 마노 유발로 혼합하고, 순수를 미량 첨가하고, 헨셀 믹서로 응집 입자 직경을 조정하여 전구체 분말을 얻었다(제3 공정).10% by weight of sucrose was mixed with agate, and a small amount of pure water was added to the obtained dry powder, and the agglomerated particle diameter was adjusted with a Henschel mixer to obtain a precursor powder (the third step).

제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을 알루미나제 도가니에 넣고, 650℃에서 5 시간, 질소 분위기 하에서 소성하였다. 승온 속도를 200℃/hr, N2 가스 유량을 1 L/분으로 하였다(제4 공정).The precursor powder obtained in the third step was placed in an alumina crucible and calcined at 650 DEG C for 5 hours under a nitrogen atmosphere. The temperature raising rate was 200 ° C / hr, and the N 2 gas flow rate was 1 L / min (fourth step).

얻어진 분말은 올리빈형 구조를 갖는 인산망간철리튬 입자 분말이고, 그의 조성비는 제3 공정에서 조정한 Li, Mn, Fe, P의 조성비와 동일하였다.The obtained powder was a lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure and its composition ratio was the same as the composition ratio of Li, Mn, Fe and P adjusted in the third step.

도 1에 얻어진 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 SEM 사진(이차 전자상)을 나타낸다. 또한, 표 1에 제1 공정의 제조 조건과 얻어진 슬러리의 특성을, 표 2에 제2 공정에서의 분말의 특성과 제3 공정의 제조 조건을, 표 3에 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말의 분체 특성을, 표 4 및 도 2에 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말을 정극화하여 코인셀로 평가한 전지 특성을 나타낸다.(Secondary electron image) of the lithium iron phosphate manganese iron particle powder having the olivine structure obtained in Fig. Table 2 shows the production conditions of the first step and the characteristics of the obtained slurry. Table 2 shows the characteristics of the powders in the second step and the production conditions of the third step, The characteristics of the battery are shown in Table 4 and FIG. 2, in which the lithium manganese phosphate lithium particle powder is positive-electrodeized and evaluated as a coin cell.

또한, 화학 산화에 의한 탈 Li 전후의 일차 입자 크기의 변화율은 10% 정도였다.The rate of change of the primary particle size before and after the removal of Li by chemical oxidation was about 10%.

[실시예 2][Example 2]

원료 투입비를 표 1과 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the feedstock charge ratio was changed as shown in Table 1.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 NH4MnPO4에 Fe3(PO4)2·8H2O, Li3PO4 및 LiOH·H2O의 용액을 가하고, 원료 투입비를 표 1과 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수계 슬러리를 얻었다. 이후, 수열 반응 후의 슬러리에 제3 공정에서의 유기물로서 PVA를 첨가하고, 증발 건고한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.Except that a solution of Fe 3 (PO 4 ) 2 .8H 2 O, Li 3 PO 4, and LiOH 占2 2 O was added to NH 4 MnPO 4 obtained in the same manner as in Example 1, and the feed ratio was changed as shown in Table 1 An aqueous slurry was obtained in the same manner as in Example 1. Thereafter, PVA was added as an organic substance in the third step to the slurry after the hydrothermal reaction, and the same treatment as in Example 1 was conducted except that the PVA was evaporated and dried.

[실시예 4][Example 4]

MnSO4, FeSO4, H3PO4, NH4OH의 용액을 혼합하고, 실온에서의 중화 반응에 의해 NH4Mn0.7Fe0.3PO4를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정한 후, LiOH·H2O, H3PO4, 및 자당을 가하여, 표 1에 기재된 원료 투입비로 조정된 수계 슬러리를 얻었다. 이후, 제3 공정에서의 유기물로서 폴리에틸렌과 스테아르산을 합계 15 중량% 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.MnSO 4 , FeSO 4 , H 3 PO 4 and NH 4 OH were mixed and NH 4 Mn 0.7 Fe 0.3 PO 4 was precipitated by neutralization reaction at room temperature. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with pure water, and then LiOH.H 2 O, H 3 PO 4 and sucrose were added to obtain an aqueous slurry adjusted to the feed ratio shown in Table 1. Thereafter, the same procedures as in Example 1 were conducted except that polyethylene and stearic acid were used in an amount of 15 wt% in total as organic materials in the third step.

[실시예 5][Example 5]

MnSO4와 Na2CO3의 용액을 혼합하고, 실온에서의 중화 반응에 의해 MnCO3를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정한 후, H3PO4를 가하고, HMnPO4를 침전시켰다. 이후, 원료 투입비를 표 1과 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.A solution of MnSO 4 and Na 2 CO 3 was mixed, and MnCO 3 was precipitated by neutralization at room temperature. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with pure water, and then H 3 PO 4 was added to precipitate HMnPO 4 . Thereafter, the same process as in Example 1 was performed except that the raw material input ratio was changed as shown in Table 1.

[실시예 6][Example 6]

MnSO4, FeSO4, Na2CO3의 용액을 혼합하고, 실온에서의 중화 반응에 의해 HMn0.9Fe0.1CO3를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정한 후, H3PO4의 용액을 가하고, HMn0 .9Fe0 .1PO4를 침전시켰다. 이후, 원료 투입비를 표 1과 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.MnSO 4 , FeSO 4 and Na 2 CO 3 were mixed, and HMn 0.9 Fe 0.1 CO 3 was precipitated by neutralization reaction at room temperature. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with pure water, and then a solution of H 3 PO 4 was added to precipitate HMn 0 .9 Fe 0 .1 PO 4 . Thereafter, the same process as in Example 1 was performed except that the raw material input ratio was changed as shown in Table 1.

[실시예 7][Example 7]

원료 투입비를 표 1과 같이 바꾸고, 제3 공정에서의 유기물로서 자당과 카본 블랙을 합계 20 중량% 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.The raw material charging ratio was changed as shown in Table 1, and the same treatment as in Example 1 was carried out except that the total amount of sucrose and carbon black was 20 wt% as the organic substances in the third step.

[비교예 1][Comparative Example 1]

MnSO4, H3PO4, NH4OH의 용액을 혼합하고, 실온에서의 중화 반응에 의해 NH4MnPO4를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정한 후, LiOH·H2O 및 아스코르브산의 용액을 가하여, 표 1에 기재된 원료 투입비로 조정된 수계 슬러리를 얻었다. 슬러리의 응집 입자의 입도를 조정하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일하게 처리하였다.A solution of MnSO 4 , H 3 PO 4 and NH 4 OH was mixed and NH 4 MnPO 4 was precipitated by neutralization reaction at room temperature. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with pure water, and then a solution of LiOH.H 2 O and ascorbic acid was added to obtain an aqueous slurry adjusted to the feed ratio shown in Table 1. The procedure of Example 1 was repeated except that the particle size of the agglomerated particles of the slurry was not adjusted.

제1 공정에 있어서, 슬러리의 응집 입자의 분쇄를 행하지 않았기 때문에, 응집 입자의 메디안 직경 D50은 16 μm로 크고, 수열 처리 후에 얻어진 화합물의 올리빈형 구조의 LiMnPO4의 생성률은 71 중량%로 낮았다. 소성하여 얻어진 인산망간리튬 입자 분말에 있어서도 불순물 결정상인 Li3PO4가 7 중량% 존재하여, 전지 특성이 악화되었다.In the first step, since the agglomerated particles of the slurry were not pulverized, the median diameter D 50 of the agglomerated particles was as large as 16 μm, and the yield of LiMnPO 4 of the olivine structure of the compound obtained after the hydrothermal treatment was as low as 71% by weight . In the lithium manganese phosphate powder obtained by firing, 7 wt% of Li 3 PO 4 , which is an impurity crystal phase, was present and the battery characteristics deteriorated.

[비교예 2][Comparative Example 2]

MnSO4, FeSO4, H3PO4, LiOH·H2O의 용액을 혼합하여, 실온에서의 중화 반응에 의해 얻어진 침전물을 포함하는, 표 1에 기재된 원료 투입비로 조정된 수계 슬러리를 얻었다. 상기 슬러리를 볼밀에서 혼합하고, 응집 입자를 분쇄하여 입도를 조정한 후, 180℃, 3시간 수열 처리하고, 얻어진 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정하고, 70℃에서 하룻밤 건조하였다. 이후, 실시예 1과 동일하게 처리하였다. 얻어진 건조 분말의 결정자 크기는 260 nm로 크고, 또한 건조 분말 중의 불순물 황은 0.12 중량%였다. 소성하여 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말은 황 함유량과 결정자 크기가 크고, 전지 특성이 불량하였다.MnSO 4 , FeSO 4 , H 3 PO 4 and LiOH · H 2 O were mixed to obtain an aqueous slurry adjusted to the feed ratio shown in Table 1, containing the precipitate obtained by the neutralization reaction at room temperature. The slurry was mixed in a ball mill, the agglomerated particles were pulverized to adjust the particle size, and then heat treated at 180 ° C for 3 hours. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with pure water and dried overnight at 70 ° C. Thereafter, treatment was carried out in the same manner as in Example 1. The crystallite size of the obtained dried powder was as large as 260 nm, and the impurity sulfur in the dried powder was 0.12% by weight. The lithium manganese iron lithium particle powder obtained by firing had a large sulfur content and crystallite size, and had poor battery characteristics.

[비교예 3][Comparative Example 3]

실시예 2의 제3 공정에 있어서 유기물인 자당량을 1 중량%로 한 것 외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 하였다. 소성하여 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말은 조대 입자로서, 전기 저항이 높고, 전지 특성은 불량하였다.In the third step of Example 2, a treatment was carried out in the same manner as in Example 2 except that the organic equivalent of the organic material was 1 wt%. The lithium manganese iron phosphate powder obtained by firing was coarse particles with high electrical resistance and poor battery characteristics.

[비교예 4][Comparative Example 4]

Li, Mn, P의 비가 1:1:1이 되도록 Li2CO3, MnCO3, (NH4)H2PO4를 혼합하고, 추가로 PVA를 첨가한 에탄올과 물을 포함하는 혼합 용매 중, 볼밀에서 분쇄, 혼합한 후, 얻어진 화합물을 여과 분별하여 공기 중 700℃에서 2시간 동안 소성하여, 인산망간리튬 입자 분말을 얻었다. 얻어진 인산망간리튬 입자 분말은 조대 입자로서, 전기 저항이 높고, 전지 특성은 불량하였다.Li 2 CO 3 , MnCO 3 and (NH 4 ) H 2 PO 4 are mixed so that the ratio of Li, Mn and P is 1: 1: 1, and further, in a mixed solvent containing ethanol and water to which PVA is added, The mixture was pulverized and mixed in a ball mill, and the resulting compound was filtered and calcined in air at 700 ° C for 2 hours to obtain a lithium manganese phosphate powder. The obtained lithium manganese phosphate powder was coarse particles having high electrical resistance and poor battery characteristics.

도 3에 얻어진 인산망간리튬 입자 분말의 SEM 사진을, 또한 화학 산화에 의해 Li를 탈리했을 때의 SEM 사진을 도 4에, XRD 패턴의 리트벨트 해석 결과를 도 5에 나타낸다. 화학 산화에 의해, LiMnPO4가 미세한 MnPO4로 변화한 것을 확인하였다.SEM photographs of the lithium manganese phosphate particles powder obtained in FIG. 3 and SEM photographs of Li removed by chemical oxidation are shown in FIG. 4, and Rietveld analysis results of the XRD pattern are shown in FIG. , It was confirmed that a change in the LiMnPO 4 with fine MnPO 4 by chemical oxidation.

[비교예 5][Comparative Example 5]

실시예 3과 동일하게 하여 수계 슬러리를 얻었다. 제2 공정의 수열 반응을 행하지 않고, 상기 슬러리 중의 침전물을 여과 분별하여 순수로 세정하고, 70℃에서 하룻밤 건조하였다. 이후, 실시예 1과 동일하게 처리를 하였다. 소성하여 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말은 불순물 결정상인 Li3PO4를 많이 포함하고, 전지 특성은 불량하였다.An aqueous slurry was obtained in the same manner as in Example 3. The hydrothermal reaction in the second step was not carried out, and the precipitate in the slurry was separated by filtration, washed with pure water, and dried overnight at 70 ° C. Thereafter, treatment was carried out in the same manner as in Example 1. The lithium manganese iron lithium particle powder obtained by firing contains a large amount of Li 3 PO 4 which is an impurity crystal phase, and the battery characteristics are poor.

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본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용한 비수전해질 이차 전지는 실온에서의 C/10에서의 방전 용량은 115 mAh/g 이상, 실온에서의 1C에서의 방전 용량은 95 mAh/g 이상, 실온에서의 5C에서의 방전 용량은 80 mAh/g 이상의 특성을 나타내었다.The nonaqueous electrolyte secondary battery using olivine-type lithium iron phosphate powder as the positive electrode active material according to the present invention had a discharge capacity at C / 10 at room temperature of 115 mAh / g or more, discharge capacity at 1 C at room temperature Of 95 mAh / g or more, and a discharging capacity at room temperature of 5 C was 80 mAh / g or more.

또한, 의사 충전 상태를 만들어 내기 위해 Li에 대하여 반의 몰수의 NO2BF4로 화학 산화시키고, Li를 탈리했을 때의 일차 입자 직경은 50 내지 100 nm가 되기 쉽고, 화학 산화시키기 전의 일차 입자 크기가 200 nm 이상인 조대 입자일수록 화학 산화 전후의 일차 입자 직경의 변화율은 높았다.In addition, in order to produce a positively charged state, the primary particle diameter is liable to be 50 to 100 nm when the Li is removed by chemical oxidation with NO 2 BF 4 of half the number of moles of Li, and the primary particle size before chemical oxidation The coarse particles larger than 200 nm showed a higher rate of change of primary particle diameters before and after chemical oxidation.

[실시예 8 내지 15][Examples 8 to 15]

원료 투입비를 표 5와 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 제2 공정에서 얻어진 전구체의 분말에, Li2CO3, MnCO3, FeC2O4, (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4의 미세한 분말을 필요에 따라 첨가하여 볼밀에서 혼합하고, Li, Mn, Fe, P 조성비를 표 5와 같이 조정하였다. 이후, 실시예 1과 동일하게 처리하였다.A raw material tuipbi the precursor powder obtained in the second step in the same manner as in Example 1 except changing, as shown in Table 5, Li 2 CO 3, MnCO 3, FeC 2 O 4, (NH 4) H 2 PO 4, ( NH 4 ) 2 HPO 4 were added as required and mixed in a ball mill. The composition ratios of Li, Mn, Fe and P were adjusted as shown in Table 5. Thereafter, treatment was carried out in the same manner as in Example 1.

얻어진 분말의 주성분은 올리빈형 구조를 갖는 인산망간철리튬 입자 분말이고, 그의 조성비는 제3 공정에서 조정한 Li, Mn, Fe, P의 조성비와 동일하였다.The main component of the obtained powder was a lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure and its composition ratio was the same as the composition ratio of Li, Mn, Fe and P adjusted in the third step.

또한, 표 5에 제1 공정의 제조 조건과 얻어진 슬러리의 특성을, 표 6에 제2 공정에서의 분말의 특성과 제3 공정의 제조 조건을, 표 7 및 표 8에 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말의 분체 특성을, 표 9에 얻어진 인산망간철리튬 입자 분말을 정극화하여 코인셀로 평가한 전지 특성을 나타낸다.Table 5 shows the production conditions of the first step and the characteristics of the obtained slurry, Table 6 shows the characteristics of the powder in the second step and the production conditions of the third step, and the iron lithium manganese phosphate particles The powder characteristics of the powders are shown in Table 9, in which lithium iron phosphate manganese phosphate powder was positive-polished and evaluated as a coin cell.

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본 발명에 따른 올리빈형 구조를 갖는 인산망간철리튬 입자 분말에 있어서, 리튬과 인의 함유량이 Li≥P를 만족시키는 경우에는, 전지 특성을 나쁘게 하는 Mn2P2O7 불순물 결정상의 생성이 억제되는 경향이 보였다.In the lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure according to the present invention, when the content of lithium and phosphorus satisfies Li &gt; P, generation of a Mn 2 P 2 O 7 impurity crystal phase which deteriorates the battery characteristics is suppressed The tendency was seen.

또한, 단위포 부피 VUC(Å3)가 수학식 1에 나타내는 관계에 있는 경우에는, 보다 높은 방전 용량을 나타내고, 전지 성능은 양호한 경향이 있었다. 이것은 작은 단위포 부피를 나타낼수록, Li 부위로의 전이 금속 치환이나 P 및 O의 결손이 적은 올리빈형 구조를 갖는 인산망간철리튬이 얻어지고 있기 때문이라고 추측된다.Further, when the unit cell volume V UC (? 3 ) was in the relationship shown in the formula (1), a higher discharge capacity was exhibited and battery performance tended to be good. This is presumably because the lithium iron phosphate manganese oxide having an olivine structure with less transition metal substitution to Li site and fewer P and O defects is obtained as the small unit cell volume increases.

또한, 본 발명에 따른 올리빈형 구조를 갖는 인산망간철리튬 입자 분말에 있어서, 불순물 결정상은 검출되지 않지만 Li 및 P이 이론상의 화학 양론비로부터 어긋나 존재하는 경우에는, 잉여의 Li나 P은 이온 전도성의 비정질상을 형성하여, 전지 특성에 악영향을 미치지 않는다고 생각된다.Further, in the lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure according to the present invention, no impurity crystalline phase is detected, but when Li and P are out of the theoretical stoichiometric ratio, excess Li and P are ion conductive Amorphous phase is formed, and it is considered that the cell characteristics are not adversely affected.

또한, 본 발명에 따른 인산망간철리튬 입자 분말을 정극화하여 코인셀로 전지 특성을 평가할 때에, 상기 평가 방법에 대하여 도전재의 양을 2배에 늘린 전극을 이용한 코인셀에서는 5C에서의 방전 용량이 10 내지 30% 향상되어, 한층 더 용량 증가가 확인되었다.When the lithium manganese phosphate lithium particle powder according to the present invention is positively polarized to evaluate the battery characteristics with the coin cell, the discharge capacity at 5 C is 10 to 30%, and further increase in capacity was confirmed.

이상의 결과로부터 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법은 과잉량의 원료를 이용하지 않고 거의 등량의 원료를 이용하면 되어, 저비용이고 효율적인 제조 방법이다. 또한, 본 발명에 따른 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말은 고충전성의 정극 시트를 제작하는 것이 가능하고, 이를 이용한 이차 전지는 전류 부하 특성에 있어서도 고용량이 얻어지는 것이 확인되었다.From the above results, it can be concluded that the production method of olivine-type lithium manganese iron lithium particle powder according to the present invention requires almost the same amount of raw materials without using an excessive amount of raw materials, which is a low-cost and efficient manufacturing method. Further, it has been confirmed that a highly-charged positive electrode sheet of olivine-type lithium manganese iron phosphate powder having an olivine structure according to the present invention can be produced, and that a secondary battery using the same has a high capacity in terms of current load characteristics.

<산업상 이용 가능성>&Lt; Industrial applicability >

본 발명은 저비용이고 효율적인 제조 방법으로 제작된 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말을 정극 활성 물질로서 이용함으로써, 부피당의 에너지 밀도가 높고, 고전류 부하 특성에 있어서도 고용량이 얻어지는 비수전해질 이차 전지를 얻을 수 있다.The present invention provides a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high energy density per volume and a high current load characteristic by using an olivine-type lithium iron phosphate lithium particle powder produced by a low-cost and efficient manufacturing method as a positive electrode active material .

Claims (9)

올리빈형 구조의 인산망간철리튬 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5) 입자 분말의 제조 방법이며, 원료로서 Li 화합물, Mn 화합물, Fe 화합물, P 화합물 및 당 또는 유기산을 이용하고, 원료 투입비가 몰비로 0.95≤Li/(Mn+Fe)≤2.0, 0.95≤P/(Mn+Fe)≤1.3이고, (Mn+Fe)에 대하여 1 내지 20 몰%의 당 또는 유기산을 포함하는 혼합 용액의 중화 반응에 의해 pH가 5.5 내지 12.5인 수계 슬러리를 얻는 제1 공정, 제1 공정에서 얻어진 슬러리를 반응 온도 120 내지 220℃에서 수열 처리를 행하고, 얻어지는 화합물의 LiMn1 - xFexPO4(0.05≤x≤0.5)의 생성률이 75 중량% 이상이며, 결정자 크기를 10 내지 250 nm로 한 후, 상기 화합물을 세정하는 제2 공정, 제2 공정에서 얻어진 화합물에 유기물을 3 내지 40 중량% 첨가하여 전구체 분말을 얻는 제3 공정, 제3 공정에서 얻어진 전구체 분말을 산소 농도 0.1% 이하의 불활성 가스 또는 환원성 가스 분위기 하에서, 온도 250 내지 850℃에서 소성하는 제4 공정을 포함하는 올리빈형 구조의 인산망간철리튬 입자 분말의 제조 방법.A method for producing a lithium iron phosphate LiMn 1 - x Fe x PO 4 (0.05? X ? 0.5) particle powder having an olivine structure and comprising a Li compound, a Mn compound, an Fe compound, a P compound and a sugar or an organic acid as raw materials , The raw material charging ratio is in a molar ratio of 0.95? Li / (Mn + Fe)? 2.0, 0.95? P / (Mn + Fe)? 1.3 and 1 to 20 mol% A slurry obtained in the first step and the slurry obtained in the first step is subjected to a hydrothermal treatment at a reaction temperature of 120 to 220 캜 to obtain an aqueous slurry having a pH of 5.5 to 12.5 by neutralization reaction of the mixed solution and to obtain LiMn 1 - x Fe x PO ( 3 ) to ( 4 ) wherein the organic compound is added in an amount of 3 to 40 wt% to the compound obtained in the second step and the second step of washing the compound after the crystallization rate is 10 to 250 nm, % To obtain a precursor powder, and the third step in which the precursor powder obtained in the third step is subjected to oxygen concentration And a fourth step of firing at a temperature of 250 to 850 占 폚 in an inert gas or a reducing gas atmosphere of 0.1% or less. 제1항에 있어서, 제1 공정에 있어서, 슬러리 중의 응집 입자의 메디안 직경이 0.1 내지 10 μm이며, 결정상이 (NH4)Mn1 FeαPO4(0≤α<1) 또는 HMn1 FeβPO4(0≤β<1)인 응집 입자를 포함하는 수계 슬러리를 얻는 제조 방법.The method of claim 1, wherein, in a first step, the median diameter of the aggregated particles in the slurry is from 0.1 to 10 μm, the crystalline (NH 4) Mn 1 -α Fe α PO 4 (0≤α <1) or HMn 1 Fe β PO 4 (0 ≦ β <1). 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 공정에서 이용하는 당 또는 유기산이 자당, 아스코르브산, 및 시트르산 중 적어도 1종인 제조 방법.The production method according to claim 1 or 2, wherein the sugar or organic acid used in the first step is at least one of sucrose, ascorbic acid, and citric acid. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 공정에 있어서, 화합물 중의 황 함유량이 0.1 중량% 이하가 되도록 세정하는 제조 방법.The production method according to claim 1 or 2, wherein in the second step, the sulfur content in the compound is not more than 0.1% by weight. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제3 공정에 있어서, 첨가하는 유기물이 카본 블랙, 유지 화합물, 당 화합물, 및 합성 수지 중 적어도 1종인 제조 방법.The production method according to claim 1 or 2, wherein the organic substance to be added in the third step is at least one of carbon black, a fat compound, a sugar compound, and a synthetic resin. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9318741B2 (en) * 2010-04-28 2016-04-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode active material of power storage device, power storage device, electrically propelled vehicle, and method for manufacturing power storage device
JP2012059570A (en) * 2010-09-09 2012-03-22 Gs Yuasa Corp Cathode active material for lithium secondary battery and method for manufacturing the same
US8980126B2 (en) * 2010-10-08 2015-03-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode material and method for manufacturing power storage device
CA2831747A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Electrode material for secondary battery, method for producing electrode material for secondary battery, and secondary battery
JPWO2012144469A1 (en) * 2011-04-22 2014-07-28 昭和電工株式会社 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery
JP2012229147A (en) * 2011-04-27 2012-11-22 Nichia Corp Olivine-type lithium transition metal oxide, and method of producing the same
US10096821B2 (en) 2011-05-02 2018-10-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lithium secondary battery
JP2013101883A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Hitachi Ltd Positive electrode active material for lithium ion secondary battery
JP5839227B2 (en) 2011-11-10 2016-01-06 トヨタ自動車株式会社 Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP5835612B2 (en) * 2011-12-06 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous secondary battery
JP5853662B2 (en) * 2011-12-15 2016-02-09 株式会社Gsユアサ Method of using nonaqueous electrolyte battery and plug-in hybrid vehicle equipped with nonaqueous electrolyte battery
JP2013175374A (en) * 2012-02-27 2013-09-05 Gs Yuasa Corp Positive electrode active material for secondary battery, active material particle, and positive electrode and secondary battery using those
TW201342697A (en) * 2012-03-30 2013-10-16 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode material
JP5712959B2 (en) * 2012-03-30 2015-05-07 住友金属鉱山株式会社 Precursor of positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery using the precursor
JP2013246936A (en) * 2012-05-24 2013-12-09 Hitachi Ltd Positive-electrode active material for nonaqueous secondary batteries
EP2698346A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-19 Clariant International Ltd. Mixed sulphate containing lithium-manganese-metal phosphate
EP2892091B1 (en) 2012-08-28 2020-10-07 Advanced Lithium Electrochemistry Co., Ltd. Method of producing battery composite material and its precursor
JP6143216B2 (en) * 2012-08-29 2017-06-07 株式会社デンソー Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6260535B2 (en) * 2012-08-31 2018-01-17 戸田工業株式会社 Method for producing carbon composite lithium manganese iron phosphate particle powder, and method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery using the particle powder
CN103708434B (en) * 2012-10-09 2017-10-17 上海交通大学 LiFePO 4 material and preparation method thereof
KR101498971B1 (en) * 2012-10-17 2015-03-04 한화케미칼 주식회사 Novel method for preparing olivine type electrode material using formic acid derivative
EP2874227B1 (en) * 2012-11-21 2017-09-06 LG Chem, Ltd. Lithium secondary battery
US9660266B2 (en) 2012-11-21 2017-05-23 Lg Chem, Ltd. Lithium secondary battery
WO2014098933A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Dow Global Technologies Llc Method for making lithium transition metal olivines using water/cosolvent mixtures
JP2014216240A (en) * 2013-04-26 2014-11-17 住友大阪セメント株式会社 Electrode active material and electrode material, electrode, lithium ion battery, and method for producing electrode material
JP5783295B2 (en) * 2013-04-30 2015-09-24 住友大阪セメント株式会社 Electrode material, paste, electrode plate and lithium ion battery
CA2911518C (en) * 2013-05-08 2019-01-08 Advanced Lithium Electrochemistry Co., Ltd. Preparation method of battery composite material and precursor thereof
EP2996179A4 (en) * 2013-05-08 2017-01-18 Advanced Lithium Electrochemistry Co., Ltd. Battery composite material and preparation method of precursor thereof
KR101631736B1 (en) * 2013-08-01 2016-06-17 주식회사 엘지화학 Lithium manganese phosphate based anode active material, preparation method thereof, and lithium secondary battery or hybrid capacitor comprising the same
JP5798606B2 (en) * 2013-10-07 2015-10-21 太平洋セメント株式会社 Method for producing lithium manganese phosphate positive electrode active material
KR101925041B1 (en) * 2013-11-14 2018-12-04 주식회사 엘지화학 Cathode Active Material and Lithium Secondary Battery
JP5836461B1 (en) * 2014-09-29 2015-12-24 太平洋セメント株式会社 Positive electrode material for lithium secondary battery
JP5892270B1 (en) * 2015-01-30 2016-03-23 住友大阪セメント株式会社 Method for producing positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery
JP6341516B2 (en) * 2015-02-09 2018-06-13 株式会社三井E&Sホールディングス Method for producing positive electrode material for lithium secondary battery
JP2015143189A (en) * 2015-04-23 2015-08-06 日亜化学工業株式会社 Olivine-type lithium transition metal oxide and manufacturing method therefor
CN105226245B (en) * 2015-08-27 2018-03-09 青海泰丰先行锂能科技有限公司 A kind of anode material for lithium-ion batteries and preparation method thereof
JP2018041683A (en) * 2016-09-09 2018-03-15 太平洋セメント株式会社 Method for manufacturing olivine type lithium phosphate-based positive electrode material
TWI625888B (en) * 2017-07-14 2018-06-01 Hcm Co Ltd Lithium iron manganese phosphate particles, lithium iron manganese phosphate powder and preparation method thereof
JP6527201B2 (en) * 2017-09-08 2019-06-05 太平洋セメント株式会社 Method of manufacturing positive electrode active material complex for lithium ion secondary battery
JP6501014B1 (en) * 2018-03-13 2019-04-17 住友大阪セメント株式会社 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
CN108408709B (en) * 2018-03-30 2021-12-14 南阳逢源新能源科技有限公司 Preparation process of pollution-free low-cost lithium manganese iron phosphate crystal material
JP6627932B1 (en) * 2018-08-21 2020-01-08 住友大阪セメント株式会社 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
KR20230164546A (en) * 2022-05-25 2023-12-04 후베이 알티 어드밴스드 머터리얼스 그룹 컴퍼니 리미티드 Preparation method of high-safety high-capacity lithium manganese iron phosphate
WO2024054046A1 (en) * 2022-09-06 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Lithium secondary battery
CN116081589B (en) * 2022-10-12 2024-03-29 北京钠谛科技有限公司 Lithium-rich lithium iron manganese phosphate material and preparation method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008077448A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Umicore SYNTHESIS OF CRYSTALLINE NANOMETRIC LiFeMPO4
KR101401836B1 (en) * 2006-12-22 2014-05-29 썽뜨르 나쇼날르 드 라 르쉐르쉐 씨엉띠삐끄 SYNTHESIS OF CRYSTALLINE NANOMETRIC LiFeMPO4
CN101980956A (en) * 2008-03-31 2011-02-23 户田工业株式会社 Lithium iron phosphate powder manufacturing method, olivine structured lithium iron phosphate powder, cathode sheet using said lithium iron phosphate powder, and non-aqueous solvent secondary battery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 8559~8563*

Also Published As

Publication number Publication date
CN102781827A (en) 2012-11-14
JP5817963B2 (en) 2015-11-18
WO2011115211A1 (en) 2011-09-22
JP2011213587A (en) 2011-10-27
CN102781827B (en) 2016-05-04
KR20130057414A (en) 2013-05-31

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