KR101819045B1 - 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 리튬염과 망간염에 니켈염을 도핑함으로써, 에너지저장용량이 크고 고전압 출력이 가능한 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 리튬염과 망간염에 니켈염을 도핑함으로써, 에너지저장용량이 크고 고전압 출력이 가능한 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터에 관한 것이다.
에너지밀도 및 작동전압이 낮고, 용량이 적은 리튬이온전지를 대체하기 위해 출력이 높으면서도 에너지 밀도가 높은 슈퍼 커패시터 개발 요구가 커지고 있다.
슈퍼 커패시터는 대용량의 전기를 빠르게 저장하고 꺼내어 사용할 수 있어 순간적으로 고출력을 낼 수 있다는 장점이 있다. 아울러, 이차전지보다 100배 이상의 고출력이며 반영구적으로 사용이 가능해 휴대전화, 디지털카메라의 플래시, 하이브리드 자동차 등 응용분야가 다양하다.
또한, 슈퍼 커패시터는 석유를 대체해 이산화탄소 배출이 없는 친환경 청정 대체에너지인 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생에너지 저장장치로 중요도를 갖는다.
나아가, 슈퍼 커패시터의 종류에는 전기이중층 커패시터(EDLS), 의사 커패시터(Pseudo capacitor) 및 하이브리드 커패시터(Hybrid capacitor)가 있다. 충방전시간, 에너지밀도, 출력밀도 및 사이클 회수면에서 전해콘덴서와 리튬이차전지의 중간적 특성을 가진다. 따라서 고출력, 장수명 특성을 부각시켜 펄스부하 흡수전원, 파워전원, 리튬이차전지와의 혼용에 의한 파워보조전원 등으로 응용될 수 있다.
그 중 의사 커패시터는 수계전해액에서의 프로톤에 의한 금속산화물 또는 폴리머 활물질에서의 레독스 반응을 이용하는 커패시터로, 현재 활발하게 연구되고 있는 의사 캐패시터의 양극 활물질로서 LiNiO2, LiCoxNi1 - xO2, LiMn2O4 등을 들 수 있다.
그러나, LiCoxNi1 - xO2는 코발트원이 희소하며, 또 고가여서 실제 대량 생산 등의 문제가 있고, 충전 상태에서는 매우 불안정해져 발화할 우려가 있기 때문에 안전성이 큰 문제가 되고 있다. 또한, LiNiO2는 열적 안정성이 불안정하며, LiMn2O4는 작동 전압 및 가역용량이 낮은 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, LiNiMnO2를 효과적으로 제조 및 합성하기 위한 다양한 방법 및 연구들이 진행되고 있으나, 이러한 기존의 방법 및 연구만으로는 효율적으로 LiNiMnO2를 제조하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서 본 발명자들은 기존의 고상합성법을 보다 개량하여 의사 커패시터에 적용될 수 있는 LiNiMnO2를 보다 효율적으로 제조할 수 있는 본 발명을 고안하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 리튬염과 망간염에 니켈염을 도핑한 후, 고상합성법에 의해 합성된 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질을 제공하고자 한다.
또한, 스피넬상 구조를 가지며 리튬-니켈-망간 산화물인 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4을 양극 활물질로 포함하는 의사 커패시터를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 양극 활물질 제조 방법은 리튬염 및 망간염을 혼합하여 준비하는 단계; 혼합된 상기 리튬염 및 상기 망간염에 니켈염을 도핑하는 단계; 상기 니켈염이 도핑된 상기 리튬염 및 상기 망간염을 습식 분쇄 및 혼합하여 혼합염을 생성하는 단계; 상기 혼합염을 분무 건조하여 금속 분말을 생성하는 단계; 상기 금속 분말을 소성하는 단계; 및 소성된 상기 금속 분말의 입자를 분류 및 건조하여 양극 활물질을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 리튬염은, Li(OH), Li2O, LiCO3, LiNO3, Li2SO4, LiNO3, 및 CH3COOLi 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 망간염은, Mn(OH)2, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn00H, MnCo3, Mn(NO3)2, MnSO4, Mn(NO3)2 및 Mn(CO2CH3)2 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 니켈염은, Ni(OH)2, NiO, NiOOH, NiCO3, Ni(NO3)2, NiSO4, NiC2O4, Ni(NO3)2, Ni(CO2CH3)2, NiO-W, NiO-B 및 NiO-G 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 양극 활물질의 입자 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 것을 분류하여 포집할 수 있다.
또한, 상기 양극 활물질은 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 양극 활물질은 상술한 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 상기 양극 활물질은, 스피넬상 구조를 가지며 리튬-니켈-망간 산화물인 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 의사 커패시터는 상술한 제조 방법에 의해 제조된 LiNi0.5Mn1.5O4를 양극 활물질로 포함할 수 있다.
또한, 상기 의사 커패시터는, 4.5V 내지 5.0V의 전압에서 작동되고, 100mAh/g 내지 150mAh/g의 용량을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터는 리튬염 및 망간염에 니켈염을 도핑시킨 후, 습식 분쇄 및 혼합을 통해 고상 합성함으로써, 공정이 복잡하지 않고 간단하며 비용이 적게들어 경제적인 효과가 있다. 또한, 열처리 과정 및 시간을 단축하여 보다 신속하게 리튬-니켈-망간 산화물인 양극 활물질을 제조할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 의사 커패시터의 양극 활물질이 스피넬상 구조를 가지며 리튬-니켈-망간 산화물인 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4로 이루어짐으로써, 4.8V의 높은 작동전압에서 동작가능하고, 120mAh/g의 대용량을 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 활물질 제조 방법 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3는 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 8은 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 9는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 10은 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 11은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 12는 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 13은 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 14는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 15는 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 16은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3는 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 8은 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 9는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 10은 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 11은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다.
도 12는 실시예 1에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 13은 실시예 2에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 14는 실시예 3에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 15는 실시예 4에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 16은 실시예 5에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 활물질 제조 방법과 이의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질 및 의사 커패시터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
도 1은 양극 활물질 제조 방법의 순서도로, 리튬염 및 망간염을 혼합하여 준비하는 단계(S100), 혼합된 리튬염 및 망간염에 니켈염을 도핑하는 단계(S200), 니켈염이 도핑된 리튬염 및 망간염을 습식 분쇄 및 혼합하여 혼합염을 생성하는 단계(S300), 혼합염을 분무 건조하여 금속 분말을 생성하는 단계(S400), 금속 분말을 소성하는 단계(S500) 및 소성된 금속 분말의 입자를 분류 및 건조하여 양극 활물질을 생성하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
리튬염 및 망간염을 혼합하여 준비하는 단계(S100)는 양극 활물질의 기초가 되는 리튬염료와 망간염료를 준비하는 단계이다. 여기서, 리튬염은 Li(OH), Li2O, LiCO3, LiNO3, Li2SO4, LiNO3, 및 CH3COOLi 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, Mn(OH)2, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn00H, MnCo3, Mn(NO3)2, MnSO4, Mn(NO3)2 및 Mn(CO2CH3)2 중 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 리튬염은 Li2CO3로 이루어질 수 있다. 나아가, 망간염은 Mn3O4 및 MnO2 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
혼합된 리튬염 및 망간염에 니켈염을 도핑하는 단계(S200)는 리튬염과 망간염이 혼합됨으로써 생성된 결정의 물성을 변화시키기 위해 니켈염을 첨가하는 단계로, Ni(OH)2, NiO, NiOOH, NiCO3, Ni(NO3)2, NiSO4, NiC2O4, Ni(NO3)2, Ni(CO2CH3)2, NiO-W, NiO-B 및 NiO-G 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 NiO-W, NiO-B 및 NiO-G 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
아울러, 니켈염을 도핑함으로써, 리튬염과 망간염 혼합물의 구조적 불안정성을 보완함과 동시에 리튬염, 망간염 및 니켈염 서로간의 상호 작용에 의해 상승효과가 발휘될 수 있다. 또한, 상승효과에 의해 우수한 방전 용량을 가질 수 있으며, 고용량 특성을 충분히 발휘할 수 있어서 더욱 효과적일 수 있다.
니켈염이 도핑된 리튬염 및 망간염을 습식 분쇄 및 혼합하여 혼합염을 생성하는 단계(S300)는 고체상은 반응력이 낮기 때문에 습식 분쇄를 통해 니켈염이 도핑된 리튬염 및 망간염의 표면적을 증가시키는 단계로, 볼 밀, 로드 밀, 진동식 밀, 원심 충격 밀, 비드 밀 및 마멸(attrition) 밀 중 어느 하나를 이용하여 니켈염이 도핑된 리튬염 및 망간염이 습식 분쇄 및 습식 혼합될 수 있다. 이 때, 니켈염이 도핑된 리튬염 및 망간염은 비드 밀(Bead mill)으로 습식 분쇄 및 혼합하는 것이 바람직하며, 비드 밀은 수직형, 수평형 및 바스켓 샌드 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
아울러, 습식 분쇄는 나노사이즈 분쇄가 가능하며, 미세분쇄 효율이 건식 분쇄보다 높은것에 유의한다.
혼합염을 분무 건조하여 금속 분말을 생성하는 단계(S400)는 습식 분쇄를 통하여 제조된 액상의 분쇄물을 분말화하는 단계로, 열풍건조법, 분무건조법, 동결건조법 및 가열건조법 중 어느 하나에 의해 상기 혼합염을 분말화할 수 있다. 바람직하게는 분무건조법을 이용할 수 있다.
나아가, 분무건조법은 분말을 제조할 수 있는 기술 중 하나로 나노캡슐(nanocapsule)을 제조하는 방법이다. 이에 따라 혼합염은 일정하고 미세한 크기의 액적이 일정한 유속으로 분무될 수 있다. 이 때 분무되는 온도는 100℃ 내지 200℃ 범위의 고온이고, 분무되는 액적의 크기는 0.1 내지 40.0㎛의 범위의 크기가 바람직하며, 분무되는 액적의 유속은 10 내지 120cc/min의 범위가 바람직하다.
이 때, 액적의 크기가 40.0㎛이상일 경우, 소성 공정에서의 리튬과의 반응성 저하나 리튬-망간-니켈계 복합 산화물의 1차 입자의 증대에 의한 출력 특성 및 방전 용량의 저하가 일어날 수 있다.
금속 분말을 소성하는 단계(S500)는 금속 분말을 열처리하는 단계로, 열처리퍼니스(Box furnace)에 금속 분말을 삽입 및 고정하고 고온의 에어 및 질소(N2) 가스를 이용하여 금속 분말을 열처리할 수 있다. 이 때, 열처리는 금속 분말의 녹는점에서 약 50 내지 80% 정도의 온도에서 실시할 수 있는데, 200℃ 내지 900℃의 온도에서 1 내지 48시간 동안 실시하는것이 바람직하다.
아울러, 열처리 후에 400℃ 내지 600℃의 온도에서 어닐링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 어닐링은 공기, 산소와 같은 산화 분위기에서 5시간 내지 20시간 동안 수행되는 것을 유의한다. 어닐링을 실시하는 경우 결정이 안정화되고, 이에 따라 이활물질을 이용하여 제조되는 전지의 전기 화학적 특성이 향상될 수 있고, 제조되는 활물질 입자의 크기가 작아질 수 있다.
소성된 금속 분말의 입자를 분류 및 건조하여 양극 활물질을 생성하는 단계(S600)는 금속 분말을 건조하여 용매를 제거하고 필터를 이용하여 필터를 통화하는 분말을 회수하는 단계로, 필터의 크기는 0.1 내지 20.0㎛일 수 있다. 따라서, 양극 활물질의 입자 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛일 수 있다. 또한, 양극 활물질은 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4일 수 있고, LiNi0 . 5Mn1 . 5O4는 스피넬 구조로 이루어져 있을 수 있다.
이 때, 양극 활물질의 입자 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛일 경우, 양극 활물질의 출력 특성이 향상되고, 의사 커패시터 제조 시, 전극으로의 도포 공정의 안정성이 증가하며, 미립의 발생이 최대한 억제되어 전지의 안전성이 증가하는 효과가 있을 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 양극 활물질 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질은 스피넬상 구조를 가지며 리튬-니켈-망간 산화물인 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4일 수 있다.
또한, 상술한 본 발명에 따른 양극 활물질 제조 방법에 의해 제조된 LiNi0.5Mn1.5O4를 양극 활물질로 포함하는 의사 커패시터를 제조할 수 있다.
이 때, 의사 커패시터는 제1 집전체, 제1 전극, 전해액, 분리막, 제2 전극, 제2 집전체 및 케이스로 구성될 수 있고, 제1 집전체, 전해액, 분리막, 제2 집전체 및 케이스는 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이 때, 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 한 전극은 양극에 해당되고, LiNi0.5Mn1.5O4로 구성될 수 있다. 또한, 양극 활물질이 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4로 구성된 의사 커패시터는 4.5V 내지 5.0V의 전압에서 작동되고, 100mAh/g 내지 150mAh/g의 용량을 가질 수 있다.
즉, 전력량/사용 시간을 증가시킬 수 있고 조립전지 제조 시 단전지의 개수를 줄일 수 있으므로 비용을 줄일 수 있다.
<
실시예
1>
Mn3O4와 Li2CO3에 NiO-W를 도핑한 후, 습식 분쇄 및 혼합하여 Li2CO3+NiO-W+Mn3O4 혼합원을 생성한 후 스프레이 건조를 실시 하였다. 건조된 혼합원을 가열하여 금속 분말을 생성한 후, 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 금속 분말을 포집하고 건조하여 양극 활물질을 제조하였다.
<
실시예
2>
Mn3O4와 Li2CO3에 NiO-B를 도핑한 후, 습식 분쇄 및 혼합하여 Li2CO3+NiO-B+Mn3O4 혼합원을 생성한 후 스프레이 건조를 실시 하였다. 건조된 혼합원을 가열하여 금속 분말을 생성한 후, 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 금속 분말을 포집하고 건조하여 양극 활물질을 제조하였다.
<
실시예
3>
Mn3O4와 Li2CO3에 NiO-G를 도핑한 후, 습식 분쇄 및 혼합하여 Li2CO3+NiO-G+Mn3O4 혼합원을 생성한 후 스프레이 건조를 실시 하였다. 건조된 혼합원을 가열하여 금속 분말을 생성한 후, 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 금속 분말을 포집하고 건조하여 양극 활물질을 제조하였다.
<
실시예
4>
MnO2와 Li2CO3에 NiO-B를 도핑한 후, 습식 분쇄 및 혼합하여 Li2CO3+NiO-B+MnO2 혼합원을 생성한 후 스프레이 건조를 실시 하였다. 건조된 혼합원을 가열하여 금속 분말을 생성한 후, 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 금속 분말을 포집하고 건조하여 양극 활물질을 제조하였다.
<
실시예
5>
MnO2와 Li2CO3에 NiO-G를 도핑한 후, 습식 분쇄 및 혼합하여 Li2CO3+NiO-G+MnO2 혼합원을 생성한 후 스프레이 건조를 실시 하였다. 건조된 혼합원을 가열하여 금속 분말을 생성한 후, 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛인 금속 분말을 포집하고 건조하여 양극 활물질을 제조하였다.
도 2 내지 도 6은 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 양극 활물질 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 7 내지 도 11은 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 양극 활물질의 X-선 회절 패턴(XRD)을 보여주는 그래프이다. 또한, 도 12 내지 도 16은 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 전압에 따른 비용량을 보여주는 충방전 그래프이다.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 양극 활물질은 0.1 내지 20.0㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1에서 5로 갈수록 양극 활물질의 크기가 작아지고, 양극 활물질 간 입자 크기가 비슷해지는 것을 알 수 있다.
또한, 니켈염으로 NiO-B를 사용하였을 때, 즉, 실시예 2 및 4의 양극 활물질의 입자 크기가 가장 작고, 밀도가 높은 것을 알 수 있다.
아울러, 도 7 내지 도 11을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 양극 활물질이 동일한 결정상을 갖는 것을 알 수 있다. 여기서 양극 활물질의 결정상은 LiNi0.5Mn1.5O4 단일상인 것이 바람직하다.
도 12 내지 도 16을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 양극 활물질을 포함하는 의사 커패시터의 특성을 평가하기 위하여 전기화학 분석장치를 이용하여 3.4 내지 5.0V의 전위영역 및 0.1C 내지 10C까지 C-rate가 증가함에 따라 나타나는 방전 용량을 측정하였다. 이 때, 실시예 1 및 5의 경우, C-rate의 증가에 따라 충/방전 용량 감소가 10 내지 20mAh/g로 가장 작은 감소량을 나타내고 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특히 청구범위에 기재된 본 밞여의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (10)
- 리튬염 및 망간염을 혼합하여 준비하는 단계;
혼합된 상기 리튬염 및 상기 망간염에 NiO-W, NiO-B 및 NiO-G 중 어느 하나로 이루어지는 니켈염을 도핑하는 단계;
상기 니켈염이 도핑된 상기 리튬염 및 상기 망간염을 습식 분쇄 및 혼합하여 혼합염을 생성하는 단계;
상기 혼합염을 분무 건조하여 금속 분말을 생성하는 단계;
상기 금속 분말을 200℃ 내지 500℃의 온도에서 24시간 내지 48시간 동안 열처리 후, 산화 분위기에서 400℃ 내지 600℃온도에서 어닐링하는 단계; 및
소성된 상기 금속 분말의 입자를 분류 및 건조하여 입자 평균 입경이 0.1 내지 20.0㎛의 LiNi0.5Mn1.5O4 양극 활물질을 생성하는 단계;를 포함하며,
여기서, 상기 분무 건조하여 금속 분말을 생성하는 단계는,
분무되는 온도는 100℃ 내지 200℃범위이며, 분무되는 액적의 크기는 0.1㎛ 내지 40.0㎛의 범위의 크기이고, 그리고, 분무되는 액적의 유속은 10 내지 120cc/min의 범위인 것을 특징으로 하는,
양극 활물질 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 리튬염 및 망간염을 준비하는 단계에서,
상기 리튬염은,
Li(OH), Li2O, LiCO3, LiNO3, Li2SO4, LiNO3, 및 CH3COOLi 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
양극 활물질 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 리튬염 및 망간염을 준비하는 단계에서,
상기 망간염은,
Mn(OH)2, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn00H, MnCo3, Mn(NO3)2, MnSO4, Mn(NO3)2 및 Mn(CO2CH3)2 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
양극 활물질 제조 방법.
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| KR101609244B1 (ko) | 2014-01-15 | 2016-04-05 | 울산과학기술원 | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이들의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
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