KR101860367B1 - Cathode active material for lithium secondary battery and preparing method of the same - Google Patents
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Abstract
알루미늄 개질된 전구체를 포함하는 리튬이차전지용 양극 활물질, 상기 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법, 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.A cathode active material for a lithium secondary battery comprising the aluminum-modified precursor, a method for producing the cathode active material for the lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the cathode active material.
Description
본원은, 알루미늄 개질된 전구체를 포함하는 리튬이차전지용 양극 활물질, 상기 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법, 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery comprising an aluminum-modified precursor, a method for producing the cathode active material for the lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the cathode active material.
전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업 등이 급속히 발전함에 따라 고성능, 고안정성 이차전지에 대한 수요가 점차 증가되고 있으며, 특히 정밀 전기제품의 경박 단소화 및 휴대화 추세에 따라 이 분야의 핵심 부품인 이차전지도 박막화·소형화가 요구되고 있다.As the electric, electronic, communication and computer industries rapidly develop, the demand for high performance and high stability secondary batteries is gradually increasing. Especially, due to the thin and simple miniaturization and portability of precision electric appliances, The battery is also required to be thinned and miniaturized.
이와 같은 요구에 부응하여 최근 가장 많은 각광을 받고 있는 전지 중의 하나가 리튬이차전지(lithium secondary battery)이다.In response to this demand, a lithium secondary battery is one of the batteries that has been most popular in recent years.
리튬이차전지는 일반적으로 양극, 유기 전해액, 분리막 및 음극을 포함하는데, 이들의 재료들은 전지수명, 충방전용량, 온도특성 및 안정성 등을 고려하여 선택된다.The lithium secondary battery generally includes a positive electrode, an organic electrolyte, a separator, and a negative electrode. These materials are selected in consideration of battery life, charge / discharge capacity, temperature characteristics, stability and the like.
이에 따라 상기 양극은 리튬 금속산화물을 이용하고, 상기 분리막은 비용매 고분자 전해질(solventfree polymer electrolyte) 또는 가소화된 고분자 전해질(plasticized polymer electrolyte) 등을 이용한다.Accordingly, the anode uses a lithium metal oxide, and the separation membrane uses a solvent free polymer electrolyte or a plasticized polymer electrolyte.
음극은 흑연 또는 코크스(cokes) 등과 같은 탄소계열의 재료를 이용하였으나, 최근, 탄소질 물질에 비해 Li 삽입 탈리 전위가 높은 리튬 티타늄 산화물(lithium titanium oxide, LTO)을 음극 활성 물질로서 이용한 리튬이차전지가 실용화되고 있다.In recent years, a lithium secondary battery using lithium titanium oxide (LTO), which has a higher Li intercalation desorption potential than a carbonaceous material, as a negative electrode active material has been used as the negative electrode in recent years, such as graphite or cokes. Has been put to practical use.
그러나, 리튬이차전지는 충방전을 거듭함에 따라서 수명이 급속하게 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 고온특성의 문제도 심각하다. 이러한 이유로는 전지내부의 수분이나 기타 영향으로 인해 전해질이 분해되거나 활물질이 열화되고, 전지의 내부저항이 증가되어 생기는 현상 때문이다. However, there is a problem in that the lifetime of the lithium secondary battery rapidly decreases as the charge and discharge are repeated. In addition, the problem of high temperature characteristics is also serious. For this reason, the electrolyte is decomposed due to moisture or other influences inside the battery, the active material is deteriorated, and the internal resistance of the battery is increased.
이러한 문제점을 해결하기 위해 많은 노력들이 진행되고 있다. 그 중, 양극의 양극 활물질 특성 개질 방법으로서, 전이금속 산화물을 첨가하여 추가적인 부반응을 억제하고 전지의 성능을 개선하는 제조방식이 일반적으로 통용되고 있다.A lot of efforts are being made to solve these problems. Among them, as a cathode active material property modifying method for a cathode, a manufacturing method of adding a transition metal oxide to suppress additional side reaction and improve the performance of a battery is generally accepted.
대한민국 등록특허 제10-0277796호에서는 양극 활물질의 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca 등의 금속을 코팅하여 산화성 분위기에서 열처리하여 금속산화물을 코팅하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 아직까지 수명열화의 문제나 충방전 중에 전해질 등의 분해로 인한 가스발생의 문제를 완전히 해결한 것은 아니다.Korean Patent No. 10-0277796 discloses a technique of coating a metal oxide by coating a metal such as Mg, Al, Co, K, Na, or Ca on a surface of a cathode active material and heat-treating the surface of the cathode active material in an oxidizing atmosphere. However, the problem of deterioration of lifetime and the problem of generation of gas due to decomposition of electrolyte during charging and discharging are not completely solved yet.
또한, 대한민국 공개특허 제2003-0032363호에서는 양극 활물질 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, 및 Zr의 금속을 포함하는 하이드록사이드, 옥시하이드록사이드, 옥시카보네이트, 하이드록시카보네이트염을 코팅하는 기술을 공지하고 있다. 그러나, 이러한 기술 역시 양극 활물질의 고전압에서 수명감소문제를 해결하지 못하고 있다.In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0032363, there is disclosed a positive electrode active material containing a metal of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Oxides, hydroxides, hydroxides, hydroxycarbonates, and the like. However, this technique also fails to solve the problem of lifetime reduction at high voltage of the cathode active material.
본원은, 알루미늄 개질된 전구체를 포함하는 리튬이차전지용 양극 활물질, 상기 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법, 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지를 제공하고자 한다.The present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery comprising an aluminum-modified precursor, a method for producing the cathode active material for the lithium secondary battery, and a lithium secondary battery comprising the cathode active material.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 제 1 측면은, 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 포함하고, 하기 화학식 1로서 표시되는, 리튬이차전지용 양극 활물질을 제공한다:According to a first aspect of the present invention, there is provided a cathode active material for a lithium secondary battery, which comprises a precursor including aluminum-modified Ni and Mn, and is represented by the following Chemical Formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LiaNixMnyM'zObM";Li a Ni x Mn y M ' z O b M'';
상기 화학식 1 중, M'은 Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, Mo, 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이고, M"은 B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, 및 V로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이며, a는 0.9 내지 2.0이고, b는 1.5 내지 3.0이고, x는 0.1 내지 0.9이고, y는 0.1 내지 0.9이고, z는 0.9 이하이며, 및 x+y+z=1임.Wherein M 'is selected from the group consisting of Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, And M is at least one element selected from the group consisting of B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, A is 0.9 to 2.0, b is 1.5 to 3.0, x is 0.1 to 0.9, y is 0.1 to 0.9, z is 0.9 or less, and x + y + z = 1.
본원의 제 2 측면은, Ni 및 Mn을 포함하는 전구체 및 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하여 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 형성하는 단계; 및, 상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 리튬-함유 화합물을 열처리하여 하기 화학식 1로서 표시되는 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함하는, 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다:The second aspect of the present invention relates to a method of forming a precursor comprising the steps of: mixing a precursor including Ni and Mn and an aluminum-containing material, followed by heat treatment to form a precursor including Al-modified Ni and Mn; And a step of heat treating the precursor containing the aluminum-modified Ni and Mn and the lithium-containing compound to prepare a positive electrode active material represented by the following formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LiaNixMnyM'zObM";Li a Ni x Mn y M ' z O b M'';
상기 화학식 1 중, M'은 Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, Mo, 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이고, M"은 B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, 및 V로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이며, a는 0.9 내지 2.0이고, b는 1.5 내지 3.0이고, x는 0.1 내지 0.9이고, y는 0.1 내지 0.9이고, z는 0.9 이하이며, 및 x+y+z=1임.Wherein M 'is selected from the group consisting of Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, And M is at least one element selected from the group consisting of B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, A is 0.9 to 2.0, b is 1.5 to 3.0, x is 0.1 to 0.9, y is 0.1 to 0.9, z is 0.9 or less, and x + y + z = 1.
본원의 제 3 측면은, 양극, 음극, 분리막, 및 전해질을 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질로서 본원의 제 1 측면에 따른 리튬이차전지용 양극 활물질을 포함하는, 리튬이차전지를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the first aspect of the present invention as a positive electrode active material.
본원은, Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 알루미늄-함유 물질과 혼합한 후 열처리함으로써 알루미늄 개질된 전구체를 제조하고, 상기 알루미늄 개질된 전구체를 리튬이차전지의 양극 활물질의 전구체로서 이용하여 향상된 용량을 갖는 양극 활물질 및 상기 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a process for preparing an aluminum-modified precursor by mixing a precursor comprising Ni and Mn with an aluminum-containing material followed by heat treatment and using the aluminum-modified precursor as a precursor of a cathode active material of a lithium secondary battery, A cathode active material and a method for producing the cathode active material are provided.
본원의 일 구현예에 있어서, Ni 및 Mn을 포함하는 양극 활물질 전구체의 알루미늄 개질을 통해 전지특성을 향상시켜 양극 활물질과 전해액과의 반응을 억제함으로써, 전지의 용량이 줄어드는 현상을 개선할 수 있고, 또한 충방전 특성, 수명 특성, 고전압 특성, 고율 특성, 및 열 안전성이 향상된 리튬이차전지를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the improvement of the battery characteristics by improving the aluminum of the cathode active material precursor including Ni and Mn to suppress the reaction between the cathode active material and the electrolytic solution can reduce the capacity of the battery, It is also possible to provide a lithium secondary battery improved in charge / discharge characteristics, lifetime characteristics, high voltage characteristics, high rate characteristics, and thermal stability.
도 1은, 비교예 및 본원의 일 실시예에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지의 사이클에 따른 방전용량을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a discharge capacity according to a cycle of a lithium secondary battery including a cathode active material according to a comparative example and an embodiment of the present invention. FIG.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The word " step (or step) " or " step " used to the extent that it is used throughout the specification does not mean " step for.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term " combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.
본원의 제 1 측면은, 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 포함하고, 하기 화학식 1로서 표시되는, 리튬이차전지용 양극 활물질을 제공한다:According to a first aspect of the present invention, there is provided a cathode active material for a lithium secondary battery, which comprises a precursor including aluminum-modified Ni and Mn, and is represented by the following Chemical Formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LiaNixMnyM'zObM";Li a Ni x Mn y M ' z O b M'';
상기 화학식 1 중, M'은 Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, Mo, 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이고, M"은 B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, 및 V로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이며, a는 0.9 내지 2.0이고, b는 1.5 내지 3.0이고, x는 0.1 내지 0.9이고, y는 0.1 내지 0.9이고, z는 0.9 이하이며, 및 x+y+z=1임.Wherein M 'is selected from the group consisting of Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, And M is at least one element selected from the group consisting of B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, A is 0.9 to 2.0, b is 1.5 to 3.0, x is 0.1 to 0.9, y is 0.1 to 0.9, z is 0.9 or less, and x + y + z = 1.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중, 상기 M"는 전구체를 개질하는 물질을 의미하는 것일 수 있고, 바람직하게는 알루미늄일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, M " in the above formula (1) means a substance for modifying a precursor, and may be aluminum, but it may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, Ni 및 Mn을 포함하는 양극 활물질 전구체의 알루미늄 개질을 통해 구조적인 안정성을 향상시킴으로써 전지특성을 향상시켜 양극 활물질과 전해액과의 반응을 억제함으로써, 전지의 용량이 줄어드는 현상을 개선할 수 있고, 또한 충방전 특성, 수명 특성, 고전압 특성, 고율 특성, 및 열 안전성이 향상된 리튬이차전지를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the structural stability is improved through the aluminum modification of the cathode active material precursor including Ni and Mn to improve the battery characteristics to suppress the reaction between the cathode active material and the electrolytic solution, Can be improved, and a lithium secondary battery improved in charge / discharge characteristics, life characteristics, high voltage characteristics, high rate characteristics, and thermal stability can be provided.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄은 Al(OH)3, Al2O3, Al(C3H7O)3, AlPO4, AlBr3, Al2(SO4)3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 알루미늄-함유 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the aluminum is Al (OH) 3, Al 2 O 3, Al (C 3 H 7 O) 3, AlPO 4, AlBr 3, Al 2 (SO 4) 3, and combinations thereof Aluminum-containing materials selected from the group consisting of aluminum-containing materials.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체의 입자 크기는 약 5 nm 내지 약 20 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체의 입자 크기는 약 5 nm 내지 약 20 ㎛, 약 100 nm 내지 약 20 ㎛, 약 200 nm 내지 약 20 ㎛, 약 400 nm 내지 약 20 ㎛, 약 600 nm 내지 약 20 ㎛, 약 800 nm 내지 약 20 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 5 nm 내지 약 1 ㎛, 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 5 nm 내지 약 600 nm, 약 5 nm 내지 약 400 nm, 약 5 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 100 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the particle size of the precursor including the aluminum-modified Ni and Mn may be from about 5 nm to about 20 탆, but may not be limited thereto. For example, the particle size of the precursor including the aluminum-modified Ni and Mn may be about 5 nm to about 20 탆, about 100 nm to about 20 탆, about 200 nm to about 20 탆, about 400 nm to about 20 탆 From about 5 nm to about 800 nm, from about 5 nm to about 600 nm, from about 1 nm to about 20 nm, from about 5 nm to about 1 nm, from about 600 nm to about 20 nm, from about 800 nm to about 20 nm, From about 5 nm to about 400 nm, from about 5 nm to about 200 nm, or from about 5 nm to about 100 nm.
본원의 제 2 측면은, Ni 및 Mn을 포함하는 전구체 및 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하여 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 형성하는 단계; 및, 상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 리튬-함유 화합물을 열처리하여 하기 화학식 1로서 표시되는 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함하는, 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다:The second aspect of the present invention relates to a method of forming a precursor comprising the steps of: mixing a precursor including Ni and Mn and an aluminum-containing material, followed by heat treatment to form a precursor including Al-modified Ni and Mn; And a step of heat treating the precursor containing the aluminum-modified Ni and Mn and the lithium-containing compound to prepare a positive electrode active material represented by the following formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LiaNixMnyM'zObM";Li a Ni x Mn y M ' z O b M'';
상기 화학식 1 중, M'은 Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, Mo, 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이고, M"은 B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, 및 V로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 원소이며, a는 0.9 내지 2.0이고, b는 1.5 내지 3.0이고, x는 0.1 내지 0.9이고, y는 0.1 내지 0.9이고, z는 0.9 이하이며, 및 x+y+z=1임.Wherein M 'is selected from the group consisting of Mg, Al, Sr, Co, Ni, P, Cr, Ti, V, Sr, Ga, In, Sn, Ge, Bi, Pb, And M is at least one element selected from the group consisting of B, Al, Co, Ga, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Si, Y, Zr, Nb, In, Sn, Mo, A is 0.9 to 2.0, b is 1.5 to 3.0, x is 0.1 to 0.9, y is 0.1 to 0.9, z is 0.9 or less, and x + y + z = 1.
본원의 일 구현예에 있어서, Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 알루미늄-함유 물질과 혼합 후 열처리함으로써 알루미늄 개질된 전구체를 제조하고, 상기 알루미늄 개질된 전구체를 리튬이차전지의 양극 활물질의 전구체로서 이용하여 향상된 용량을 갖는 양극 활물질 및 상기 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, an aluminum-modified precursor is prepared by mixing a precursor comprising Ni and Mn with an aluminum-containing material and then heat-treating the precursor, and using the aluminum-modified precursor as a precursor of the cathode active material of the lithium secondary battery A cathode active material having improved capacity and a method for producing the cathode active material are provided.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체는 공침법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the precursor comprising Ni and Mn may be, but not limited to, performed by co-precipitation.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 상기 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하는 것은 약 400℃ 내지 약 900℃에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리는 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 900℃, 약 600℃ 내지 약 900℃, 약 700℃ 내지 약 900℃, 또는 약 800℃ 내지 약 900℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment, the precursor containing Ni and Mn and the aluminum-containing material are mixed and heat-treated may be performed at about 400 ° C to about 900 ° C, but the present invention is not limited thereto. For example, the heat treatment may be performed at a temperature of from about 400 ° C to about 900 ° C, from about 400 ° C to about 800 ° C, from about 400 ° C to about 700 ° C, from about 400 ° C to about 600 ° C, To about 900 캜, from about 600 캜 to about 900 캜, from about 700 캜 to about 900 캜, or from about 800 캜 to about 900 캜.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 상기 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하는 것은 공기 분위기에서 수행되는 것일 수 있으며, 상기 열처리에 의해 상기 전구체가 탄화물계에서 산화물계로 되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the precursor containing Ni and Mn and the aluminum-containing material may be mixed and heat-treated may be performed in an air atmosphere, and the precursor may be oxidized But may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체 및 상기 알루미늄-함유 물질은 약 1:1의 몰비로 혼합하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the precursor comprising Ni and Mn and the aluminum-containing material may be mixed in a molar ratio of about 1: 1, but the present invention is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 상기 리튬-함유 화합물을 혼합하여 열처리하는 것은 약 1℃/분 내지 약 5℃/분의 승온 속도로 약 800℃ 내지 약 1,000℃까지 가열하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열 후 상기 가열 온도에서 약 4 시간 내지 약 10 시간 동안 유지하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the heat treatment of the precursor containing the aluminum-modified Ni and Mn and the lithium-containing compound is performed at a rate of about 1 ° C / min to about 5 ° C / But may be, but not limited to, heating to about 1000 < 0 > C. Further, in one embodiment of the present invention, it may include, but is not limited to, maintaining the heating at the heating temperature for about 4 hours to about 10 hours after the heating.
본원의 제 3 측면은, 양극, 음극, 분리막, 및 전해질을 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질로서 본원의 제 1 측면에 따른 리튬이차전지용 양극 활물질을 포함하는, 리튬이차전지를 제공한다. A third aspect of the present invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the first aspect of the present invention as a positive electrode active material.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 양극은, 예를 들어, 양극 활물질, 양극 도전제, 및 결합제를 적절한 용매에 현탁하고, 현탁하여 제작한 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 건조하고, 양극 활물질 함유층을 제작한 후, 프레스를 실시함으로써 제작된다. 상기 도전제로는 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 결합제로는 폴리테트라 플루오르 에틸렌, 폴리 불화비닐리덴, 폴리불화비닐, 폴리 아크릴로니트릴, 니트릴고무, 폴리부타디엔, 폴리스틸렌, 스티렌 부타디엔 고무, 다황화 고무, 부틸고무, 수첨 스티렌 부타디엔 고무, 니트로 셀룰로오스, 및 카복시메틸셀룰로오스 또는 그 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 양극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬이차전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.According to one embodiment of the present invention, the positive electrode is obtained by, for example, suspending a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, and a binder in a suitable solvent, applying the slurry prepared by suspending the positive electrode current collector to a positive electrode current collector, Containing layer and then pressing it. As the conductive agent, it is preferable to use carbon black. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyacrylonitrile, nitrile rubber, polybutadiene, polystyrene, styrene butadiene rubber, Rubber, butyl rubber, hydrogenated styrene-butadiene rubber, nitrocellulose, carboxymethylcellulose or a mixture thereof is preferably used. At this time, the content of the cathode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium secondary battery.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the organic electrolyte may include, but is not limited to, an organic solvent and a lithium salt.
상기 용매는, 당업계에 공지된 물질을 사용할 수 있으며, 이온의 해리도를 높여 이온의 전도를 원활하게 하기 위해 유전율(극성)이 크고 저점도를 가지며, 리튬 금속에 대한 반응성이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 사슬형 탄화수소와 고리형 탄화수소의 혼합물일 수 있다. 상기 사슬형 탄화수소는, 예를 들어, 폴리에틸렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 또는 프로필렌 카보네이트일 수 있으며, 상기 고리형 탄화수소는, 예를 들어, 디메틸 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다The solvent may be a material known in the art and may be one having a high permittivity (polarity) and a low viscosity and a low reactivity with lithium metal in order to increase the degree of dissociation of ions and smooth the conduction of ions And may be, for example, a mixture of chain-like hydrocarbons and cyclic hydrocarbons. The chain hydrocarbon may be, for example, polyethylene carbonate, ethylene carbonate, or propylene carbonate, and the cyclic hydrocarbon may be, for example, dimethyl carbonate or diethyl carbonate, but may not be limited thereto
상기 리튬염은, 당업계에 공지된 물질을 사용할 수 있으며, 격자에너지가 작아 해리도가 커서 이온전도도가 우수하고 열안전성 및 내산화성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 리튬염은, 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiN(CF3SO2)2, LiCF3SO3, LiC(CF3SO3)3, LiAsF6, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.As the lithium salt, materials known in the art can be used, and it is preferable to use one having good lattice energy and high dissociation degree, excellent ion conductivity, and good thermal safety and oxidation resistance. The lithium salt may be selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (CF 3 SO 3 ) 3 , LiAsF 6 , But are not limited thereto.
이하, 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto.
[[ 실시예Example ] ]
[[ 리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조( Produce( 실시예Example 1)] One)]
<양극 활물질의 제조>≪ Preparation of positive electrode active material &
Li-함유 화합물로서 Junsei社의 Li2CO3(≥99%), Ni-함유 화합물로서 Norilsk nickel社의 NiSO4-xH2O(≥99%), Mn-함유 화합물로서 Mechema社의 MnSO4-H2O(≥98%) 을 이용하였다.NiSO 4 -xH 2 O (≥99%) of Norilsk nickel as Ni-containing compound, MnSO 4 - x H 2 O (≥99%) of Mechema as a Mn-containing compound as the Li-containing compound, Li 2 CO 3 H 2 O (≥98%) was used.
우선, Ni-함유 화합물 및 Mn-함유 화합물을 공침법을 이용하여 수화물 형태로 제조하였다. Ni-함유 화합물 및 Mn-함유 화합물 각각 0.25 M, 0.75 M을 증류수에 용해하여 2.3 M의 리튬 니켈 복합산화물 전구체 용액을 준비하였고, 2 M 내지 4 M의 탄산나트륨 수용액 및 암모니아수를 적정량으로 혼합하여 55℃의 항온조에 700 rpm의 속도로 교반하였다. 공침 반응 시 pH는 pH 7.5에서 유지하였고, 상기 용액의 반응조 내 평균 체류 시간은 10 시간으로 하였다. 수득된 공침물은 수세 및 건조 후, Yakuri pure社의 알루미늄 이소프로폭사이드[Al(C3H7O)3] 분말(전구체 대비 3 wt%)과 60℃ 정도의 온도에서 에탄올에 용해시킨 용액에 혼합하여 건조 후, 600℃에서 10 시간 동안 열처리하였고, 상기 열처리되어 형성된 분말은 Li2CO3와 1:1의 몰비로 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 850℃까지 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리하여 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4/Al2O3를 수득하였다. First, Ni-containing compounds and Mn-containing compounds were prepared in the form of hydrates using co-precipitation. 0.2 M and 0.75 M of each of the Ni-containing compound and Mn-containing compound were dissolved in distilled water to prepare a 2.3 M lithium nickel composite oxide precursor solution. A proper amount of 2 M to 4 M sodium carbonate aqueous solution and ammonia water were mixed at 55 ° C At a speed of 700 rpm. The pH of the coprecipitation reaction was maintained at pH 7.5 and the average residence time of the solution in the reaction tank was 10 hours. The co-precipitate thus obtained was washed and rinsed, and then dissolved in ethanol at a temperature of about 60 ° C with an aluminum isopropoxide [Al (C 3 H 7 O) 3 ] powder (3 wt% based on the precursor) And then heat-treated at 600 ° C. for 10 hours. The powder formed by the heat treatment was mixed with Li 2 CO 3 at a molar ratio of 1: 1, and then heated at a rate of 5 ° C./min to 850 ° C. After heating, it was heat-treated at the above temperature for 10 hours to obtain LiNi 0 . 5 Mn 1 . 5 O 4 / Al 2 O 3 .
<< 리튬이차전지Lithium secondary battery 제조> Manufacturing>
본원의 일 실시예에 따른 리튬이차전지 제조를 위하여, 우선 양극은 양극 활물질, 양극 도전제, 및 결착제를 적절한 용매에 현탁하고, 상기 현탁하여 제조한 슬러리를 양극 집전체에 도포한 후 건조하여 양극 활물질 함유층을 제조한 후, 프레스를 실시함으로써 제작하였다. In order to produce a lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention, the positive electrode is prepared by suspending a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, and a binder in a suitable solvent, applying the slurry prepared by suspending the positive electrode current collector, A cathode active material-containing layer was produced, followed by pressing.
상기 양극 활물질로서 본 실시예에서 제조한 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4/Al2O3를 사용하였고, 도전제로서 Timcal社의 Super-p를 사용하였다. 결합제로서 Solbay社의 Solef-6020을 사용하였으며, 이 때 상기 양극 활물질, 도전제, 결합제의 중량비는 84:8:8이며, 이를 혼합하여 슬러리를 제조하고 알루미늄 호일에 도포하여 양극을 제조하였다.As the positive active material LiNi 0 manufactured by this embodiment. 5 Mn 1 . 5 O 4 / Al 2 O 3 was used, and Super-p of Timcal was used as a conductive agent. The weight ratio of the cathode active material, the conductive agent, and the binder was 84: 8: 8, and the slurry was prepared and applied to an aluminum foil to prepare a positive electrode.
한편, 분리막으로서 Asahi社의 분리막을 사용하였고, 상기 사용된 분리막은 리튬이차전지 내에서 전기화학적으로 안정한 30 부피% 내지 60 부피%의 기공도를 갖는 절연 필름이다.On the other hand, a separation membrane of Asahi was used as a separation membrane, and the separation membrane was an electrochemically stable insulating film having a porosity of 30% by volume to 60% by volume in a lithium secondary battery.
상기 제조한 양극 형성용 조성물을 25 ㎛의 두께로 알루미늄 박 상에 코팅하여 얇은 극판 형태로 제조한 후, 135℃에서 6 시간 동안 건조시킨 후, 압연율 40%로 압연(pressing)하여 양극을 제조하였다.The above-prepared anode forming composition was coated on an aluminum foil to a thickness of 25 탆 to prepare a thin electrode plate, dried at 135 캜 for 6 hours, and then rolled at a rolling rate of 40% Respectively.
유기 전해액은 파낙스이텍社의 리튬염 1.2 M LiPF6와 유기용매(EC:EMC=1:1)를 혼합한 용액을 사용하였다. 상기 리튬염은 격자에너지가 작아 해리도가 커서 이온전도도가 우수하고 열안전성 및 내산화성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이들을 단독 또는 선택적 혼합물로 사용할 수 있고, 유기 전해액 내에서 리튬염의 이온전도도는 상기 범위에서 가장 높게 나타나기 때문에 상기 리튬염의 농도는 0.4 M 내지 1.5 M이 바람직하다.As the organic electrolytic solution, a solution obtained by mixing 1.2 M LiPF 6 of lithium salt of Panaxitec with an organic solvent (EC: EMC = 1: 1) was used. The lithium salt may be used alone or as an optional mixture, and the ionic conductivity of the lithium salt in the organic electrolytic solution is preferably in the range of , The concentration of the lithium salt is preferably 0.4 M to 1.5 M.
음극은 16.5 mmφ로 펀칭한 두께 500 ㎛의 금속 리튬을 사용하였고, 양극 활물질이 도포된 극판 시트를 16.5 mmφ로 펀칭한 후, CR2032형 코인셀 키트에 상기 재료들을 적층하여 1.7 t/cm2로 압착하여 코인셀(리튬이차전지)을 제조하였다.The negative electrode was used as a metal lithium having a thickness of 500 ㎛ punching a 16.5 mmφ, the positive electrode active material is applied to the electrode plate sheet and then punching a 16.5 mmφ, by laminating the above material in CR2032-type coin cell kit compressed into 1.7 t / cm 2 To prepare a coin cell (lithium secondary battery).
[[ 실시예Example 2의 제조] 2]
상기 실시예 1 에서 제조된 공침물에서 수세 및 건조 후, Topmet社의 산화 알루미나(Al2O3) 분말(전구체대비 3 wt%)과 60℃ 정도의 온도에서 에탄올에 용해시킨 용액에 혼합 단계를 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 LiNi0.5Mn1.5O4/Al2O3 양극 활물질의 제조 공정 및 전극 제조를 거쳐 코인셀(리튬이차전지)을 제작하였다.After washing with coprecipitate prepared in Example 1 and drying, the mixture was mixed with a solution of Alumina (Al 2 O 3 ) powder (3 wt% based on the precursor) of Topmet and dissolved in ethanol at a temperature of about 60 ° C. , A coin cell (lithium secondary battery) was fabricated through the manufacturing process of a LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 / Al 2 O 3 cathode active material and an electrode, in the same manner as in Example 1.
[[ 비교예Comparative Example 1의 제조] 1]
상기 실시예 1 에서 제조된 공침물에서 수세 및 건조 후, Li2CO3 와 1:1의 몰비로 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 850℃ 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리하여 Li(Ni0.5Mn1.5)O4 조성의 양극 활물질을 수득하였다. 수득한 양극 활물질에 상기 실시예 1와 동일한 알루미나 이소프로폭사이드[Al(C3H7O)3] 분말(전구체 대비 3 wt%)과 60℃ 정도의 온도에서 에탄올에 용해시킨 용액에 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 600℃까지 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리를 진행하였다. 제조한 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인셀을 제작하였다.After washing and co-drying in the co-precipitate prepared in Example 1, Li 2 CO 3 and Li 2 CO 3 were mixed at a molar ratio of 1: 1, followed by heating at 850 ° C at a heating rate of 5 ° C / min in an air atmosphere. Heat treatment was performed for 10 hours to obtain Li (Ni 0.5 Mn 1.5 ) O 4 Lt; / RTI > The obtained cathode active material was mixed with a solution of alumina isopropoxide [Al (C 3 H 7 O) 3 ] powder (3 wt% based on the precursor) same as that of Example 1 and dissolved in ethanol at a temperature of about 60 ° C Thereafter, the resultant was heated up to 600 ° C at a heating rate of 5 ° C / min in an air atmosphere, and then heat-treated at the above temperature for 10 hours. A coin cell was fabricated in the same manner as in Example 1 using the prepared positive electrode active material.
[[ 비교예Comparative Example 2의 제조] 2]
상기 실시예 1 에서 제조된 공침물에서 수세 및 건조 후, Li2CO3와 1:1의 몰비로 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 850℃까지 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리하여 Li(Ni0.5Mn1.5)O4 조성의 양극 활물질을 수득 하였다. 수득한 양극 활물질에 상기 실시예 2와 동일한 산화 알루미나(Al2O3) 분말(전구체 대비 3 wt%)과 60℃ 정도의 온도에서 에탄올에 용해시킨 용액에 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 600℃ 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리를 진행하였다. 제조한 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인셀을 제작하였다.After washing with water and drying in the co-precipitate prepared in Example 1, the mixture was mixed with Li 2 CO 3 in a molar ratio of 1: 1, and then heated to 850 ° C. at a temperature raising rate of 5 ° C./min in an air atmosphere. For 10 hours to obtain Li (Ni 0.5 Mn 1.5 ) O 4 Lt; / RTI > The obtained cathode active material was mixed with the same alumina (Al 2 O 3 ) powder (3 wt% based on the precursor) and the solution dissolved in ethanol at a temperature of about 60 ° C. in the same manner as in Example 2, Min, and then heat-treated at the above-mentioned temperature for 10 hours. A coin cell was fabricated in the same manner as in Example 1 using the prepared positive electrode active material.
[[ 비교예Comparative Example 3의 제조] 3]
상기 실시예 1 에서 제조된 공침물에서 수세 및 건조 후, Li2CO3와 1:1의 몰비로 혼합한 후, 공기 분위기하에서 5℃/분의 승온 속도로 850℃까지 가열한 후, 상기 온도에서 10 시간 동안 열처리하여 LiNi0 . 5Mn1 . 5O4 조성의 양극 활물질을 수득하였다. 제조한 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인셀을 제작하였다.After washing with water and drying in the co-precipitate prepared in Example 1, the mixture was mixed with Li 2 CO 3 in a molar ratio of 1: 1, and then heated to 850 ° C. at a temperature raising rate of 5 ° C./min in an air atmosphere. Gt ; LiNi < / RTI > 0 . 5 Mn 1 . 5 O 4 Lt; / RTI > A coin cell was fabricated in the same manner as in Example 1 using the prepared positive electrode active material.
상기 제조한 실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 3의 리튬이차전지에 대하여 1 내지 30 사이클(cycle)의 방전용량 측정 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.The results of the measurement of the discharge capacity of the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were shown in Table 1 and FIG. 1, respectively, for 1 to 30 cycles.
[표 1][Table 1]
상기 표 1 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 활물질의 제조 전 공침물에 알루미늄 개질된 실시예 1 및 2는, 양극 활물질에 알루미늄 처리(비교예 1 및 2) 또는 알루미늄 처리하지 않은 양극 활물질(비교예 3)과 비교하여 훨씬 우수한 방전용량을 나타내며, 사이클 수가 증가함에도 방전용량이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1 and FIG. 1, Examples 1 and 2, in which aluminum was modified to co-precipitate before production of the positive electrode active material, were prepared by mixing the positive electrode active material with aluminum treatment (Comparative Examples 1 and 2) Example 3), and it was confirmed that the discharge capacity was maintained even though the cycle number was increased.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (8)
상기 양극 활물질은,
Ni 및 Mn을 포함하는 전구체 및 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하여 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체를 형성하는 단계; 및
상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 리튬-함유 화합물을 공기 분위기에서 열처리하여 하기 화학식 1로서 표시되는 양극 활물질을 제조하는 단계
를 포함하는 제조 방법을 통해 제조되고,
상기 알루미늄-함유 물질은 Al(OH)3, Al2O3, Al(C3H7O)3, AlPO4, AlBr3, Al2(SO4)3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것이며,
상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 상기 알루미늄-함유 물질을 혼합한 후 열처리하는 것은 400℃ 내지 800℃에서 수행되고,
상기 리튬이차전지는 방전용량 185 mAh/g 내지 195 mAh/g를 나타내는 것인, 리튬이차전지:
[화학식 1]
LiNi0.5Mn1.5O4/Al2O3.
1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte containing a positive electrode active material,
The positive electrode active material,
Mixing a precursor containing Ni and Mn and an aluminum-containing material and then heat-treating to form a precursor containing aluminum-modified Ni and Mn; And
Treating the precursor containing the aluminum-modified Ni and Mn and the lithium-containing compound in an air atmosphere to prepare a cathode active material represented by the following Formula 1
≪ RTI ID = 0.0 >
Wherein the aluminum-containing material is selected from the group consisting of Al (OH) 3 , Al 2 O 3 , Al (C 3 H 7 O) 3 , AlPO 4 , AlBr 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Selected < / RTI >
The precursor containing Ni and Mn and the aluminum-containing material are mixed and then heat-treated is performed at 400 ° C to 800 ° C,
Wherein said lithium secondary battery exhibits a discharge capacity of 185 mAh / g to 195 mAh / g.
[Chemical Formula 1]
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 / Al 2 O 3 .
상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체는 공침법에 의해 수행되는 것인, 리튬이차전지.
The method of claim 3,
Wherein the precursor containing Ni and Mn is carried out by coprecipitation.
상기 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체 및 상기 알루미늄-함유 물질은 1:1의 몰비로 혼합하는 것인, 리튬이차전지.
The method of claim 3,
Wherein the precursor containing Ni and Mn and the aluminum-containing material are mixed at a molar ratio of 1: 1.
상기 알루미늄 개질된 Ni 및 Mn을 포함하는 전구체와 상기 리튬-함유 화합물을 혼합하여 열처리하는 것은 1℃/분 내지 5℃/분의 승온 속도로 800℃ 내지 1,000℃까지 가열하는 것인, 리튬이차전지.
The method of claim 3,
Wherein the precursor containing the aluminum-modified Ni and Mn and the lithium-containing compound are mixed and heat-treated is heated at a temperature raising rate of 1 ° C / minute to 5 ° C / minute to 800 ° C to 1,000 ° C. .
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