KR102006164B1 - 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법 - Google Patents

나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102006164B1
KR102006164B1 KR1020170106766A KR20170106766A KR102006164B1 KR 102006164 B1 KR102006164 B1 KR 102006164B1 KR 1020170106766 A KR1020170106766 A KR 1020170106766A KR 20170106766 A KR20170106766 A KR 20170106766A KR 102006164 B1 KR102006164 B1 KR 102006164B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
cathode active
sodium ion
ion battery
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020170106766A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190022963A (ko
Inventor
조우석
김경수
정구진
유지상
오례경
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020170106766A priority Critical patent/KR102006164B1/ko
Publication of KR20190022963A publication Critical patent/KR20190022963A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102006164B1 publication Critical patent/KR102006164B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/40—Nickelates
    • C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 나트륨이온전지의 구조 안정성 향상을 위하여 이종원소를 도핑하여 출력 특성의 향상과 동시에 수명특성을 향상시키기 위한 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법은 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하는 단계, 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키는 단계, 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하는 단계, 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 티타늄(Ti)이 도핑된 양극활물질을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법{Positive active material for sodium ion rechargeable battery and method of manufacturing thereof}
본 발명은 나트륨이온전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나트륨이온전지의 구조 안정성 향상을 위하여 이종원소를 도핑하여 출력 특성의 향상과 동시에 수명특성을 향상시키기 위한 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제를 대처하기 위하여 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 및 연료전지 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.
소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 리튬 계열 이차전지가 실용화되고 있으며, 소형 비디오 카메라, 휴대전화, 노트퍼스컴 등의 휴대용 전자 및 통신기기 등에 이용되고 있다. 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해질로 구성되며, 충전에 의해 양극활물질로부터 나온 리튬 이온이 음극 활물질에 삽입되고 방전시 다시 탈리되는 등의 양 전극을 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 충방전이 가능하다.
한편, 최근에는 리튬 대신에 나트륨을 이용한 나트륨 기반 이차전지(이하 '나트륨이온전지'라 함)의 연구가 다시 재조명 되고 있다. 나트륨은 자원 매장량이 풍부하기 때문에 리튬 대신에 나트륨을 이용한 이차전지를 제작할 수 있다면 이차전지를 낮은 비용으로 제조할 수 있게 된다.
이러한 나트륨이온전지의 상용화를 위해 중요 소재인 양극활물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 층상계 구조를 가지는 금속산화물인 Na1 - xMO2(M = Mn, Fe, Co, Ni 등)이 상용화 가능성이 높은 양극활물질로 주목받고 있다.
하지만 나트륨이온전지는 충방전에 따른 다단계의 구조변화를 가짐으로써 수명열화가 빠르게 촉진되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 나트륨이온전지의 구조 안정성 향상을 위하여 이종원소를 도핑하여 출력 특성의 향상과 동시에 수명특성을 향상시키기 위한 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법은 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하는 단계, 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키는 단계, 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하는 단계, 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 티타늄(Ti)이 도핑된 양극활물질을 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법에 있어서, 상기 양극활물질을 제조하는 단계에서, 상기 양극활물질은 Na((M)Tix)O2(M=Mn, Fe, Co, Ti, Mg, Cr, V 또는 Ni, 0.1<x<0.5)로 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법에 있어서, 상기 양극활물질을 제조하는 단계에서, 획득한 상기 파우더를 상기 나트륨 전구체와 혼합한 후 760 ~ 960℃에서 14 ~ 34시간 소성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법에 있어서, 상기 파우더를 획득하는 단계는, 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 40 ~ 80℃에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질은 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하고, 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키고, 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하고, 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질에 있어서, 상기 나트륨이온전지용 양극활물질은 Na((M)Tix)O2(M=Mn, Fe, Co, Ti, Mg, Cr, V 또는 Ni, 0.1<x<0.5)로 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질에 있어서, 상기 나트륨이온전지용 양극활물질은 획득한 상기 파우더를 상기 나트륨 전구체와 혼합한 후 760 ~ 960℃에서 14 ~ 34시간 소성하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질에 있어서, 상기 파우더는 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 40 ~ 80℃에서 건조시켜 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법은 이종원소인 티타늄을 첨가하여 티타늄이 도핑된 양극활물질을 제조함으로써, 충전 초기의 상변화를 억제시켜 출력 특성 및 수명 특성이 개선된 양극활물질을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 EDS 맵핑 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법은 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하는 단계(S10), 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키는 단계(S20), 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하는 단계(S30), 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 티타늄(Ti)이 도핑된 양극활물질을 제조하는 단계(S40)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법의 각 단계에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 S10 단계에서 금속 산화물 전구체 용액을 제조한다. 여기서 금속 산화물 전구체 용액은 M(OH)2(M=Mn, Fe, Co, Ti, Mg, Cr, V 또는 Ni)로 표시되는 금속 산화물 전구체와, IPA 용매를 혼합하여 형성할 수 있다. 그리고 Ti를 도핑하기 위하여 티타늄 원료 예컨데 TiO2를 첨가한다.
다음으로 S20 단계에서 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시킨다. 즉 M(OH)2(M=Mn, Fe, Co, Ti, Mg, Cr, V 또는 Ni)로 표시되는 금속 산화물 전구체와, TiO2를 IPA 용매에 분산시킬 수 있다.
다음으로 S30 단계에서 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득한다. 여기서 파우더는 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 40 ~ 80℃에서 용매를 휘발시켜 얻을 수 있다.
다음으로 S40 단계에서 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 티타늄(Ti)이 도핑된 양극활물질을 제조한다. 여기서 양극활물질은 획득한 상기 파우더를 상기 나트륨 전구체와 혼합한 후 760 ~ 960℃에서 14 ~ 34시간 소성하여 형성할 수 있다.
또한 형성된 양극활물질은 Na((M)Tix)O2(M=Mn, Fe, Co, Ti, Mg, Cr, V 또는 Ni, 0.1<x<0.5)로 표시될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법은 이종원소인 티타늄을 첨가하여 티타늄이 도핑된 양극활물질을 제조함으로써, 충전 초기의 상변화를 억제시켜 출력 특성 및 수명 특성이 개선된 양극활물질을 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제조 방법으로 제조된 나트륨이온전지용 양극활물질의 전기화학적 및 물리적 특성을 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 진행하였다.
비교예
비교예는 O3구조의 Na(Ni0.25Fe0.25Mn0.5)O2로 표시되는 양극활물질을 사용하였다.
실시예
실시예는 산소와의 강한 결합력을 가지는 티타늄(Ti)이 치환된 Na((Ni0.25Fe0.25Mn0.5)0.97Ti0.03)O2를 사용하였으며, Ti를 도핑하기 위하여 금속 산화물 전구체인 (Ni0.25Fe0.25Mn0.5)OH2와 TiO2를 IPA에 분산시킨 후, 60℃에서 용매를 휘발시켜 얻은 파우더를 Na2CO3와 함께 860℃에서 24시간 소성하여 제조하였다. 이때 Ti의 치환 함량은 전이금속 대비 3%로 하였다.
그리고 실시예 및 비교예의 전기화학적 성능을 확인하기 위하여, 양극소재를 작동 전극으로, 소듐 메탈을 상대 전극, 1.0M NaClO4 (in EC/PC=1:1 vol%+2% FEC)를 전해액으로 사용하여 실시예 및 비교예를 동일한 조건에서 코인셀을 제조하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 lattice parameter 값을 나타낸 표이다.
lattice parameter a (A) lattice parameter c (A)
실시예 2.940 16.145
비교예 2.945 16.092
도 2 및 표 1을 참조하면, Ti 치환 후 양극활물질의 구조 변화 여부를 확인하기 위하여 XRD를 측정한 결과, 불순물은 발견되지 않았다. 반면에 이온 반경이 큰 Ti가 구조 내부로 치환됨으로써 003 피크가 저각으로 이동한 것을 확인하였다. c축으로 격자가 팽창하여 실시예는 16.145A, 비교예는 16.092A의 격자 값을 가지는 것을 확인하였다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질의 EDS 맵핑 결과를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 실시예의 Ti 분포를 확인하기 위해 EDS 맵핑을 진행하였으며, 그 결과 Ti가 입자 내부에 균일하게 분포되어 있는 것을 확인하였다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 충방전 특성을 나타낸 그래프이고, 표 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 초기 충방전 용량 및 효율을 나타낸 표이다.
실시예 비교예
1st cycle 2nd cycle 3rd cycle 1st cycle 2nd cycle 3rd cycle
충전용량(mAh/g) 192.6 145.2 145.8 219.8 183.9 180.0
방전용량(mAh/g) 146.8 144.6 149.4 183.8 176 173.5
효율 (%) 76.2 99.6 102.4 83.6 95.7 96.4
도 4 및 표 2를 참조하면, 1.75 V 4.4 V의 구간에서 0.2C 화성 조건을 거친 후 0.5C 조건으로 100회 충/방전을 진행한 결과, Ti 치환 후 충전 초기 2.3V 영역의 plateau가 소실된 것을 확인하였다. 또한 실시예의 초기 용량은 비교예에 비해 감소한 것을 확인할 수 있었으며, 이는 Ti 치환에 의해 Na 이온이 구조내에 트랩핑(Trapping)되는 현상으로 확인되었다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 수명 특성을 나타낸 그래프이고, 표 3은 수명 진행에 따른 용량 및 유지율을 나타낸 표이다.
1 cycle 50 cycle 100 cycle
실시예 용량(mAh/g) 113.2 102.4 92.0
유지율(%) 100 90.5 81.3
비교예 용량(mAh/g) 116.3 97.0 79.9
유지율(%) 100 83.4 68.7
도 5 및 표 3을 참조하면, 100사이클의 수명 평가 이후에 실시예는 81.3%, 비교예는 68.7%의 수명 유지율을 나타냄으로써 Ti 치환 후 수명 특성이 효과적으로 개선됨을 확인하였다. 이는 Ti 치환으로 인해 구조 안정성이 증가하여 충방전시 구조 변화를 억제함으로써 기인하는 형상으로 확인하였다.
도 6는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 나트륨이온전지용 양극활물질을 통해 제조된 코인셀의 출력 특성을 나타낸 그래프이고, 표 4는 출력 특성 평가에 따른 용량 및 유지율을 나타낸 표이다.
0.2C 0.5C 1C 3C 5C
실시예 용량(mAh/g) 134.6 117.3 100.6 82.4 72.8
유지율(%) 100 87.1 74.8 61.2 54.1
비교예 용량(mAh/g) 145.9 123.3 103.2 80.3 61.4
유지율(%) 100 84.5 70.8 55.1 42.1
도 6 및 표 4를 참조하면, Ti 치환에 의한 출력 특성 변화 여부를 확인하기 위해 0.2C에서 5C까지 다양한 전류 밀도에서 각 5회씩 충방전을 진행하였다. 도 6에 도시된 바와 같이 1C 이하의 낮은 전류 밀도에서의 용량은 큰 차이가 없지만, 전류 밀도가 증가할수록 비교예의 용량이 급격히 저하하는 반면에, 실시예는 우수한 출력 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 5C 전류 밀도에서 용량 유지율은 실시예가 54.1%, 비교예가 42.1%를 나타내었다. 이렇게 출력 특성이 개선된 것은 Ti 치환에 의해 격자가 팽창되어 높은 전류 밀도에서 소듐 이온의 이동이 원할해 졌기 때문이며, 구조가 안정화되어 O1-O1 상 변화가 억제됨에 의한 것으로 확인된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

Claims (8)

  1. 니켈, 철 및 망간을 포함하는 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하는 단계;
    상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키는 단계;
    분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하는 단계;
    획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 티타늄(Ti)이 도핑된 양극활물질을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 양극활물질을 제조하는 단계에서,
    상기 양극활물질은 Na((Ni0.25Fe0.25Mn0.5)0.97Ti0.03)O2로 표시되는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극활물질을 제조하는 단계에서,
    획득한 상기 파우더를 상기 나트륨 전구체와 혼합한 후 760 ~ 960℃에서 14 ~ 34시간 소성하는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우더를 획득하는 단계는,
    상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 40 ~ 80℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질의 제조 방법.
  5. 니켈, 철 및 망간을 포함하는 금속 산화물 전구체 용액에 티타늄 원료를 첨가하고, 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 분산시키고, 분산된 금속 산화물 전구체 용액을 건조시켜 파우더를 획득하고, 획득한 상기 파우더를 나트륨 전구체와 혼합한 후 소성하여 제조되며, Na((Ni0.25Fe0.25Mn0.5)0.97Ti0.03)O2로 표시되는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 나트륨이온전지용 양극활물질은 획득한 상기 파우더를 상기 나트륨 전구체와 혼합한 후 760 ~ 960℃에서 14 ~ 34시간 소성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 파우더는 상기 티타늄 원료가 첨가된 금속 산화물 전구체 용액을 40 ~ 80℃에서 건조시켜 획득하는 것을 특징으로 하는 나트륨이온전지용 양극활물질.
KR1020170106766A 2017-08-23 2017-08-23 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법 KR102006164B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170106766A KR102006164B1 (ko) 2017-08-23 2017-08-23 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170106766A KR102006164B1 (ko) 2017-08-23 2017-08-23 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190022963A KR20190022963A (ko) 2019-03-07
KR102006164B1 true KR102006164B1 (ko) 2019-08-02

Family

ID=65760699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170106766A KR102006164B1 (ko) 2017-08-23 2017-08-23 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102006164B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024096225A1 (ko) * 2022-10-31 2024-05-10 주식회사 에코프로비엠 소듐 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 소듐 이차전지

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112670497A (zh) * 2019-09-27 2021-04-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 钠离子电池用正极活性材料、由该活性材料制成的钠离子电池、电池模块、电池包及装置
KR102415885B1 (ko) 2020-01-22 2022-07-05 한국과학기술연구원 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 이차전지
CN116443946A (zh) * 2023-03-15 2023-07-18 深圳市比克动力电池有限公司 一种正极材料及其制备方法和电池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014122566A1 (en) * 2013-02-11 2014-08-14 Basf Se Active cathode material and its use in rechargeable electrochemical cells
KR101689457B1 (ko) * 2014-02-12 2016-12-23 한양대학교 산학협력단 나트륨 이차전지용 양극활물질 및 이의 제조 방법
KR20170085575A (ko) * 2014-11-26 2017-07-24 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 나트륨 이온 배터리용 애노드 재료 및 이의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024096225A1 (ko) * 2022-10-31 2024-05-10 주식회사 에코프로비엠 소듐 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 소듐 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190022963A (ko) 2019-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12095027B2 (en) Solid electrolyte material and battery
EP3041071B1 (en) Lithium transition metal composite particles, method for preparing same, and positive active materials comprising same
KR101746187B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
EP2642577B1 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery including positive electrode active material
EP2797142B1 (en) Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including same
KR101473322B1 (ko) 양극 활물질 및 이를 채용한 양극과 리튬 전지
KR101227308B1 (ko) 비수 전해질 이차전지
CN111295789A (zh) 固体电解质材料和电池
KR101630209B1 (ko) 양극 활물질, 그를 갖는 리튬이차전지 및 그의 제조 방법
KR102006164B1 (ko) 나트륨이온전지용 양극활물질 및 그의 제조 방법
KR102279132B1 (ko) 리튬이차전지용 양극 활물질 조성물 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20140070259A (ko) 리튬 이차 전지용 양극, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR102406774B1 (ko) 이종원소가 도핑된 표면부를 갖는 양극활물질, 및 그 제조 방법
KR101882975B1 (ko) 리튬 일차전지의 양극 제조방법
KR101666796B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101724002B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101930530B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
US11888102B2 (en) Cathode active material for lithium secondary battery and method of manufacturing the same
KR102000724B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20160139098A (ko) 금속복합 산화물, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102210197B1 (ko) 금속복합산화물계 양극 소재의 제조 방법
KR20090103133A (ko) 리튬 2차 전지용 양극 활물질과 그 제조방법 및 이를포함하는 리튬 2차 전지
KR101777399B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
KR101589296B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101479831B1 (ko) 리튬이차전지용 양극활물질, 이것의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
X701 Decision to grant (after re-examination)