KR102130528B1 - Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same - Google Patents

Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102130528B1
KR102130528B1 KR1020180115894A KR20180115894A KR102130528B1 KR 102130528 B1 KR102130528 B1 KR 102130528B1 KR 1020180115894 A KR1020180115894 A KR 1020180115894A KR 20180115894 A KR20180115894 A KR 20180115894A KR 102130528 B1 KR102130528 B1 KR 102130528B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sodium
positive electrode
active material
electrode active
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020180115894A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200036356A (en
Inventor
명승택
최지웅
조재현
Original Assignee
세종대학교산학협력단
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 세종대학교산학협력단 filed Critical 세종대학교산학협력단
Priority to KR1020180115894A priority Critical patent/KR102130528B1/en
Publication of KR20200036356A publication Critical patent/KR20200036356A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102130528B1 publication Critical patent/KR102130528B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00Compounds of manganese
    • C01G45/12Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/1228Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type [MnO2]n-, e.g. LiMnO2, Li[MxMn1-x]O2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법, 이를 포함하여 제조된 양극 및 이를 포함하는 나트륨이온 이차전지를 제공한다. 본 발명의 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법은, 나트륨 전이금속 산화물 분말을 몰리브덴 산화물 전구체와 혼합한 후 열처리하여, 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면상에 몰리브덴산 금속염인 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 양극 활물질의 표면에 코팅층을 형성함으로써, 이를 포함하는 양극을 사용하는 나트륨이온 이차전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. Provided is a method for manufacturing a positive electrode active material for a sodium ion secondary battery, and a positive electrode prepared by including the same and a sodium ion secondary battery including the same. The method for preparing a cathode active material for a sodium ion secondary battery of the present invention may include the step of mixing a sodium transition metal oxide powder with a molybdenum oxide precursor and heat-treating it to form a coating layer of a metal molybdate salt on the surface of the sodium transition metal oxide powder. have. According to the present invention, by forming a coating layer on the surface of the positive electrode active material, it is possible to improve the electrical properties of the sodium ion secondary battery using the positive electrode containing it.

Description

나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법, 이를 포함하여 제조된 양극 및 이를 포함하는 나트륨이온 이차전지{Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same}Method for producing a positive electrode active material for a sodium ion secondary battery, a positive electrode prepared therefrom, and a sodium ion secondary battery containing the same {Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same}

본 발명은 나트륨 이차전지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 나트륨 이차전지용 양극 활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a sodium secondary battery, and more particularly, to a positive electrode active material for a sodium secondary battery.

최근 전 세계적으로 에너지 저장장치에 관한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 리튬이차전지는 스마트폰, 노트북, 컴퓨터 등의 이동용 정보통신기기의 에너지원으로 사용되는 고성능의 소형 리튬 이차전지와 전기자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV) 등의 고출력 대형 수송기기용 이차전지 등으로 활용 되고 있는 실정이다. 이러한 전력저장장치의 수요가 급증함에 따라 리튬이차전지의 수요는 더욱 증가할 것으로 예상된다. Recently, interest in energy storage devices is rapidly increasing worldwide. Among them, lithium secondary batteries are high-performance, small-sized lithium secondary batteries used as energy sources for mobile information communication devices such as smartphones, laptops, and computers, and secondary for high-power large-sized transportation devices such as electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). It is being used as a battery. The demand for lithium secondary batteries is expected to increase further as the demand for power storage devices increases rapidly.

하지만 리튬의 한정적인 매장량에 따른 가격상승 등으로 인해 자원의 무기화로 번질 가능성이 있고 종래의 기술의 발전이 이미 한계에 다다랐다는 예측도 나오고 있는 시점이다. 이에 따라 이러한 리튬이차전지를 대체 할 수 있는 포스트(post) 리튬이차전지의 개발이 시급한 상황이다.However, there is a possibility that, due to the price increase due to the limited reserves of lithium, there is a possibility that it will spread due to the mineralization of resources, and that the development of conventional technologies has already reached the limit. Accordingly, the development of a post lithium secondary battery that can replace such a lithium secondary battery is in an urgent situation.

지구상에 존재하는 여러 자원들 중 소듐(Na)은 풍부한 자원 중 하나이다. 이것은 바닷물을 통해 쉽게 접근하고 채취할 수 있다. 현재 리튬이차전지를 대체하기 위해 소듐을 이용한 소듐이차전지에 관한 연구가 진행되고 있다. 소듐이차전지는 리튬이차전지와 유사한 삽입, 탈리 반응을 함으로써 이차전지로의 상당한 가능성을 가지고 있다. Of the many resources on earth, sodium (Na) is one of the abundant resources. It can be easily accessed and harvested through seawater. Currently, research is being conducted on a sodium secondary battery using sodium to replace a lithium secondary battery. Sodium secondary battery has a considerable possibility as a secondary battery by performing an insertion and desorption reaction similar to that of a lithium secondary battery.

그러나, 소듐이온전지의 연구는 현재 기초수준 단계라서 전극재료의 합성에 대한 체계적인 연구는 미비한 실정이다. 또한, 일반적인 소듐 이차전지용 양극활물질의 경우 전기화학적 반응이 반복될수록 비가역적인 반응이 증가하고, 구조적 붕괴 등에 의한 안정성이 저하되어 용량 감소가 발생하는 문제점들을 가지고 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 이차전지, 특히, 소듐 이차전지용 양극 활물질에 대한 연구가 필요한 실정이다. However, since the study of sodium ion batteries is currently at a basic level, systematic studies on the synthesis of electrode materials are insufficient. In addition, in the case of the cathode active material for a general sodium secondary battery, the irreversible reaction increases as the electrochemical reaction is repeated, and the stability due to structural collapse or the like decreases, resulting in capacity reduction. Therefore, in order to improve these problems, there is a need to study a secondary battery, particularly, a cathode active material for a sodium secondary battery.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0148269호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0148269

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 코팅층을 구비하는 양극 활물질 제조방법 및 이를 포함하는 양극을 사용하는 나트륨이온 이차전지의 우수한 전기적 특성을 제공함에 있다. The problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a positive electrode active material having a coating layer and excellent electrical properties of a sodium ion secondary battery using a positive electrode comprising the same.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법을 제공한다. 상기 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법은, 나트륨 전이금속 산화물 분말을 몰리브덴 산화물 전구체와 혼합한 후 열처리하여, 상기 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면상에 몰리브덴산 나트륨인 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, an aspect of the present invention provides a method for manufacturing a cathode active material for a sodium ion secondary battery. The method for manufacturing a cathode active material for a sodium ion secondary battery may include mixing a sodium transition metal oxide powder with a molybdenum oxide precursor and heat-treating it to form a coating layer of sodium molybdate on the surface of the sodium transition metal oxide powder. .

상기 나트륨 전이금속 산화물은 나트륨 망간 산화물일 수 있다. 상기 나트륨 전이금속 산화물은 Na0.44MnO2 인 것일 수 있다. 상기 혼합은 나트륨 전이금속 산화물 분말 및 몰리브덴 산화물 전구체를 밀링하는 것일 수 있다. 상기 몰리브덴 산화물 전구체는, 몰리브덴산 암모늄 수화물((NH4)6Mo7O24 · 4H2O)인 것일 수 있다. The sodium transition metal oxide may be sodium manganese oxide. The sodium transition metal oxide may be Na 0.44 MnO 2 . The mixing may be to mill the sodium transition metal oxide powder and molybdenum oxide precursor. The molybdenum oxide precursor may be ammonium molybdate hydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O).

상기 열처리는 상기 몰리브덴 산화물 전구체를 열분해하여 몰리브덴 산화물을 형성하고, 상기 몰리브덴 산화물은 상기 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면에 잔류하는 나트륨 화합물과 반응하여 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4)인 상기 코팅층을 형성하는 것일 수 있다. 상기 열처리는 건조한 분위기에서 수행되는 것일 수 있다. The heat treatment thermally decomposes the molybdenum oxide precursor to form molybdenum oxide, and the molybdenum oxide reacts with a sodium compound remaining on the surface of the sodium transition metal oxide powder to form the coating layer of sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ). May be The heat treatment may be performed in a dry atmosphere.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은, 나트륨이온 이차전지용 양극을 제공한다. 상기 나트륨이온 이차전지용 양극은, 집전체 및 상기 집전체 상에 위치하는 양극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 나트륨 전이금속 산화물 입자 및 상기 나트륨 전이금속 산화물 입자 표면 상에 형성된, 몰리브덴산 나트륨인 코팅층을 구비하는 것일 수 있다. 상기 나트륨 전이금속 산화물은 터널 구조인 것일 수 있다. 상기 코팅층은 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4)인 것일 수 있다.In order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a positive electrode for a sodium ion secondary battery. The positive electrode for a sodium ion secondary battery includes a current collector and a positive electrode active material layer located on the current collector, and the positive electrode active material layer is formed on the surface of sodium transition metal oxide particles and the sodium transition metal oxide particles, molybdic acid It may be provided with a coating layer that is sodium. The sodium transition metal oxide may be a tunnel structure. The coating layer may be sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ).

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은, 나트륨이온 이차전지를 제공한다. 상기 나트륨이온 이차전지는 집전체 및 상기 집전체 상에 위치하는 양극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 나트륨 전이금속 산화물 입자 및 상기 나트륨 전이금속 산화물 입자 표면 상에 형성된, 몰리브덴산 나트륨인 코팅층을 구비하는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극, 음극 활물질을 구비하는 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 전해질을 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a sodium ion secondary battery. The sodium ion secondary battery includes a current collector and a positive electrode active material layer located on the current collector, and the positive electrode active material layer is sodium molybdate formed on the surface of the sodium transition metal oxide particles and the sodium transition metal oxide particles. It may include a coating layer, a positive electrode for a sodium ion secondary battery, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 코팅층은 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4)인 것일 수 있다. 상기 전해질은 나트륨염과 이를 용해하는 용매를 함유하는 액체 전해질일 수 있다. The coating layer may be sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ). The electrolyte may be a liquid electrolyte containing a sodium salt and a solvent dissolving it.

본 발명에 따르면, 양극 활물질의 표면에 코팅층을 형성함으로써, 이를 포함하는 양극을 사용하는 나트륨이온 이차전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, by forming a coating layer on the surface of the positive electrode active material, it is possible to improve the electrical properties of the sodium ion secondary battery using the positive electrode containing it.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨이온 이차전지용 양극을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 양극 활물질의 코팅층 형성방법을 순서대로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질 분말의 X선 회절분석 결과이다.
도 4는 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질의 X선 광전자 분광법(XPS) 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제조예 2 및 비교예 2의 양극 활물질의 비행시간형 이차이온질량분석(TOF-SIMS) 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제조예 3 및 비교예 3의 사이클 특성을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing a positive electrode for a sodium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart sequentially showing a method of forming a coating layer of the positive electrode active material of the present invention.
3 is an X-ray diffraction analysis result of the positive electrode active material powder of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the positive electrode active material powder of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of the positive electrode active material of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
Figure 6 shows the results of the flight time type secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) of the positive electrode active material of Preparation Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention.
7 is a graph showing cycle characteristics of Preparation Example 3 and Comparative Example 3 of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention allows for various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated by the drawings, which will be described in detail below. However, it is not intended to limit the invention to the specific forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and substitutes consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being "on" another component, it will be understood that it may be present directly on the other element, or an intermediate element between them. .

본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨이온 이차전지는 양극, 음극, 및 이들 사이에 위치하는 전해질을 구비한다. 이러한 이차전지는 나트륨 이온이 양극에서 나와 전해질을 통해 음극으로 이동하는 충전과정과 나트륨 이온이 음극에서 나와 전해질을 통해 양극으로 이동하는 방전과정을 여러번 수행할 수 있는 것으로, 상기 나트륨 이온은 활성 금속 이온이라고 명명할 수 있다.A sodium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and an electrolyte positioned between them. Such a secondary battery is capable of performing a charging process in which sodium ions come out of the positive electrode and moves through the electrolyte to the negative electrode and a discharge process in which sodium ions come out of the negative electrode and moves through the electrolyte to the positive electrode, wherein the sodium ion is an active metal ion. You can name it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨이온 이차전지용 양극을 나타낸 모식도이고, 도 2는 본 발명의 코팅층을 구비하는 양극 활물질의 형성방법을 순서대로 나타낸 순서도이다. 1 is a schematic diagram showing a positive electrode for a sodium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a method of forming a positive electrode active material having a coating layer of the present invention in order.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 나트륨이온 이차전지용 양극(300)은 집전체(100)상에 형성된 양극 활물질층(200)을 포함하되, 상기 양극 활물질층(200)은 양극활물질(입자)(201) 및 상기 양극활물질(입자)(201)의 표면에 형성된 코팅층(210)을 포함할 수 있다. 상기 양극 활물질(201)은 활성금속 이온, 즉, 나트륨 이온의 가역적인 삽입과 탈리가 가능한 것으로, 예를 들어, 나트륨 전이금속 산화물일 수 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질(201)은 분말(powder) 형태일 수 있다.1 and 2, the positive electrode 300 for a sodium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode active material layer 200 formed on the current collector 100, wherein the positive electrode active material layer 200 is a positive electrode active material ( Particle) 201 and the positive electrode active material (particle) 201 may include a coating layer 210 formed on the surface. The positive electrode active material 201 is capable of reversible insertion and desorption of active metal ions, that is, sodium ions, and may be, for example, sodium transition metal oxide. For example, the positive electrode active material 201 may be in the form of a powder.

상기 나트륨 전이금속산화물은 Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2-αAα (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M1, M2, 및 M3는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 금속이고, A는 N,O,F, 또는 S임)일 수 있다. 상기 나트륨 전이금속산화물은 Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2 (0.5<x≤0.9, 0≤y<1, 0≤z<1, M1=Mn, M2, M3는 각각 서로에 관계없이 Ni, Co 또는 Fe일 수 있다. 일 예로서, 상기 나트륨 전이금속산화물은 NaFeO2, NaMnO2, NaNiO2, NaCoO2, NaCrO2, NaNi0.5Mn0.5O2 일 수 있다. The sodium transition metal oxide is Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2-α A α (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤ 0.1, M 1 , M 2 , and M 3 are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, and Bi are different metals selected from the group consisting of, A may be N, O, F, or S). The sodium transition metal oxide is Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2 (0.5<x≤0.9, 0≤y<1, 0≤z<1, M 1 =Mn, M 2 , Each of M 3 may be Ni, Co, or Fe, regardless of each other As an example, the sodium transition metal oxide may be NaFeO 2 , NaMnO 2 , NaNiO 2 , NaCoO 2 , NaCrO 2 , NaNi 0.5 Mn 0.5 O 2 have.

상기 나트륨 전이금속산화물은 Na0.7[MexMn1-x]O2 (0.1<x≤0.9, Me=Ni, Co, 또는 Fe), 구체적으로, Na0.7[NixMn1-x]O2 (0.1<x≤0.9), 일 예로서, Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 일 수 있다. The sodium transition metal oxide is Na 0.7 [Me x Mn 1-x ]O 2 (0.1<x≤0.9, Me=Ni, Co, or Fe), specifically, Na 0.7 [Ni x Mn 1-x ]O 2 (0.1<x≤0.9), for example, Na 2/3 [Ni 1/3 Mn 2/3 ]O 2 .

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질(201), 즉, 나트륨 전이금속 산화물은 망간계 산화물 NaxMnO2(0≤X≤1), 보다 구체적으로, 상기 나트륨 전이금속 산화물은 터널형 결정구조를 갖는 망간계 산화물 NaxMnO2(0.4≤X≤1), 일 예로, Na0.44MnO2일 수 있다. 이로써, 터널구조를 갖는 상기 양극 활물질(201)은 상기 활성금속 이온인 나트륨 이온의 우수한 이온확산경로(ion diffusion path)를 확보할 수 있다. More specifically, the positive electrode active material 201, that is, the sodium transition metal oxide is manganese oxide Na x MnO 2 (0≤ X ≤1), and more specifically, the sodium transition metal oxide is manganese having a tunnel-type crystal structure. Based oxide Na x MnO 2 (0.4≤ X ≤1), for example, Na 0.44 MnO 2 . Thus, the positive electrode active material 201 having a tunnel structure can secure an excellent ion diffusion path of the sodium ion, which is the active metal ion.

상기 코팅층(210)은 상기 양극 활물질(201)의 표면 상에 형성된 것이되, 상기 양극 활물질(201)의 표면 나트륨 잔류물과 반응하여 형성된 화합물, 일 예로, 나트륨염이, 예를 들어, 100nm 이하의 평균 두께를 갖는 층의 형태로 형성된 것일 수 있다. 상기 코팅층(210)은 상기 양극 활물질(201)의 주로 표면의 나트륨 잔류물과 반응하여 형성된 것으로, 상기 양극 활물질(201)의 표면 개질막일 수도 있다. 이러한 상기 코팅층(210)은 상기 양극 활물질(201)의 구조에 영향을 미치지 않으면서 상기 양극 활물질(201), 즉, 터널구조를 갖는 상기 양극 활물질(201)의 나트륨 이온의 확산 효과를 보다 증대시킬 수 있다. The coating layer 210 is formed on the surface of the positive electrode active material 201, a compound formed by reacting with the surface sodium residue of the positive electrode active material 201, for example, sodium salt, for example, 100 nm or less It may be formed in the form of a layer having an average thickness of. The coating layer 210 is formed by reacting mainly with the sodium residue on the surface of the positive electrode active material 201, and may be a surface modification film of the positive electrode active material 201. The coating layer 210 may increase the diffusion effect of sodium ions of the positive electrode active material 201, that is, the positive electrode active material 201 having a tunnel structure, without affecting the structure of the positive electrode active material 201. Can.

상기 코팅층(210)은 상기 양극 활물질(201) 분말을 형성하는 과정에서 유래되어 표면에 잔류하는 나트륨 화합물과 금속 산화물, 예를 들어, 몰리브덴 산화물, 일 예로서, 몰리브덴 삼산화물(MoO3)과 반응하여 형성된 것일 수 있다. 일 예로, 상기 코팅층(210)은 몰리브덴산 나트륨(Sodium molybdate)(Na2MoO4)일 수 있다. The coating layer 210 is reacted with a sodium compound and a metal oxide, for example, molybdenum oxide, for example, molybdenum trioxide (MoO 3 ) derived from the process of forming the positive electrode active material 201 powder and remaining on the surface. It may be formed by. For example, the coating layer 210 may be sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ).

다시 말해서, 상기 코팅층(210), 일 예로, 몰리브덴산 나트륨(Sodium molybdate)(Na2MoO4)은 상기 양극 활물질(201)의 활성 금속이온인 나트륨 이온의 이동을 방해하는 부산물의 생성을 억제시킴으로써, 이에 따라, 터널구조(tunnel structure)를 갖는 양극 활물질(201) 분말 내 나트륨 이온의 확산을 더욱 증가시킬 수 있다. 이로써, 상기 양극을 포함하는 나트륨이온 이차전지 소자의 전기화학적 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층(210)은 5nm 내지 30nm, 구체적으로, 10nm 내지 20nm의 두께 범위를 가질 수 있다. In other words, the coating layer 210, for example, sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) by inhibiting the formation of byproducts that interfere with the movement of the sodium ion, which is the active metal ion of the positive electrode active material 201, , Accordingly, the diffusion of sodium ions in the positive electrode active material 201 powder having a tunnel structure can be further increased. Thus, the electrochemical properties of the sodium ion secondary battery device including the positive electrode can be further improved. For example, the coating layer 210 may have a thickness range of 5nm to 30nm, specifically, 10nm to 20nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 코팅층(210)을 구비하는 양극 활물질(201)의 제조방법은 다음과 같을 수 있다. 먼저, 양극 활물질(201) 분말을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질(201)은 건조된 분말(powder) 형태일 수 있다. 일 예로서, 상기 양극 활물질(201), 즉, 나트륨 전이금속 산화물은 터널형 결정구조를 갖는 망간계 산화물인, Na0.44MnO2일 수 있다.A method of manufacturing the positive electrode active material 201 having the coating layer 210 according to an embodiment of the present invention may be as follows. First, the positive electrode active material 201 powder may be formed. Specifically, the positive electrode active material 201 may be in the form of dried powder. As an example, the positive electrode active material 201, that is, the sodium transition metal oxide may be Na 0.44 MnO 2 , which is a manganese oxide having a tunnel-type crystal structure.

상기 양극 활물질(201) 분말을 형성하기 위하여, 나트륨 전구체 및 전이금속 산화물이 준비될 수 있다(S10). 상기 나트륨 전구체는 나트륨 이온을 제공할 수 있는 것이라면, 크게 제한이 있지는 않으나, 예를 들어, 상기 나트륨 전구체는 나트륨과 음이온이 염(salt)을 형성하고 있는 화합물, 일 예로, 탄산나트륨(Na2CO3)일 수 있다. In order to form the positive electrode active material 201 powder, a sodium precursor and a transition metal oxide may be prepared (S10). The sodium precursor is not particularly limited as long as it is capable of providing sodium ions. For example, the sodium precursor is a compound in which sodium and anions form a salt, for example, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).

상기 전이금속 산화물은 상기 양극 활물질에서 상기 나트륨 이온과 터널구조를 형성할 수 있는 중심금속인 전이금속을 공급할 수 있는 것으로, 예를 들어, 상기 전이금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 일 예로서, 상기 전이금속은 Mn 일 수 있으며, 상기 전이금속 산화물은 산화망간, 구체적으로, 이산화망간(MnO2) 일 수 있다. The transition metal oxide may supply a transition metal that is a central metal capable of forming a tunnel structure with the sodium ion in the positive electrode active material, for example, the transition metal is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe , Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, and Bi Can. As an example, the transition metal may be Mn, and the transition metal oxide may be manganese oxide, specifically, manganese dioxide (MnO 2 ).

상기 나트륨 전구체 및 전이금속 산화물을 혼합한 후, 제1 열처리를 수행할 수 있다(S20). 상기 혼합은 상기 나트륨 전구체 및 상기 전이금속 산화물을 0.5:1.5 내지 1.5:0.5, 일 예로, 1:1의 몰비로, 일 예로, 몰탈 믹서(mortar mixer)를 사용하여 기계적 밀링(milling) 하는 것일 수 있다. After mixing the sodium precursor and the transition metal oxide, a first heat treatment may be performed (S20). The mixing may be to mechanically mill the sodium precursor and the transition metal oxide in a molar ratio of 0.5:1.5 to 1.5:0.5, for example, 1:1, for example, using a mortar mixer. have.

삭제delete

상기 제1 열처리는 상기 나트륨 전구체, 일 예로, 탄산나트륨(Na2CO3)의 나트륨이온이 상기 전이금속 산화물, 일 예로, 이산화망간(MnO2)과 화합물을 형성하는 것일 수 있다. 상기 화합물은 나트륨 전이금속 산화물, 일 예로, Na0.44MnO2 일 수 있다. In the first heat treatment, the sodium precursor, for example, sodium ions of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may form a compound with the transition metal oxide, for example, manganese dioxide (MnO 2 ). The compound may be sodium transition metal oxide, for example, Na 0.44 MnO 2 .

상기 제1 열처리는 적어도 2회 이상 일 예로, 2회 연속하여 열처리를 수행하는 연속 열처리일 수 있다. 예를 들어, 상기 연속 열처리는 상기 혼합 후 혼합물을 예를 들어, 100℃ 내지 900℃, 구체적으로, 200℃ 내지 800℃, 더 구체적으로, 250℃ 내지 800℃의 온도 범위 내에서, 일 예로 2회 연속하여 열처리를 수행하는 것일 수 있다.The first heat treatment may be, for example, at least two or more times, for example, a continuous heat treatment that continuously performs heat treatment twice. For example, in the continuous heat treatment, the mixture after the mixing is, for example, 100° C. to 900° C., specifically, 200° C. to 800° C., more specifically, within a temperature range of 250° C. to 800° C., for example 2 It may be to perform heat treatment continuously.

보다 구체적으로, 상기 연속 열처리는 상기 혼합물을 1차 열처리한 후 1차 서냉 및 2차 열처리한 이후 2차 서냉을 연속하여 수행하는 것일 수 있다. 이때, 상기 1차 열처리 및 2차 열처리는, 각 열처리 후 각 서냉을 시작하기 전에 7시간 내지 10시간 동안 온도를 유지시키는 공정을 더 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 연속 열처리는 1차 열처리-유지-1차 서냉 및 2차 열처리-유지-2차 서냉을 연속하여 수행하는 것일 수 있다. More specifically, the continuous heat treatment may be to continuously perform the second slow cooling after the first heat treatment and the first slow cooling after the first heat treatment of the mixture. In this case, the first heat treatment and the second heat treatment may further include a process of maintaining the temperature for 7 hours to 10 hours before starting each slow cooling after each heat treatment. That is, the continuous heat treatment may be performed by performing the first heat treatment-maintenance-first slow cooling and the second heat treatment-maintenance-second slow cooling.

일 예로서, 상기 혼합물을 금속 도가니, 일 예로, 알루미늄 도가니에 넣고, 300℃까지 2℃/min 내지 7℃/min, 일 예로, 5℃/min 의 속도로 승온하는 1차 열처리를 수행한 다음, 일 예로, 8시간 동안 유지시킨 후, 2℃/min 내지 7℃/min, 일 예로, 4℃/min의 속도로 서냉시키는 1차 서냉을 수행할 수 있다. 이어서, 750℃까지 2℃/min 내지 7℃/min, 일 예로, 5℃/min 의 속도로 승온하는 2차 열처리를 수행한 다음, 일 예로, 9시간 동안 유지시킨 후, 2℃/min 내지 7℃/min, 일 예로, 4℃/min의 속도로 서냉시키는 2차 서냉을 수행할 수 있다.As an example, the mixture is placed in a metal crucible, for example, an aluminum crucible, and a primary heat treatment is performed to increase the temperature to 300° C. at a rate of 2° C./min to 7° C./min, for example, 5° C./min. , For example, after maintaining for 8 hours, the first slow cooling may be performed at 2°C/min to 7°C/min, for example, slow cooling at a rate of 4°C/min. Subsequently, a second heat treatment is performed at 2° C./min to 7° C./min, up to 750° C., for example, at a rate of 5° C./min, and then, for example, maintained for 9 hours, 2° C./min to 7 °C / min, for example, may perform a secondary slow cooling to slow cooling at a rate of 4 °C / min.

상기 연속 열처리는 건조한(dry) 분위기, 구체적으로, 건조한 공기(dry air) 분위기(ex. O2(g):N2(g)=21%:79%)에서 수행될 수 있다. The continuous heat treatment may be performed in a dry atmosphere, specifically, a dry air atmosphere (ex. O 2(g) :N 2(g) =21%:79%).

즉, 본 발명의 양극 활물질(201) 분말은 용매를 포함하지 않고, 건조한 공기 분위기에서 열처리를 수행하는 일 예로, 고상법(solid state reaction)에 의하여 형성될 수 있다. 이로써, 터널구조를 갖는 나트륨 전이금속 산화물, 일 예로, Na0.44MnO2 분말을 얻을 수 있다. That is, the positive electrode active material 201 powder of the present invention does not contain a solvent and may be formed by a solid state reaction as an example of performing heat treatment in a dry air atmosphere. Thus, a sodium transition metal oxide having a tunnel structure, for example, Na 0.44 MnO 2 powder can be obtained.

상기 나트륨 전이금속 산화물 분말과 금속 산화물 전구체, 일 예로, 몰리브덴 산화물 전구체를 혼합(믹싱)한 후 제2 열처리할 수 있다(S30). 상기 몰리브덴 산화물 전구체는 몰리브덴 산화물을 제공할 수 있는 것이라면 크게 제한이 있지는 않다. 예를 들어, 상기 몰리브덴 산화물은 몰리브덴 삼산화물(MoO3)일 수 있으며, 상기 몰리브덴 산화물 전구체는 몰리브덴산 암모늄, 구체적으로, 몰리브덴산 암모늄 수화물((NH4)6Mo7O24 · 4H2O) 일 수 있다. After mixing (mixing) the sodium transition metal oxide powder with a metal oxide precursor, for example, a molybdenum oxide precursor, a second heat treatment may be performed (S30). The molybdenum oxide precursor is not particularly limited as long as it can provide molybdenum oxide. For example, the molybdenum oxide may be molybdenum trioxide (MoO 3 ), and the molybdenum oxide precursor is ammonium molybdate, specifically, ammonium molybdate hydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O) Can be

상기 혼합은 일 예로, 몰탈 믹서(mortar mixer)를 사용하여 기계적 밀링(milling) 하는 것일 수 있다. The mixing may be, for example, mechanical milling using a mortar mixer.

상기 제2 열처리는, 상기 몰리브덴 산화물 전구체, 즉, 몰리브덴산 암모늄 수화물((NH4)6Mo7O24 · 4H2O)을 열분해하여 몰리브덴 산화물, 일 예로, 몰리브덴 삼산화물(MoO3)을 형성(반응식 1의 (1))하고, 상기 몰리브덴 삼산화물(MoO3)은 상기 양극 활물질(201), 구체적으로, 나트륨 전이금속 산화물, 일 예로, Na0.44MnO2 분말과 반응하여 화합물을 형성하는 것일 수 있다. 상기 제2 열처리 온도는 예를 들어, 300℃ 내지 400℃. 일 예로 350℃일 수 있다. In the second heat treatment, the molybdenum oxide precursor, that is, ammonium molybdate hydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O) is thermally decomposed to form molybdenum oxide, for example, molybdenum trioxide (MoO 3 ). ((1) of Scheme 1), and the molybdenum trioxide (MoO 3 ) is to form a compound by reacting with the positive electrode active material 201, specifically, sodium transition metal oxide, for example, Na 0.44 MnO 2 powder Can. The second heat treatment temperature is, for example, 300 ℃ to 400 ℃. For example, it may be 350 ℃.

상기 화합물은 상기 양극 활물질(201) 분말, 구체적으로, 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면 상에 형성된 코팅층(210)일 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층(210)은 상기 몰리브덴 산화물이 일 예로, 나트륨 전이금속 산화물 분말, 일 예로, Na0.44MnO2 분말 표면에 잔류하는 나트륨 화합물, 예를 들어, NaCO3, NaOH, Na2O 등과 반응하여 상기 양극 활물질(201)의 주로 표면에 형성된 것일 수 있다(반응식 1 (2)). The compound may be the positive electrode active material 201 powder, specifically, a coating layer 210 formed on the surface of a sodium transition metal oxide powder. Specifically, the coating layer 210, the molybdenum oxide is an example, sodium transition metal oxide powder, for example, Na 0.44 MnO 2 sodium compound remaining on the surface of the powder, for example, NaCO 3 , NaOH, Na 2 O, etc. It may be formed on the surface of the positive electrode active material 201 by reacting (Scheme 1 (2)).

보다 구체적으로, 상기 코팅층(210)은 상기 제2 열처리, 구체적으로, 300℃ 내지 400℃. 일 예로 350℃의 온도 범위에서 열처리를 수행함으로써, 상기 몰리브덴 산화물이 상기 잔류하는 나트륨 화합물 중 주로 NaOH와 반응하여 형성된, 몰리브덴산 금속염, 즉, 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4)일 수 있다(반응식 1 (2)-(ⅰ)). More specifically, the coating layer 210 is the second heat treatment, specifically, 300 ℃ to 400 ℃. For example, by performing heat treatment in a temperature range of 350° C., the molybdenum oxide may be a metal molybdate salt, that is, sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) formed by reacting with NaOH among the remaining sodium compounds. 1 (2)-(ⅰ)).

<반응식 1><Scheme 1>

(1) (NH4)6MoO4 4H20 → MoO3 (350℃)(1) (NH 4 ) 6 MoO 4 4H 2 0 → MoO 3 (350℃)

(2) MoO3 + NaOH → Na2MoO4 + H20(g) ···(ⅰ)(2) MoO 3 + NaOH → Na 2 MoO 4 + H 2 0(g) ...(ⅰ)

MoO3 + Na2CO3 → Na2MoO4 + CO2(g) ···(ⅱ)MoO 3 + Na 2 CO 3 → Na 2 MoO 4 + CO 2 (g)

이러한 본 발명의 상기 코팅층(210)은 상기 양극 활물질(201) 표면에 잔류하는 나트륨 화합물과의 반응을 통하여 형성된 화합물로써, 상기 잔류하는 나트륨 화합물을 제거하여, 상기 양극 활물질(201)의 활성 금속이온인 나트륨 이온의 이동을 방해하는 부산물의 생성을 억제시키는 효과를 발휘할 수 있다. 이에 따라, 터널구조(tunnel structure)를 갖는 양극활물질 분말 내 나트륨 이온의 확산을 더욱 증가시킴으로써, 상기 양극을 포함하는 나트륨이온 이차전지 소자의 전기화학적 특성을 보다 향상시킬 수 있다. The coating layer 210 of the present invention is a compound formed through reaction with the sodium compound remaining on the surface of the positive electrode active material 201, and removes the residual sodium compound to activate metal ions of the positive electrode active material 201 It can exert an effect of inhibiting the formation of byproducts that interfere with the movement of sodium phosphate. Accordingly, by further increasing the diffusion of sodium ions in the positive electrode active material powder having a tunnel structure, the electrochemical characteristics of the sodium ion secondary battery device including the positive electrode can be further improved.

상기 제2 열처리는 3시간 내지 5시간, 일 예로, 4시간 동안 수행되고, 건식 열처리, 즉, 건조한 공기(dry air) 분위기(ex. O2(g):N2(g)=21%:79%)에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 제2 열처리는 2℃/min 내지 7℃/min, 일 예로, 5℃/min의 승온속도로 수행될 수 있다. The second heat treatment is performed for 3 hours to 5 hours, for example, 4 hours, and a dry heat treatment, that is, a dry air atmosphere (ex. O 2(g) :N 2(g) =21%: 79%). The second heat treatment may be performed at a heating rate of 2°C/min to 7°C/min, for example, 5°C/min.

상기 양극 활물질층(200)은 상기 양극 활물질(201) 이외에 도전재(미도시), 바인더(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 상기 도전재는 상기 양극활물질(201) 100 중량부에 대해 2 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. The positive electrode active material layer 200 may further include a conductive material (not shown), a binder (not shown), etc. in addition to the positive electrode active material 201. The conductive material may be natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, graphene, or other carbon materials. The conductive material may be contained in 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material 201.

상기 바인더는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다. 상기 바인더는 상기 양극활물질(201) 100 중량부에 대해 2 내지 20 중량부로 함유될 수 있다.The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, a vinylidene fluoride copolymer, a fluorine resin such as propylene hexafluoride, and/or a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. It may include. The binder may be contained in 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material (201).

상기 양극(300)을 형성하는 방법으로는, 상기 코팅층(210)이 형성된 양극 활물질(201), 상기 도전재, 상기 바인더 및 용매를 포함하는 양극 슬러리를 상기 집전체(100) 상에 도포하여 고착화하여 양극 활물질층(200)을 형성하는 것일 수 있다. 상기 용매는 유기 용매, 예를 들어, N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 상기 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. As a method of forming the positive electrode 300, a positive electrode slurry including the positive electrode active material 201 on which the coating layer 210 is formed, the conductive material, the binder, and a solvent is coated on the current collector 100 to be fixed. It may be to form the positive electrode active material layer 200. The solvent is an organic solvent, for example, amine-based N,N-dimethylaminopropylamine, diethyltriamine, etc.; Ether systems such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; Ketone systems such as methyl ethyl ketone; Ester systems such as methyl acetate; And aprotic polar solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone. The current collector may be a conductor such as Al, Ni, and stainless steel.

본 발명의 나트륨이온 이차전지는 상기 양극(300), 음극 활물질을 포함하는 음극(미도시) 및 상기 양극(300)과 상기 음극(미도시) 사이에 배치된 전해질을 포함할 수 있다. 상기 음극활물질은 금속 이온을 탈삽입하거나 변환(conversion) 반응을 일으킬 수 있는 금속, 금속합금, 금속산화물, 금속불화물, 금속황화물, 및 천연 흑연, 인조흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료 등을 사용할 수 있다. The sodium ion secondary battery of the present invention may include the positive electrode 300, a negative electrode (not shown) including the negative electrode active material, and an electrolyte disposed between the positive electrode 300 and the negative electrode (not shown). The negative electrode active material is a metal, metal alloy, metal oxide, metal fluoride, metal sulfide, and natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotube, which can de-insert metal ions or cause a conversion reaction. Carbon materials, such as graphene, can be used.

상기 전해질은 나트륨염과 이를 용해하는 용매를 함유하는 액체 전해질일 수 있다. 상기 나트륨염은 NaClO4, NaPF6, NaAsF6, NaSbF6, NaBF4, NaCF3SO3, NaN(SO2CF3)2, NaAlCl4, 저급 지방족 카르복실산 나트륨염 등일 수 있고, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 유기 용매로는, 예를 들면 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 이소프로필메틸카르보네이트, 비닐렌카르보네이트, 4-트리플루오로메틸-1,3-디옥솔란-2-온, 1,2-디(메톡시카르보닐옥시)에탄 등의 카르보네이트류; 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메톡시프로판, 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 포름산메틸, 아세트산메틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 3-메틸-2-옥사졸리돈 등의 카르바메이트류; 술포란, 디메틸술폭시드, 1,3-프로판술톤 등의 황 함유 화합물; 또는 상기한 유기 용매에 추가로 불소 치환기를 도입한 것을 사용할 수 있다. The electrolyte may be a liquid electrolyte containing a sodium salt and a solvent dissolving it. The sodium salt may be NaClO 4 , NaPF 6 , NaAsF 6 , NaSbF 6 , NaBF 4 , NaCF 3 SO 3 , NaN(SO 2 CF 3 ) 2 , NaAlCl 4 , lower aliphatic carboxylic acid sodium salt, or the like. It is also possible to use a mixture of two or more. The solvent may be an organic solvent. Examples of the organic solvent are propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4- Carbonates such as trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one and 1,2-di(methoxycarbonyloxy)ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro Ethers such as furan; Esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; Amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidon; Sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propanesultone; Alternatively, a fluorine substituent introduced into the above-described organic solvent may be used.

상기 양극(300)과 음극 사이에 세퍼레이터가 배치될 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 질소 함유 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는 다공질 필름, 부직포, 직포 등의 형태를 가지는 재료일 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부 저항이 작아진다는 점에서, 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직하다.A separator may be disposed between the anode 300 and the cathode. The separator may be a material having a form of a porous film, a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a material such as polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, fluorine resin, or aromatic polymer containing nitrogen. The thickness of the separator is preferably as thin as possible, as long as the mechanical strength is maintained, in that the bulk energy density of the battery increases and the internal resistance decreases.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

<제조예 1: 코팅층을 구비하는 양극 활물질 분말><Production Example 1: Positive electrode active material powder having a coating layer>

0.02몰의 탄산나트륨(Sodium carbonate)과 0.02몰의 이산화망간 (Manganese(II) oxide)를 충분히 섞일 수 있도록 몰탈 믹서(mortar mixer)에서 밀링하였다. 이후, 혼합물을 알루미나 도가니에 넣은 뒤, 건조한 공기(Dry Air (O2:N2=21%:79%) 분위기에서 승온속도 5℃/min으로 300℃ 까지 승온, 8시간 유지, 4℃/min의 냉각속도로 서냉, 다시 750℃까지 승온, 9시간 유지, 4℃/min의 냉각속도로 서냉을 차례로 수행하여 터널(Tunnel) 구조의 Na0.44MnO2(S.G.Pbam) 분말을 얻었다. 상기 분말과 몰리브덴산 암모늄을 몰탈 믹서(mortar mixer)에서 믹싱한 후, 건조한 공기(Dry Air (O2:N2=21%:79%) 분위기에서 승온속도 5℃/min으로 350℃에서 4시간 동안 건식 열처리를 수행하였다. 이로써, 표면에 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4 )이 코팅된 Na0.44MnO2(S.G.Pbam) 분말을 형성하였다. Milling was performed in a mortar mixer to sufficiently mix 0.02 mol of sodium carbonate and 0.02 mol of manganese dioxide (Manganese(II) oxide). Thereafter, the mixture was placed in an alumina crucible, and then heated to 300° C. at a heating rate of 5° C./min in a dry air (Dry Air (O 2 :N 2 =21%:79%) atmosphere, maintained for 8 hours, 4° C./min Slowly cooling at a cooling rate of, heating up to 750° C., maintaining for 9 hours, and slow cooling at a cooling rate of 4° C./min were sequentially performed to obtain Na 0.44 MnO 2 (SGPbam) powder having a tunnel structure. After mixing the ammonium acid in a mortar mixer, dry heat treatment was performed at 350°C for 4 hours at a heating rate of 5°C/min in a dry air (O 2 :N 2 =21%:79%) atmosphere. Thereby, Na 0.44 MnO 2 (SGPbam) powder coated with sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) was formed on the surface.

<비교예 1: 양극 활물질 분말(코팅층 미형성)><Comparative Example 1: Positive electrode active material powder (uncoated coating layer)>

몰리브덴산 암모늄을 이용하여 코팅층을 형성하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 분말인 Na0.44MnO2(S.G.Pbam) 분말을 합성하였다. Na 0.44 MnO 2 (SGPbam) powder, a positive electrode active material powder, was synthesized in the same manner as in Preparation Example 1, except that a coating layer was formed using ammonium molybdate.

<제조예 2: 코팅층을 구비하는 양극 활물질을 포함하는 양극><Production Example 2: A positive electrode comprising a positive electrode active material having a coating layer>

제조예 1에서 제조된 양극 활물질 분말, 도전재(슈퍼-P(Super-P):덴카블랙(Denka black)=1:1) 및 결합재(폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 8:1:1의 중량비로 혼합하여 유기 용매(NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)) 내에 분산시킨 슬러리를 제조하였다. 그 다음, 상기 슬러리를 알루미늄 포일상에 도포한 후 진공 분위기에서 80℃, 하룻밤(overnight) 동안 건조시켜 양극을 제조하였다. The positive electrode active material powder prepared in Preparation Example 1, the conductive material (Super-P (Super-P): Denka black (Denka black) = 1:1) and the binder (polyvinylidene fluoride (PVDF)) 8:1:1 To prepare a slurry dispersed in an organic solvent (NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidone)) by mixing in a weight ratio of 80. Then, the slurry was applied onto an aluminum foil, and then in a vacuum atmosphere at 80° C., overnight. During drying, an anode was prepared.

<비교예 2: 기존 양극 활물질을 포함하는 양극><Comparative Example 2: A positive electrode containing an existing positive electrode active material>

비교예 1의 양극 활물질 분말인 Na0.44MnO2(S.G.Pbam) 분말을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 2와 동일한 방법으로 양극을 제조하였다. A positive electrode was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that Na 0.44 MnO 2 (SGPbam) powder, which is a positive electrode active material powder of Comparative Example 1, was used.

<제조예 3: 나트륨이온 반전지 제조><Production Example 3: Preparation of sodium ion reversed paper>

상기 제조예 2에서 제조한 양극, 음극인 나트륨 금속판, 그리고 전해질 NaPF6와 유기용매 프로필렌 카보네이트(PC, 98vol.%)와 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC, 2vol.%)를 함유하는 비수전해액을 사용하여 아르곤 분위기(Ar-filled glove box)에서 나트륨이온 반전지를 제조하였다.Using a non-aqueous electrolyte solution containing the positive electrode, the negative electrode sodium metal plate prepared in Preparation Example 2, and electrolyte NaPF 6 , an organic solvent propylene carbonate (PC, 98 vol.%) and fluoroethylene carbonate (FEC, 2 vol.%). Sodium ion half-cells were prepared in an argon atmosphere (Ar-filled glove box).

<비교예 3: 나트륨이온 반전지 제조><Comparative Example 3: Preparation of sodium ion reversed paper>

비교예 2의 양극을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 3과 동일한 방법으로 나트륨이온 반전지를 제조하였다. A sodium ion half cell was prepared in the same manner as in Production Example 3, except that the positive electrode of Comparative Example 2 was used.

<평가예 1: 나트륨이온 반전지 사이클 특성 평가><Evaluation Example 1: Evaluation of sodium ion reverse cell cycle characteristics>

제조예 3에서 얻어진 나트륨이온 반전지를 충전은 4.3V까지 정전류 충전을 행하였고, 방전은 상기 충전 속도와 동일한 속도로 정전류 방전을 1.5V까지 행하였다. 사이클 특성을 평가하는 경우, 충방전은 총 50 사이클 진행하였다. The sodium ion half-cell paper obtained in Preparation Example 3 was charged with a constant current up to 4.3 V, and the discharge was performed with a constant current discharge up to 1.5 V at the same rate as the charging speed. When evaluating cycle characteristics, charge and discharge proceeded for a total of 50 cycles.

도 3은 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질 분말의 X선 회절분석 결과이다.3 is an X-ray diffraction analysis result of the positive electrode active material powder of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

도 3을 참조하면, 비교예 1인 Na0.44MnO2 분말의 터널구조의 결정상이 확인되며, 제조예 1의 몰리브덴산 나트륨이 코팅된 Na0.44MnO2분말(Na2MoO4 coated Na0.44MnO2 분말) 또한 동일한 터널구조의 결정상이 확인되었다. 이로써, 본 발명의 코팅층의 제조방법은 순수한 Na0.44MnO2의 터널구조에 영향을 끼치지 않고 양극 활물질 표면에만 작용했다는 것을 증명한다.Referring to FIG. 3, the crystal phase of the tunnel structure of Na 0.44 MnO 2 powder, which is Comparative Example 1, was confirmed, and Na 0.44 MnO 2 powder coated with sodium molybdate of Preparation Example 1 (Na 2 MoO 4 coated Na 0.44 MnO 2 powder ) Also, the crystal phase of the same tunnel structure was confirmed. Thus, the method of manufacturing the coating layer of the present invention proves that it did not affect the tunnel structure of pure Na 0.44 MnO 2 and acted only on the surface of the positive electrode active material.

도 4는 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the positive electrode active material powder of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

도 4를 참조하면, 제조예 1의 Na0.44MnO2분말(Na2MoO4 coated Na0.44MnO2 분말)표면에서 Na, Mn, Mo 및 O 원소가 검출된 것으로 확인되었다. 이로써, 비교예 1인 기존 Na0.44MnO2 분말의 형태를 유지하며 Na0.44MnO2 분말 표면에 몰리브덴 옥사이드가 균일하게 코팅(Na2MoO4 coated Na0.44MnO2 분말-제조예 1)되어 있음을 증명한다. 4, it was confirmed that Na, Mn, Mo, and O elements were detected on the surface of Na 0.44 MnO 2 powder (Na 2 MoO 4 coated Na 0.44 MnO 2 powder) of Preparation Example 1. Thus, it maintains the shape of the existing Na 0.44 MnO 2 powder, which is Comparative Example 1, and proves that the molybdenum oxide is uniformly coated on the surface of the Na 0.44 MnO 2 powder (Na 2 MoO 4 coated Na 0.44 MnO 2 powder-Preparation Example 1) do.

도 5는 본 발명의 제조예 1 및 비교예 1의 양극 활물질의 X선 광전자 분광법(XPS) 분석 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of the positive electrode active material of Preparation Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

도 5를 참조하면, 비교예 1의 경우 Mo의 시그널(signal)이 없는 반면, 제조예 1의 경우, Na0.44MnO2 분말 표면에 Mo6+에 해당되는 시그널이 확인되었다. Referring to FIG. 5, in Comparative Example 1, there was no signal of Mo, whereas in Preparation Example 1, a signal corresponding to Mo 6+ was confirmed on the Na 0.44 MnO 2 powder surface.

도 6은 본 발명의 제조예 2 및 비교예 2의 양극의 비행시간형 이차이온질량분석(TOF-SIMS) 결과를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the flight time type secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) of the positive electrode of Preparation Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention.

도 6을 참조하면, 비교예 2의 양극의 경우, Mo6+의 양전하 파편(fragment)이 전혀 검출되지 않은 반면, 제조예 2의 양극(코팅층을 포함하는 양극활물질 분말 포함)의 경우, 매우 강한 Mo6+의 양전하 파편(fragment)이 검출되었다(a). 또한, NaMoO4 -, MoO4 2-, MoO4 + 들의 양전하/음전하 파편(negative/positive fragment)들은 오직 제조예 2의 Na2MoO4 코팅된 양극에서만 검출된 것을 확인할 수 있었다(d,e,b). Referring to FIG. 6, in the case of the positive electrode of Comparative Example 2, no positive charge fragments of Mo 6+ were detected, whereas the positive electrode of Preparation Example 2 (including the positive electrode active material powder including the coating layer) was very strong. Positive charge fragments of Mo 6+ were detected (a). Also, NaMoO 4 -, MoO 4 2- , MoO 4 + was confirmed positive / negative charge fragments (negative / positive fragment) that are only detected only Na 2 MoO 4, a positive electrode coating of Preparation 2 of (d, e, b).

이로써, 도 3 내지 도 5를 함께 참조할 때, 제조예 2의 코팅층은 Na2MoO4의 조성을 가지고 있음을 증명하였다. Thus, when referring to FIGS. 3 to 5 together, it was proved that the coating layer of Preparation Example 2 has a composition of Na 2 MoO 4 .

또한, 전술된 반응식 1의 Na2MoO4 코팅층의 형성 메커니즘과 관련하여, NaOH, Na2Co3와 관련된 비행시간형 이차이온질량분석(TOF-SIMS) 파편(NaCO2 +, NaO3H3 -)을 확인해본 결과, 비교예 1에 비해 제조예 1에서 상대적으로 낮은 파편 강도(intensity)가 검출된 것을 확인할 수 있다(c,f). 이는 상기 Na2MoO4 코팅층을 형성하면서 잔류 나트륨들이 소비되었다는 것을 증명한다. In addition, in relation to the formation mechanism of the Na 2 MoO 4 coating layer of Reaction Scheme 1, the time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) fragment (NaCO 2 + , NaO 3 H 3 related to NaOH, Na 2 Co 3 ) As a result of checking ), it can be confirmed that a relatively low fragment intensity (intensity) was detected in Production Example 1 compared to Comparative Example 1 (c,f). This proves that residual sodium was consumed while forming the Na 2 MoO 4 coating layer.

도 7은 본 발명의 제조예 3 및 비교예 3의 사이클 특성을 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing cycle characteristics of Preparation Example 3 and Comparative Example 3 of the present invention.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 비교예 3 및 제조예 3 모두 50 사이클의 충방전을 진행한 결과, 제조예 3의 방전용량(초기 사이클: 120 mAhg-1, 50 사이클: 108 mAhg-1)은 비교예 3의 방전용량(초기 사이클: 110mAhg-1, 50 사이클: 80 mAhg-1) 대비 사이클이 늘어나더라도 우수한 방전율을 나타냄을 확인하였다. 이와 같이, 제조예 3, 즉, 양극 활물질 표면의 코팅층을 구비하는 반전지는 우수한 수명특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, C-rate를 높여가면서(즉, 방전 속도를 높이면서) 실험한 결과, 제조예 3의 반전지는 비교예 3에 비하여 우수한 율속 특성을 나타냄을 알 수 있다. 7A to 7C, as a result of 50 cycles of charging and discharging in Comparative Example 3 and Manufacturing Example 3, the discharge capacity of Manufacturing Example 3 (initial cycle: 120 mAhg -1 , 50 cycles: 108 mAhg -1 ) It was confirmed that the discharge capacity of the comparative example 3 (initial cycle: 110mAhg -1 , 50 cycles: 80 mAhg -1 ) compared to the discharge cycle shows an excellent discharge rate. As described above, it can be seen that Preparation Example 3, that is, a semi-conductor having a coating layer on the surface of a positive electrode active material exhibits excellent life characteristics. In addition, as a result of experiments while increasing the C-rate (that is, increasing the discharge rate), it can be seen that the reverse paper of Preparation Example 3 exhibits superior rate-rate characteristics compared to Comparative Example 3.

즉, 이는 본 발명의 양극 활물질 분말 표면의 코팅층으로 인하여 충·방전 간 나트륨이온의 이동을 방해하는 부산물의 생성을 억제시킴으로써, 양극 활물질의 표면을 보호하여 전기화학적 성능이 향상된 것으로 해석된다.That is, it is interpreted to improve the electrochemical performance by protecting the surface of the positive electrode active material by suppressing the generation of by-products that interfere with the movement of sodium ions between charge and discharge due to the coating layer on the surface of the positive electrode active material powder of the present invention.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples for ease of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 집전체 200: 양극 활물질층
201: 코팅층 210: 양극 활물질(분말)
300: 양극
100: current collector 200: positive electrode active material layer
201: coating layer 210: positive electrode active material (powder)
300: anode

Claims (13)

나트륨 전이금속 산화물 분말을 몰리브덴 산화물 전구체와 혼합한 후 열처리하여, 상기 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면상에 몰리브덴산 나트륨 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 나트륨 전이금속 산화물은 Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2-αAα (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M1, M2, 및 M3는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 금속이고, A는 N,O,F, 또는 S임) 이고, 상기 몰리브덴산 나트륨은 Na2MoO4인 것인,
나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
After mixing the sodium transition metal oxide powder with a molybdenum oxide precursor and heat-treating, forming a sodium molybdate coating layer on the surface of the sodium transition metal oxide powder,
The sodium transition metal oxide is Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2-α A α (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤ 0.1, M 1 , M 2 , and M 3 are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, and Bi are different metals selected from the group consisting of, A is N, O, F, or S), and the sodium molybdate is Na 2 MoO 4 sign,
Method for manufacturing a positive electrode active material for a sodium ion secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 나트륨 전이금속 산화물은 나트륨 망간 산화물인 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 1,
The sodium transition metal oxide is a sodium manganese oxide, sodium ion secondary battery positive electrode active material manufacturing method.
제2항에 있어서,
상기 나트륨 전이금속 산화물은 Na0.44MnO2 인 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 2,
The sodium transition metal oxide is Na 0.44 MnO 2 , sodium ion secondary battery positive electrode active material manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 혼합은 나트륨 전이금속 산화물 분말 및 몰리브덴 산화물 전구체를 밀링하는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 1,
The mixing is to mill the sodium transition metal oxide powder and molybdenum oxide precursor, a method for preparing a positive electrode active material for a sodium ion secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 몰리브덴 산화물 전구체는, 몰리브덴산 암모늄 수화물((NH4)6Mo7O24 · 4H2O)인 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 1,
The molybdenum oxide precursor is a ammonium molybdate hydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O), sodium ion secondary battery positive electrode active material manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 상기 몰리브덴 산화물 전구체를 열분해하여 몰리브덴 산화물을 형성하고, 상기 몰리브덴 산화물은 상기 나트륨 전이금속 산화물 분말 표면에 잔류하는 나트륨 화합물과 반응하여 몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4) 코팅층을 형성하는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 1,
The heat treatment thermally decomposes the molybdenum oxide precursor to form molybdenum oxide, and the molybdenum oxide reacts with a sodium compound remaining on the surface of the sodium transition metal oxide powder to form a sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) coating layer. , Sodium ion secondary battery positive electrode active material manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 건조한 분위기에서 수행되는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질 제조방법.
According to claim 1,
The heat treatment is performed in a dry atmosphere, a method for producing a positive electrode active material for a sodium ion secondary battery.
집전체; 및
상기 집전체 상에 위치하는 양극 활물질층을 포함하고,
상기 양극 활물질층은, Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2-αAα (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M1, M2, 및 M3는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 금속이고, A는 N,O,F, 또는 S임)의 화학식을 갖는 나트륨 전이금속 산화물 입자 및 상기 나트륨 전이금속 산화물 입자 표면 상에 형성된 Na2MoO4의 화학식을 갖는 몰리브덴산 나트륨 코팅층으로 구성된 양극 활물질을 포함하는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극.
Current collector; And
It includes a positive electrode active material layer located on the current collector,
The positive electrode active material layer, Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2-α A α (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤ 0.1, M 1 , M 2 , and M 3 are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Sodium transition metal oxide particles having the formula of A, Cd, Al, Ga, In, Sn, and Bi, and different metals selected from the group consisting of A, N, O, F, or S) and the sodium transition A positive electrode for a sodium ion secondary battery comprising a positive electrode active material composed of a sodium molybdate coating layer having a formula of Na 2 MoO 4 formed on a metal oxide particle surface.
제8항에 있어서,
상기 나트륨 전이금속 산화물은 터널 구조인 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극.
The method of claim 8,
The sodium transition metal oxide is a tunnel structure, sodium ion secondary battery anode.
코어로서 Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2-αAα (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M1, M2, 및 M3는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 금속이고, A는 N,O,F, 또는 S임)의 화학식을 갖는 나트륨 전이금속 산화물 입자; 및
상기 나트륨 전이금속 산화물 입자 표면 상에 형성된 Na2MoO4의 화학식을 갖는 몰리브덴산 나트륨 코팅층을 포함하는 나트륨이온 이차전지용 양극 활물질.
As core Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2-α A α (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M 1 , M 2 , and M 3 are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, and different metals selected from the group consisting of Bi, A is N, O, F, or S) transition metal oxide particles having the formula: And
A cathode active material for a sodium ion secondary battery comprising a sodium molybdate coating layer having the formula Na 2 MoO 4 formed on the surface of the sodium transition metal oxide particle.
집전체 및 상기 집전체 상에 위치하는 양극 활물질층을 포함하고,
상기 양극 활물질층은, Nax[M1 1-y-zM2 yM3 z]O2-αAα (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤0.1, M1, M2, 및 M3는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 금속이고, A는 N,O,F, 또는 S임)의 화학식을 갖는 나트륨 전이금속 산화물 입자 및 상기 나트륨 전이금속 산화물 입자 표면 상에 형성된 Na2MoO4의 화학식을 갖는 몰리브덴산 나트륨 코팅층으로 구성된 양극 활물질을 포함하는 것인, 나트륨이온 이차전지용 양극;
음극 활물질을 구비하는 음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 전해질을 포함하는 나트륨이온 이차전지.
It includes a current collector and a positive electrode active material layer located on the current collector,
The positive electrode active material layer, Na x [M 1 1-yz M 2 y M 3 z ]O 2-α A α (0<x≤1, 0≤y<1, 0≤z<1, 0≤α≤ 0.1, M 1 , M 2 , and M 3 are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nd, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Pb, Sodium transition metal oxide particles having the formula of A, Cd, Al, Ga, In, Sn, and Bi, and different metals selected from the group consisting of A, N, O, F, or S) and the sodium transition It comprises a positive electrode active material consisting of a sodium molybdate coating layer having the formula of Na 2 MoO 4 formed on the surface of the metal oxide particles, sodium ion secondary battery positive electrode;
A negative electrode having a negative electrode active material; And
A sodium ion secondary battery comprising an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 전해질은 나트륨염과 이를 용해하는 용매를 함유하는 액체 전해질인 것인, 나트륨이온 이차전지.
The method of claim 11,
The electrolyte is a liquid electrolyte containing a sodium salt and a solvent for dissolving it, sodium ion secondary battery.
KR1020180115894A 2018-09-28 2018-09-28 Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same KR102130528B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180115894A KR102130528B1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180115894A KR102130528B1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200036356A KR20200036356A (en) 2020-04-07
KR102130528B1 true KR102130528B1 (en) 2020-07-06

Family

ID=70290918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180115894A KR102130528B1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102130528B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117253985A (en) * 2023-11-16 2023-12-19 瑞浦兰钧能源股份有限公司 Sodium ion battery positive plate and sodium ion battery
CN117902631B (en) * 2024-03-14 2024-06-25 新乡学院 Layered metal oxide Na0.7MnO2.05And a method for preparing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101613435B1 (en) * 2014-11-26 2016-04-20 한국생산기술연구원 A manufacturing method of Na0.44MnO2 nano-rod for an electrode and a manufacturing method sodium rechargeable battery thereof
JP2017537041A (en) * 2014-10-16 2017-12-14 インスティチュート・オブ・フィジックス,ザ・チャイニーズ・アカデミー・オブ・サイエンシズ Layered oxide material, preparation method, electrode, secondary battery and use

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140148269A (en) 2013-06-19 2014-12-31 주식회사 포스코이에스엠 Cathod active material for lithium rechargeable battery
KR101936501B1 (en) * 2016-04-12 2019-01-08 세종대학교산학협력단 Secondary battery having positive electrode including sodium-based electrode active material and sodium salt

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017537041A (en) * 2014-10-16 2017-12-14 インスティチュート・オブ・フィジックス,ザ・チャイニーズ・アカデミー・オブ・サイエンシズ Layered oxide material, preparation method, electrode, secondary battery and use
KR101613435B1 (en) * 2014-11-26 2016-04-20 한국생산기술연구원 A manufacturing method of Na0.44MnO2 nano-rod for an electrode and a manufacturing method sodium rechargeable battery thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200036356A (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108807864B (en) Composite positive electrode active material, positive electrode and lithium battery containing composite positive electrode active material, and method for preparing composite positive electrode active material
US9843034B2 (en) Porous silicon-based anode active material, method of preparing the same, and lithium secondary battery including the anode active material
EP0713256B1 (en) Lithium secondary battery and process for preparing negative-electrode active material for use in the same
KR101604081B1 (en) Composite anode active material, anode comprising the material, lithium battery comprising the anode, and method for preparing the material
KR102572648B1 (en) Composite cathode active material for lithium battery, cathode for lithium battery including the same, and lithium battery including the cathode
US20150037680A1 (en) Composite cathode active material, lithium battery including the same, and preparation method thereof
US10938029B2 (en) Sodium-based electrode active material and secondary battery comprising same
EP2765636B1 (en) Cathode material for lithium secondary battery, method for manufacturing same and lithium secondary battery comprising same
US20150214543A1 (en) Positive active material, lithium battery including the same, and method of manufacturing the positive active material
KR102175578B1 (en) Positive active material, method of manufacturing the same and rechargeable lithium battery incluidng the same
KR102402389B1 (en) Composite positive active material, positive electrode including the same, and lithium battery including the positive electrode
KR102466222B1 (en) Positive electrode material doped with calcium for sodium-ion battery and sodium-ion battery comprising the same
US20210242534A1 (en) Functional separator, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising same
KR102120071B1 (en) Method for producing positive electrode active material having coating layer, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same
KR102130528B1 (en) Method for producing positive electrode active material, positive electrode prepared therefrom, and sodium ion secondary battery containing the same
KR20200033764A (en) positive material having surface coated positive active material for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same
WO2016038983A1 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
KR20200121777A (en) Cathode material with stable surface for secondary batteries and method for producing the same
KR102120072B1 (en) Method for preparing cathode active material for potassium ion secondary battery, positive electrode prepared thereby and potassium ion secondary battery containing the same
US20160156028A1 (en) Positive active material, lithium batteries including the positive active material, and method of preparing the positive active material
KR102395389B1 (en) Potassium electrode production method and secondary battery comprising the potassium electrode
KR102234705B1 (en) Composite anode active material, anode and lithium battery containing the same, and preparation method thereof
KR102415160B1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery including vanadium oxide coated with carbon and method for preparing the same
KR101930162B1 (en) Sodium-Based Anode Active Material and Secondary Battery Having the Same
KR101701415B1 (en) Anode active material, method of preparing the same, and anode and lithium battery containing the material

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant