KR102233907B1 - Crucible and crucible assembly for preparing cathode active material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극활물질 제조용 도가니 조립체를 제공한다. 본 발명은 상부가 개방되고, 소정의 내부 공간을 가지는 제1 도가니, 및 상기 제1 도가니의 아래에 배치되며, 각 측벽의 상측단에 배치되되 기 설정된 개방면적을 가지는 절개 홈을 가지는 제2 도가니를 포함한다.The present invention provides a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material. The present invention is a first crucible having an open top and a predetermined inner space, and a second crucible disposed below the first crucible and having a cut groove having a preset open area disposed at the upper end of each sidewall Includes.

Description

양극활물질 제조용 도가니 및 도가니 조립체{Crucible and crucible assembly for preparing cathode active material}Crucible and crucible assembly for preparing cathode active material {Crucible and crucible assembly for preparing cathode active material}

본 발명은 양극활물질을 제조하기 위한 도가니 및 도가니 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a crucible and a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material.

리튬 이차전지는 1991년 Sony사에 의해 상용화된 이후 소형 가전으로부터, 중대형 전기 자동차 및 에너지 저장 시스템까지 다양한 분야에서 수요가 급증하고 있다. 특히, 중대형 전기 자동차 및 에너지 저장 시스템을 위해서는 저가형 고에너지 양극 소재가 필수적인데, 현재 상용화된 양극활물질인 단결정형 LiCoO2(LCO)의 주원료인 코발트는 고가이다.Since the lithium secondary battery was commercialized by Sony in 1991, demand has been rapidly increasing in various fields ranging from small home appliances to mid- to large-sized electric vehicles and energy storage systems. In particular, low-cost, high-energy cathode materials are essential for mid- to large-sized electric vehicles and energy storage systems, and cobalt, which is the main raw material of single crystal LiCoO 2 (LCO), which is a cathode active material currently commercially available, is expensive.

그래서, 최근 중대형 이차전지용 양극활물질로서 LCO 대신에 Co의 일부를 다른 전이금속으로 치환한, LiNixCoyMnzO2 (NCM, x+y+z=1) 및 LiNixCoyAlzO2 (NCA, x+y+z=1)로 표시되는 Ni 계 양극활물질을 사용하며, 이러한 NCM 및 NCA계 양극활물질은 원료인 니켈의 가격이 저렴하고 높은 가역 용량을 갖는다는 장점을 가진다. 특히, 고용량의 측면에서 Ni의 몰비율이 50몰% 이상인 NCM 및 NCA가 주목 받고 있다. 일반적으로, 이러한 Ni계 양극활물질은 공침법으로 합성한 전이금속 화합물 전구체를 리튬 소스와 혼합한 후 고상으로 합성하여 제조된다. 그러나, 이렇게 합성된 Ni 계 양극 소재는 작은 일차입자들이 뭉쳐져 있는 이차입자 형태로 존재하여, 장기간의 충/방전 과정에서 이차입자 내부에 미세균열(micro-crack)이 발생된다는 문제점이 존재한다. 미세균열은 양극활물질의 새로운 계면과 전해액의 부반응을 유발하고, 그 결과 가스 발생에 따른 안정성 저하 및 전해액 고갈로 인한 전지 성능 저하와 같은 전지 성능 열화가 유발된다. 또한, 고에너지 밀도 구현을 위해 전극 밀도의 증가 (>3.3g/cc)를 필요로 하는데, 이는 이차입자의 붕괴를 유발해 전해액과의 부반응으로 인한 전해액 고갈을 유발하여 초기 수명 급락을 유발한다. 결국, 기존의 공침법으로 합성한 이차입자 형태의 Ni 계 양극활물질은 고에너지 밀도를 구현 할 수 없음을 의미한다. So, LiNi x Co y Mn z O 2 (NCM, x+y+z=1) and LiNi x Co y Al z O, in which a part of Co is substituted with another transition metal instead of LCO as a positive electrode active material for mid- to large-sized secondary batteries. 2 (NCA, x+y+z=1), a Ni-based cathode active material is used, and these NCM and NCA-based cathode active materials have the advantage that the price of nickel as a raw material is inexpensive and has a high reversible capacity. In particular, in terms of high capacity, NCM and NCA with a molar ratio of Ni of 50 mol% or more are attracting attention. In general, such a Ni-based positive electrode active material is prepared by mixing a transition metal compound precursor synthesized by a co-precipitation method with a lithium source and then synthesizing it in a solid state. However, the Ni-based cathode material synthesized in this way exists in the form of secondary particles in which small primary particles are aggregated, and there is a problem in that micro-crack occurs inside the secondary particles during a long-term charging/discharging process. The microcracks induce a side reaction between the new interface of the positive electrode active material and the electrolyte, and as a result, deterioration of battery performance such as deterioration of stability due to gas generation and deterioration of battery performance due to depletion of electrolyte is induced. In addition, an increase in electrode density (>3.3g/cc) is required to realize a high energy density, which causes the collapse of secondary particles, causing electrolyte depletion due to side reactions with the electrolyte, leading to a sharp decline in initial lifespan. Consequently, it means that the Ni-based cathode active material in the form of secondary particles synthesized by the conventional coprecipitation method cannot achieve high energy density.

전술한 이차입자 형태의 Ni계 양극활물질의 문제점을 해결하고자, 최근에 단일 입자형 Ni계 양극활물질에 대한 연구가 이루어지고 있다. 단결정형 Ni계 양극활물질은 고 에너지 밀도 구현을 위해 전극 밀도 증가 시 (> 3.3g/cc), 입자의 붕괴가 발생하지 않아 뛰어난 전기화학 성능을 구현할 수 있다. 하지만, 이러한 단결정형 Ni계 양극활물질은 전기화학 평가 시, 불안정한 Ni3 +, Ni4 + 이온으로 인해 구조적 및/또는 열적 불안정성으로 인해 배터리 안정성이 저하된다는 문제점이 제기되었다. 따라서, 고에너지 리튬 이차 전지 개발을 위해서, 단결정 Ni계 양극활물질의 불안정한 Ni 이온을 안정화시키는 기술에 대한 요구가 여전히 존재한다.In order to solve the problems of the above-described secondary particle type Ni-based positive electrode active material, studies on single-particle type Ni-based positive electrode active material have recently been conducted. The single crystal type Ni-based cathode active material does not cause particle collapse when the electrode density is increased (> 3.3g/cc) to realize high energy density, so it can realize excellent electrochemical performance. However, such a single crystal type Ni-based positive electrode active material has a problem in that battery stability is deteriorated due to structural and/or thermal instability due to unstable Ni 3 + and Ni 4 + ions during electrochemical evaluation. Therefore, in order to develop a high-energy lithium secondary battery, there is still a need for a technology for stabilizing unstable Ni ions in a single crystal Ni-based positive electrode active material.

본 발명은 단일 입자의 형태를 가지며 고에너지 밀도를 가지는 양극활물질을 제조할 수 있는 도가니 및 도가니 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 사용 수명이 늘어난 Ni 계 양극활물질를 제조할 수 있는 도가니 및 도가니 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.An object of the present invention is to provide a crucible and a crucible assembly capable of manufacturing a positive electrode active material having a single particle shape and having a high energy density. In addition, an object of the present invention is to provide a crucible and a crucible assembly capable of manufacturing a Ni-based positive electrode active material having an extended service life. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일측면은, 상부가 개방되고, 소정의 내부 공간을 가지는 제1 도가니, 및 상기 제1 도가니의 아래에 배치되며, 각 측벽의 상측단에 배치되되 기 설정된 개방면적을 가지는 절개 홈을 가지는 제2 도가니를 포함하는 양극활물질 제조용 도가니 조립체를 제공한다.One side of the present invention includes a first crucible having an open upper portion and a predetermined inner space, and a cut groove disposed under the first crucible and having a predetermined open area disposed at the upper end of each sidewall. Eggplant provides a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material including a second crucible.

또한, 상기 절개 홈의 개방면적은 아래의 수학식을 만족한다.In addition, the open area of the cut groove satisfies the following equation.

[수학식][Equation]

Figure 112019095541536-pat00001
Figure 112019095541536-pat00001

AO: 절개 홈의 개방면적, AT: 제2 도가니 하나의 측벽 면적A O : Open area of the incision groove, A T : Area of the side wall of one second crucible

또한, 상기 절개 홈은 상기 제2 도가니의 높이의 중심에서 상측에 배치될 수다.In addition, the incision groove may be disposed above the center of the height of the second crucible.

또한, 상기 제2 도가니는 상기 측벽이 서로 마주보도록 배치되고, 상기 절개 홈은 복수개로 구비되되, 상기 측벽에 각각 중첩되게 배치될 수 있다.In addition, the second crucible may be disposed so that the sidewalls face each other, and a plurality of cutout grooves may be provided, and may be disposed to overlap each of the sidewalls.

또한, 상기 제1 도가니 및 상기 제2 도가니 중 적어도 하나는 하기의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성될 수 있다.In addition, at least one of the first crucible and the second crucible may be formed of a compound represented by the following formula.

[화학식][Chemical Formula]

xAl2O3·yMgO·zSiO2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)xAl 2 O 3 yMgO zSiO 2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)

또한, 상기 제2 도가니는 복수개로 구비되며, 상기 제1 도가니의 아래에 높이 방향으로 적층될 수 있다.In addition, a plurality of second crucibles may be provided, and may be stacked under the first crucible in a height direction.

본 발명의 다른 측면은 바닥과 측벽에 의해서 소정의 내부 공간을 가지는 양극활물질 제조용 도가니에 있어서, 상기 측벽의 상측단에 배치되되 기 설정된 개방면적을 가지는 절개홈을 포함하고, 상기 절개 홈의 개방면적은 아래의 수학식을 따르는 양극활물질 제조용 도가니를 제공한다.Another aspect of the present invention is a crucible for manufacturing a positive electrode active material having a predetermined internal space by a bottom and a side wall, comprising a cut groove having a set open area disposed on the upper end of the side wall, and the open area of the cut groove Provides a crucible for manufacturing a cathode active material according to the following equation.

[수학식][Equation]

Figure 112019095541536-pat00002
Figure 112019095541536-pat00002

AO: 절개 홈의 개방면적, AT: 하나의 측벽 면적A O : Open area of the incision groove, A T : Area of one side wall

또한, 상기 도가니는 하기의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성될 수 있다.In addition, the crucible may be formed of a compound represented by the following formula.

[화학식][Chemical Formula]

xAl2O3·yMgO·zSiO2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)xAl 2 O 3 yMgO zSiO 2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the detailed contents, claims, and drawings for carrying out the following invention.

본 발명에 따른 양극활물질 제조용 도가니 및 도가니 조립체는 단일입자의 양극활물질을 합성할 수 있다. 절개 홈이 도가니의 측벽에 구비되어, 높은 온도의 열기가 도가니의 내부공간으로 충분하게 유입될 수 있어, 단일입자의 양극활물질을 합성할 수 있다. The crucible and crucible assembly for manufacturing a cathode active material according to the present invention can synthesize a single particle cathode active material. Since the incision groove is provided on the sidewall of the crucible, heat of a high temperature can be sufficiently introduced into the inner space of the crucible, so that a single particle of the positive electrode active material can be synthesized.

본 발명에 따른 양극활물질 제조용 도가니 및 도가니 조립체는 단일입자의 양극활물질을 대량 생산할 수 있다. 도가니를 높이 방향으로 적층하여 도가니 조립체를 형성할 수 있으며, 적층된 도가니에서 대량으로 단일입자의 양극활물질을 대량생산할 수 있다. 특히, 절개 홈의 개방면적을 최소화 할 수 있으므로, 각 도가니에서 생산할 수 있는 양극활물질의 양을 극대화할 수 있다.The crucible and crucible assembly for manufacturing a cathode active material according to the present invention can mass-produce a single-particle cathode active material. The crucible may be stacked in a height direction to form a crucible assembly, and a single-particle positive electrode active material may be mass-produced from the stacked crucible. In particular, since the open area of the cut groove can be minimized, the amount of the positive electrode active material that can be produced in each crucible can be maximized.

본 발명에 따른 양극활물질 제조용 도가니 및 도가니 조립체는 1μm 미만의 미분이 저감된 양극활물질을 생산할 수 있다. 도가니 내 Al2O3의 조성을 증가시킴으로써, 합성된 양극활물질에서 미분의 양을 최소화 할 수 있으며, 이로써 양극활물질의 수명 안정성을 향상시킬 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The crucible and crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material according to the present invention can produce a positive electrode active material with reduced fines of less than 1 μm. By increasing the composition of Al 2 O 3 in the crucible, it is possible to minimize the amount of fine powder in the synthesized positive electrode active material, thereby improving the life stability of the positive electrode active material. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극활물질 제조용 도가니 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 도가니의 일 측벽을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1의 양극활물질 제조용 도가니를 이용한 양극활물질 제조장치를 도시하는 도면이다.
도 5는 실시예 1 내지 실시예 5의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.
도 6은 비교예 1 내지 비교예 5의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.
도 7은 실시예 6, 비교예 6-1, 비교예 6-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.
도 8은 실시예 7, 비교예 7-1, 비교예 7-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.
도 9은 실시예 8, 비교예 8-1, 비교예 8-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.
도 10은 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예9의 양극활물질의 입도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 11은 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.
도 12는 실시예 10-1, 실시예 10-2 및 비교예 10의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.
도 13은 실시예 11-1, 실시예 11-2 및 비교예 11의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.
도 14는 실시예 12-1, 실시예 12-2 및 비교예 12의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.
도15는 예시적인 구현예에 따른 리튬전지의 모식도이다.
1 is a perspective view showing a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a crucible according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing one side wall of the crucible of FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram illustrating an apparatus for manufacturing a cathode active material using the crucible for manufacturing the cathode active material of FIG. 1.
5 is a SEM photograph of the positive electrode active material of Examples 1 to 5.
6 is a SEM photograph of the positive electrode active material of Comparative Examples 1 to 5.
7 is a SEM photograph of the positive electrode active material of Example 6, Comparative Example 6-1, and Comparative Example 6-2.
8 is an SEM photograph of the positive electrode active material of Example 7, Comparative Example 7-1, and Comparative Example 7-2.
9 is a SEM photograph of the positive electrode active material of Example 8, Comparative Example 8-1, and Comparative Example 8-2.
10 is a graph showing the particle size distribution of cathode active materials of Examples 9-1, 9-2, and Comparative Example 9.
11 is a graph of life retention rates for the half cells of Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9. FIG.
12 is a graph of life retention rates for the half cells of Examples 10-1, 10-2, and Comparative Example 10;
13 is a graph of life retention rates for the half cells of Example 11-1, Example 11-2, and Comparative Example 11. FIG.
14 is a graph of life retention rates for half cells of Example 12-1, Example 12-2, and Comparative Example 12. FIG.
Fig. 15 is a schematic diagram of a lithium battery according to an exemplary embodiment.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described in connection with the accompanying drawings. Various embodiments of the present disclosure may be subjected to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present disclosure to a specific embodiment, and it should be understood that all changes and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments of the present disclosure are included. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals have been used for similar elements.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as "include" or "may include" that may be used in various embodiments of the present disclosure indicate the existence of a corresponding function, operation, or component disclosed, and additional one or more functions, operations, or It does not limit the components, etc. In addition, in various embodiments of the present disclosure, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, expressions such as "or" include any and all combinations of words listed together. For example, "A or B" may include A, may include B, or may include both A and B.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments of the present disclosure may modify various elements of various embodiments, but do not limit the corresponding elements. Does not. For example, the expressions do not limit the order and/or importance of corresponding elements. The above expressions may be used to distinguish one component from another component. For example, a first user device and a second user device are both user devices and represent different user devices. For example, without departing from the scope of the rights of various embodiments of the present disclosure, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, the component is directly connected to or may be connected to the other component, but the component and It should be understood that new other components may exist between the other components. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it will be understood that no new other component exists between the component and the other component. Should be able to.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in various embodiments of the present disclosure are only used to describe a specific embodiment, and are not intended to limit the various embodiments of the present disclosure. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which various embodiments of the present disclosure belong.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and ideal or excessively formal unless explicitly defined in various embodiments of the present disclosure. It is not interpreted in meaning.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니를 도시하는 사시도이며, 도 3은 도 2의 도가니의 일 측벽을 도시하는 도면이며, 도 4는 도 1의 양극활물질 제조용 도가니를 이용한 양극활물질 제조장치(1)를 도시하는 도면이다.1 is a perspective view showing a crucible assembly 100 for manufacturing a cathode active material according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a crucible according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a crucible of FIG. FIG. 4 is a view showing a side wall of FIG. 1, and FIG. 4 is a view showing an apparatus 1 for manufacturing a cathode active material using the crucible for manufacturing a cathode active material of FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)는 복수개의 도가니가 높이 방향으로 적층될 수 있다. 각 도가니가 소정의 내부공간을 가지며, 양극활물질 제조장치(1)를 통과할 수 있다.1 to 4, in the crucible assembly 100 for manufacturing a positive electrode active material, a plurality of crucibles may be stacked in a height direction. Each crucible has a predetermined internal space and can pass through the cathode active material manufacturing apparatus 1.

양극활물질 제조장치(1)는 열원(12)이 설치된 챔버(11)를 구비할 수 있다. 챔버(11)는 길이 방향으로 연장되고, 길이 방향을 순환하는 레일(13)을 가질 수 있다. 레일(13)위에 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)가 설치되며, 레일(13)을 따라 이동시에, 열원(12)에서 공급되는 열에 의해서, 양극활물질이 도가니 조립체(100)에서 생성된다.The cathode active material manufacturing apparatus 1 may include a chamber 11 in which a heat source 12 is installed. The chamber 11 may have a rail 13 extending in the longitudinal direction and circulating in the longitudinal direction. A crucible assembly 100 for manufacturing a positive electrode active material is installed on the rail 13, and when moving along the rail 13, the positive electrode active material is generated in the crucible assembly 100 by heat supplied from the heat source 12.

양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)는 내부공간을 가지는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)는 다면체형, 구형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 각각의 도가니는 대략 육면체 형상을 가지는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.The crucible assembly 100 for manufacturing a cathode active material may have various shapes having an internal space. For example, the crucible assembly 100 for manufacturing a cathode active material may have a polyhedral shape or a spherical shape. However, in the following, for convenience of description, each crucible will be described centering on an embodiment having an approximately hexahedral shape.

양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)는 제1 도가니(110)와 제2 도가니(120)를 구비할 수 있다.The crucible assembly 100 for manufacturing a positive electrode active material may include a first crucible 110 and a second crucible 120.

제1 도가니(110)는 상부가 개방되며, 소정의 내부 공간을 가질 수 있다. 제1 도가니(110)는 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)의 최상부에 배치된다. 제1 도가니(110)의 내부공간에는 양극활 물질을 제조하기 위한 재료가 저장될 수 있다. 양극활물질 제조용 도가니 조립체(100)가 양극활물질 제조장치(1)를 통과하면서 상기 재료는 양극활물질로 합성될 수 있다.The first crucible 110 has an open top and may have a predetermined internal space. The first crucible 110 is disposed on the top of the crucible assembly 100 for manufacturing a positive electrode active material. A material for manufacturing a cathode active material may be stored in the inner space of the first crucible 110. As the crucible assembly 100 for manufacturing a cathode active material passes through the cathode active material manufacturing apparatus 1, the material may be synthesized as a cathode active material.

제1 도가니(110)는 바닥과 측벽은 개방되지 않으나, 상부는 개방될 수 있다. 제1 도가니(110)는 상부가 개방되므로, 양극활물질 제조장치(1)로부터 충분한 열을 전달받을 수 있다. 제1 도가니(110)는 상부가 개방된 상태로 양극활물질 제조장치(1)를 통과하므로, 양극활물질 제조장치(1)에서 발생하는 열이 직접적으로 내부공간에 유입될 수 있다. In the first crucible 110, the bottom and sidewalls are not open, but the top may be opened. Since the top of the first crucible 110 is open, sufficient heat can be transferred from the cathode active material manufacturing apparatus 1. Since the first crucible 110 passes through the cathode active material manufacturing apparatus 1 with the top open, heat generated from the cathode active material manufacturing apparatus 1 can be directly introduced into the internal space.

제1 도가니(110)는 바닥과 측벽이 폐쇄되어 있으므로, 양극활물질을 제조하기 위한 충분한 열을 유지할 수 있다. 제1 도가니(110)에 열이 전달되면, 바닥과 측벽을 구성하는 화합물이 열을 오랫동안 유지하고 있으므로, 제1 도가니(110)에서 품질 좋은 양극활물질을 제조할 수 있다.Since the bottom and side walls of the first crucible 110 are closed, sufficient heat for manufacturing the positive electrode active material can be maintained. When heat is transferred to the first crucible 110, since the compound constituting the bottom and the sidewall retains heat for a long time, a positive electrode active material having good quality can be manufactured in the first crucible 110.

제2 도가니(120)는 제1 도가니(110)의 아래에 배치된다. 제2 도가니(120)는 바닥(121)과 측벽(122)을 구비할 수 있다. 제2 도가니(120)의 상부는 제1 도가니(110)와 같이 개방된다. 제2 도가니(120)는 바닥(121)과 측벽(122)으로 이루어진 소정의 내부공간을 가지고, 양극활물질을 제조하기 위한 재료가 저장될 수 있다.The second crucible 120 is disposed under the first crucible 110. The second crucible 120 may have a bottom 121 and a sidewall 122. The upper part of the second crucible 120 is opened like the first crucible 110. The second crucible 120 has a predetermined internal space composed of a bottom 121 and a side wall 122, and a material for manufacturing a positive electrode active material may be stored.

제2 도가니(120)는 절개 홈(OP)을 가질 수 있다. 절개 홈(OP)은 각 측벽(122)의 상측단에 배치되되, 기 설정된 개방면적을 가질 수 있다.The second crucible 120 may have a cut groove OP. The cut groove OP is disposed at the upper end of each side wall 122 and may have a preset open area.

일 실시예에서, 절개 홈(OP)은 제2 도가니(120)의 높이 방향의 중심에서 상측에 배치될 수 있다. 절개 홈(OP)은 제2 도가니(120)의 측벽(122)의 너비의 중심에 배치될 수 있다. 절개 홈(OP)이 도 3을 보면 절개 홈(OP)은 중심라인(CL)의 상부에 배치될 수 있다. 절개 홈(OP)이 측벽(122)의 상측단에 배치되므로, 제2 도가니(120)는 양극활물질을 제조하기 위한 재료가 저장될 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 상기 재료가 절개 홈(OP)까지 저장될 수 있으므로, 제2 도가니(120)에서 다량의 양극활물질을 제조할 수 있다.In one embodiment, the cut groove OP may be disposed above the center in the height direction of the second crucible 120. The cut groove OP may be disposed at the center of the width of the sidewall 122 of the second crucible 120. When the cutting groove OP is shown in FIG. 3, the cutting groove OP may be disposed above the center line CL. Since the cut groove OP is disposed at the upper end of the sidewall 122, the second crucible 120 may secure a space in which a material for manufacturing the positive electrode active material can be stored. Since the material can be stored up to the incision groove OP, a large amount of the positive electrode active material can be manufactured in the second crucible 120.

일 실시예에서, 제2 도가니(120)는 측벽(122)이 서로 마주 보도록 배치되고, 절개 홈(OP)은 복수개로 구비되되, 측벽(122)에 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 도 2를 보면, 제 1 절개 홈(OP1)과 제2 절개 홈(OP2)은 x축 방향으로 서로 마주보도록 배치되고, 제3 절개 홈(OP3)과 제4 절개 홈(OP4)도 y축 방향으로 서로 마주보도록 배치된다. 절개 홈(OP)들이 서로 마주보도록 배치되므로, 양극활물질 제조장치(1)에서 생성된 열이 제2 도가니(120)의 내부 공간으로 쉽게 이동할 수 있다.In one embodiment, the second crucible 120 may be disposed so that the side walls 122 face each other, and a plurality of cut grooves OP may be provided, but may be disposed to overlap each other on the side walls 122. 2, the first cutout groove OP1 and the second cutout groove OP2 are arranged to face each other in the x-axis direction, and the third cutout groove OP3 and the fourth cutout groove OP4 are also in the y-axis direction. They are arranged to face each other. Since the cut grooves OP are arranged to face each other, heat generated in the cathode active material manufacturing apparatus 1 can easily move to the inner space of the second crucible 120.

일 실시예에서, 절개 홈(OP)의 개방 면적은 아래의 수학식을 따라 설정될 수 있다. In one embodiment, the open area of the cut groove OP may be set according to the following equation.

[수학식][Equation]

Figure 112019095541536-pat00003
Figure 112019095541536-pat00003

AO: 절개 홈의 개방면적, AT: 제2 도가니 하나의 측벽 면적A O : Open area of the incision groove, A T : Area of the side wall of one second crucible

도 5는 실시예 1 내지 실시예 5의 양극활물질에 대한 SEM((Scanning Electron Microscopy, SEM)) 사진이고, 도 6은 비교예 1 내지 비교예 5의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다.5 is a SEM (Scanning Electron Microscopy, SEM) photo of the cathode active material of Examples 1 to 5, and FIG. 6 is an SEM photo of the cathode active material of Comparative Examples 1 to 5.

도 5, 도 6 및 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 도가니 조립체에서 합성된 양극활 물질을 비교할 수 있다.Referring to FIGS. 5, 6, and 1, the cathode active materials synthesized in the crucible assemblies according to Examples 1 to 5 can be compared.

도가니를 3단으로 적층하여 도가니 조립체를 제공하였으며, 각각의 도가니는 도 3과 같이 W1의 너비(가로 및 세로 길이), H1의 높이를 가지고, 절개 홈은 W2의 너비, H2의 높이를 가진다. 각 실시예와 비교예에서, W2 및 H2를 조절하여, 측벽의 면적에서 절개 홈의 개방면적이 차지하는 비(AO / AT)를 다르게 설정한다.The crucibles were stacked in three stages to provide a crucible assembly, and each crucible has a width of W1 (horizontal and vertical length) and a height of H1 as shown in FIG. 3, and the incision groove has a width of W2 and a height of H2. In each of the Examples and Comparative Examples, by adjusting W2 and H2, the ratio (A O / A T ) occupied by the open area of the cut groove in the area of the side wall is set differently.

합성된 양극활물질 조성Composition of the synthesized cathode active material W1(mm)W1(mm) H1(mm)H1(mm) W2(mm)W2(mm) H2(mm)H2(mm) AO/ AT A O / A T 실시예 1Example 1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 1010 0.050.05 실시예 2Example 2 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 300300 8080 200200 1010 0.0830.083 실시예 3Example 3 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 2 300300 8080 280280 1010 0.1170.117 실시예 4Example 4 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 2020 0.10.1 실시예 5Example 5 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 2525 0.1250.125 비교예 1Comparative Example 1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 00 00 00 비교예 2Comparative Example 2 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 6060 1010 0.0250.025 비교예 3Comparative Example 3 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 100100 1010 0.0420.042 비교예 4Comparative Example 4 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 120120 55 0.0250.025 비교예 5Comparative Example 5 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 120120 88 0.040.04

실시예 1 내지 실시예 5와 비교예 1 내지 비교예 5에서 다음의 방법에 따라 양극활물질을 합성한다. 우선, 2,000g의 Ni0 . 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2, 836g 의 Li2CO3, 6g의 (NH4)2HPO4, 60g 의 WO3, 9g의 NaOH 및 15g의 (NH4)2S를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 각 실시예 및 비교예의 도가니에 계량하여 1,000℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다. In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, a cathode active material was synthesized according to the following method. First of all, 2,000 g of Ni 0 . 8 Co 0 . Mn 0 .1 1 (OH) 2, (NH4) of Li 2 CO 3, 6g of 836g 2 HPO 4, 60g of the mixture of WO 3, in 9g of NaOH and 15g (NH 4) 2 S is mechanically for approximately 15 minutes do. The mixed powder was weighed in the crucibles of each of the Examples and Comparative Examples and baked at 1,000° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material.

도 5는 실시예 1 내지 실시예 5의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타낸다. 실시예 1 내지 실시예 5와 같이, AO / AT가 0.05 이상인 도가니에서는 단일 입자형 Ni계 양극활물질이 합성된 것을 확인할 수 있다.5 shows scanning electron microscopy (SEM) images of Examples 1 to 5. FIG. As in Examples 1 to 5, it can be seen that a single particle type Ni-based positive electrode active material was synthesized in a crucible having an A O / A T of 0.05 or more.

도 6은 비교예 1 내지 비교예 5의 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타낸다. 비교예 1 내지 비교예 5와 같이, AO / AT가 0.05 미만인 도가니에서는 수백 나노사이즈의 작은 입자들이 뭉쳐진 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조되었다. 6 shows scanning electron microscopy (SEM) images of Comparative Examples 1 to 5. As in Comparative Examples 1 to 5, in a crucible having an A O / A T of less than 0.05, a multi-particulate Ni-based positive electrode active material was prepared in which hundreds of nano-sized small particles were aggregated.

실시예 1 내지 실시예 5에 따른 합성된 양극활물질(리튬 전이금속 산화물)은 단일 입자(single particle)일 수 있다. 단일 입자는 복수의 입자가 응집되어 형성된 이차 입자 또는 복수의 입자가 응집되고 응집체의 둘레가 코팅되어 형성된 입자(다입자)와 구분되는 개념이다. 상기 리튬 전이금속 산화물이 단일 입자의 형태를 가짐으로써, 높은 전극밀도에서도 입자의 부서짐을 방지할 수 있다. 따라서, 양극활물질의 고에너지 밀도의 구현이 가능해진다. 또한, 복수의 단일 입자가 응집된 이차 입자에 비하여 압연시에 부서짐이 억제되어 고에너지 밀도의 구현이 가능하며, 입자의 부서짐에 따른 수명 열화도 방지할 수 있다.The synthesized positive electrode active material (lithium transition metal oxide) according to Examples 1 to 5 may be a single particle. A single particle is a concept that is distinguished from secondary particles formed by agglomeration of a plurality of particles or particles (multi-particles) formed by agglomeration of a plurality of particles and coating around the agglomerates. Since the lithium transition metal oxide has a single particle shape, it is possible to prevent the particles from being broken even at a high electrode density. Accordingly, it is possible to realize a high energy density of the positive electrode active material. In addition, as compared to secondary particles in which a plurality of single particles are agglomerated, breakage is suppressed during rolling, thereby enabling high energy density to be realized, and life deterioration due to breakage of particles can be prevented.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2 도가니(120)는 하나의 측벽 면??(AT)에 대한 최소한의 절개 홈의 개방면적(AO)을 설정하여, 단일 입자형 양극활물질을 제조할 수 있다. AO / AT의 비율이 0.05 이상이면, 도가니 조립체(100)를 통해서 합성된 양극활물질은 단일 입자 형태를 가지므로, 높은 전극 밀도에서도 입자의 부서짐을 방지하여, 고에너지 밀도의 구현이 가능하고, 입자의 부서짐에 따른 수명 열화도 방지할 수 있다. 또한, 절개 홈(OP)이 차자하는 최소면적을 설정할 수 있는바, 제2 도가니(120)의 내부공간을 최대화하여, 1회당 획득하는 단일 입자 양극활물질의 양을 극대화할 수 있다.The second crucible 120 according to an embodiment of the present invention sets the open area (A O ) of the minimum cut groove for one sidewall surface ?? (A T ), thereby manufacturing a single particle-type cathode active material. I can. When the ratio of A O / A T is 0.05 or more, the positive electrode active material synthesized through the crucible assembly 100 has a single particle shape, so it is possible to implement a high energy density by preventing the particles from being broken even at a high electrode density. , It can also prevent the deterioration of life due to the breakage of particles. In addition, since the minimum area to be occupied by the incision groove OP can be set, the internal space of the second crucible 120 can be maximized, thereby maximizing the amount of single-particle cathode active material obtained per time.

도 7은 실시예 6, 비교예 6-1, 비교예 6-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다. 7 is an SEM photograph of the positive electrode active material of Example 6, Comparative Example 6-1, and Comparative Example 6-2.

도 7 및 표2를 참조하면, 실시예 6, 비교예 6-1, 비교예 6-2에 따른 도가니 조립체에서 합성된 양극활 물질을 비교할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 2, the cathode active materials synthesized in the crucible assemblies according to Example 6, Comparative Example 6-1, and Comparative Example 6-2 can be compared.

도가니를 3단으로 적층하여 도가니 조립체를 제공하였으며, 각각의 도가니는 W1의 너비(가로 및 세로 길이), H1의 높이를 가지고, 절개 홈은 W2의 너비, H2의 높이를 가진다. 각 실시예와 비교예에서, W2 및 H2를 조절하여, 측벽의 면적에서 절개 홈의 개방면적이 차지하는 비(AO / AT)를 다르게 설정한다.The crucibles were stacked in three stages to provide a crucible assembly, and each crucible has a width (horizontal and vertical length) of W1 and a height of H1, and the incision groove has a width of W2 and a height of H2. In each of the Examples and Comparative Examples, by adjusting W2 and H2, the ratio (A O / A T ) occupied by the open area of the cut groove in the area of the side wall is set differently.

합성된 양극활물질 조성Composition of the synthesized cathode active material W1(mm)W1(mm) H1(mm)H1(mm) W2(mm)W2(mm) H2(mm)H2(mm) AO/ AT A O / A T 실시예 6Example 6 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 1010 0.050.05 비교예 6-1Comparative Example 6-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 100100 1010 0.04170.0417 비교예 6-2Comparative Example 6-2 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 120120 88 0.40.4

실시예 6, 비교예 6-1, 비교예 6-2에서 다음의 방법에 따라 양극활물질을 합성한다. 우선, 2,000g의 Ni0 . 9Co0 .1 (OH)2 와 836g 의 Li2CO3 및6g의 (NH4)2HPO4, 60g 의 WO3, 9g의 NaOH, 15g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 각 도가니에 계량하여 940℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.In Example 6, Comparative Example 6-1, and Comparative Example 6-2, a cathode active material was synthesized according to the following method. First of all, 2,000 g of Ni 0 . 9 a 0 .1 Co (OH) 2 and 836g of Li 2 CO 3 and 6g (NH 4) 2 HPO 4 , 60g of WO 3, 9g of NaOH, of 15g (NH 4) 2 S is mechanically for approximately 15 minutes Mix. The mixed powder was weighed in each crucible and baked at 940°C for 4 hours and 700°C for 10 hours to obtain a positive electrode active material.

도 7은 실시예 6, 비교예 6-1, 비교예 6-2의 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타낸다. 실시예 6과 같이, AO / AT가 0.05 인 도가니에서는 단일 입자형 Ni계 양극활물질이 합성된 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 비교예 6-1, 비교예 6-2와 같이 AO / AT가 0.05 미만인 도가니에서는 수백 나노사이즈의 작은 입자들이 뭉쳐진 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조되었다. AO / AT가 0.0417인 경우에도 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조된 것을 확인할 수 있다.7 shows scanning electron microscopy (SEM) images of Example 6, Comparative Example 6-1, and Comparative Example 6-2. As in Example 6, it can be seen that a single particle type Ni-based positive electrode active material was synthesized in a crucible having A O / A T of 0.05. On the other hand, in a crucible having an A O / A T of less than 0.05 as in Comparative Example 6-1 and Comparative Example 6-2, a multi-particulate Ni-based cathode active material in which small particles of several hundreds of nano-sized were aggregated was prepared. Even when A O / A T is 0.0417, it can be confirmed that a multi-particulate Ni-based positive electrode active material was prepared.

도 8은 실시예 7, 비교예 7-1, 비교예 7-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다. 8 is an SEM photograph of the positive electrode active material of Example 7, Comparative Example 7-1, and Comparative Example 7-2.

도 8 및 표 3을 참조하면, 실시예 7, 비교예 7-1, 비교예 7-2에 따른 도가니 조립체에서 합성된 양극활 물질을 비교할 수 있다. Referring to FIGS. 8 and 3, the cathode active materials synthesized in the crucible assemblies according to Example 7, Comparative Example 7-1, and Comparative Example 7-2 can be compared.

도가니를 3단으로 적층하여 도가니 조립체를 제공하였으며, 각각의 도가니는 W1의 너비(가로 및 세로 길이), H1의 높이를 가지고, 절개 홈은 W2의 너비, H2의 높이를 가진다. 각 실시예와 비교예에서, W2 및 H2를 조절하여, 측벽의 면적에서 절개 홈의 개방면적이 차지하는 비(AO / AT)를 다르게 설정한다.The crucibles were stacked in three stages to provide a crucible assembly, and each crucible has a width (horizontal and vertical length) of W1 and a height of H1, and the incision groove has a width of W2 and a height of H2. In each of the Examples and Comparative Examples, by adjusting W2 and H2, the ratio (A O / A T ) occupied by the open area of the cut groove in the area of the side wall is set differently.

합성된 양극활물질 조성Composition of the synthesized cathode active material W1(mm)W1(mm) H1(mm)H1(mm) W2(mm)W2(mm) H2(mm)H2(mm) AO/ AT A O / A T 실시예 7Example 7 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 1010 0.050.05 비교예 7-1Comparative Example 7-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 100100 1010 0.04170.0417 비교예 7-1Comparative Example 7-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 120120 88 0.40.4

실시예 7, 비교예 7-1, 비교예 7-2에서 다음의 방법에 따라 양극활물질을 합성한다. 우선, 2,000g의 Ni0 . 88Co0 . 09Al0 .03(OH)2 와 836g 의 Li2CO3 및6g의 (NH4)2HPO4, 60g 의 WO3, 9g의 NaOH, 15g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 도가니에 계량하여 1,000℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.In Example 7, Comparative Example 7-1, and Comparative Example 7-2, a cathode active material was synthesized according to the following method. First of all, 2,000 g of Ni 0 . 88 Co 0 . 09 Al 0 .03 (OH) 2 and 836g of Li 2 CO 3 and 6g (NH 4) 2 HPO 4 a, 60g of WO 3, 9g of NaOH, of 15g (NH 4) 2 S is mechanically for approximately 15 minutes Mix. The mixed powder was weighed in a crucible and baked at 1,000° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material.

도 8은 실시예 7, 비교예 7-1, 비교예 7-2의 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타낸다. 실시예 7와 같이 AO / AT가 0.05인 도가니에서는 단일 입자형 Ni계 양극활물질이 합성된 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 비교예 7-1, 비교예 7-2와 같이 AO / AT가 0.05 미만인 도가니에서는 수백 나노 사이즈의 작은 입자들이 뭉쳐진 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조되었다. AO / AT가 0.0417인 경우에도 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조된 것을 확인할 수 있다.8 shows scanning electron microscopy (SEM) images of Example 7, Comparative Example 7-1, and Comparative Example 7-2. As in Example 7, it can be seen that a single-particle type Ni-based positive electrode active material was synthesized in a crucible having an A O / A T of 0.05. In contrast, in a crucible having an A O / A T of less than 0.05 as in Comparative Example 7-1 and Comparative Example 7-2, a multi-particulate Ni-based cathode active material in which small particles of several hundreds of nanometers were aggregated was prepared. Even when A O / A T is 0.0417, it can be confirmed that a multi-particulate Ni-based positive electrode active material was prepared.

도 9은 실시예 8, 비교예 8-1, 비교예 8-2의 양극활물질에 대한 SEM 사진이다. 9 is a SEM photograph of the positive electrode active material of Example 8, Comparative Example 8-1, and Comparative Example 8-2.

도 9 및 표 4를 참조하면, 실시예 8, 비교예 8-1, 비교예 8-2에 따른 도가니 조립체에서 합성된 양극활 물질을 비교할 수 있다. 9 and 4, the cathode active materials synthesized in the crucible assembly according to Example 8, Comparative Example 8-1, and Comparative Example 8-2 can be compared.

도가니를 3단으로 적층하여 도가니 조립체를 제공하였으며, 각각의 도가니는 W1의 너비(가로 및 세로 길이), H1의 높이를 가지고, 절개 홈은 W2의 너비, H2의 높이를 가진다. 각 실시예와 비교예에서, W2 및 H2를 조절하여, 측벽의 면적에서 절개 홈의 개방면적이 차지하는 비(AO / AT)를 다르게 설정한다.The crucibles were stacked in three stages to provide a crucible assembly, and each crucible has a width (horizontal and vertical length) of W1 and a height of H1, and the incision groove has a width of W2 and a height of H2. In each of the Examples and Comparative Examples, by adjusting W2 and H2, the ratio (A O / A T ) occupied by the open area of the cut groove in the area of the side wall is set differently.

합성된 양극활물질 조성Composition of the synthesized cathode active material W1(mm)W1(mm) H1(mm)H1(mm) W2(mm)W2(mm) H2(mm)H2(mm) AO/ AT A O / A T 실시예 8Example 8 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 2 300300 8080 120120 1010 0.050.05 비교예 8-1Comparative Example 8-1 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 100100 1010 0.04170.0417 비교예 8-2Comparative Example 8-2 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O1.99S0.01 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 1.99 S 0.01 300300 8080 120120 88 0.40.4

실시예 8, 비교예 8-1, 비교예 8-2에서 다음의 방법에 따라 양극활물질을 합성한다. 우선, 2,000g의 Ni0 . 8Mn0 .2 (OH)2 와 836g 의 Li2CO3 및6g의 (NH4)2HPO4, 60g 의 WO3, 9g의 NaOH, 15g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 도가니에 계량하여 950℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.In Example 8, Comparative Example 8-1, and Comparative Example 8-2, a cathode active material was synthesized according to the following method. First of all, 2,000 g of Ni 0 . 8 Mn 0 .2 to (OH) 2 and Li 2 CO 3 and 6g of 836g (NH 4) 2 HPO 4, 60g of WO 3, 9g of NaOH, of 15g (NH 4) 2 S is mechanically for approximately 15 minutes Mix. The mixed powder was weighed in a crucible and baked at 950° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material.

도 9는 실시예 8, 비교예 8-1, 비교예 8-2의 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타낸다. 실시예 8과 같이, AO / AT가 0.05인 도가니에서는 단일 입자형 Ni계 양극활물질이 합성된 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 비교예 8-1, 비교예 8-2와 같이 AO / AT가 0.05 미만인 도가니에서는 수백 나노사이즈의 작은 입자들이 뭉쳐진 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조되었다. AO / AT가 0.0417인 경우에도 다입자형 Ni계 양극활물질이 제조된 것을 확인할 수 있다.9 shows scanning electron microscopy (SEM) images of Example 8, Comparative Example 8-1, and Comparative Example 8-2. As in Example 8, it can be seen that a single particle type Ni-based positive electrode active material was synthesized in a crucible having A O / A T of 0.05. On the other hand, in a crucible having an A O / A T of less than 0.05 as in Comparative Example 8-1 and Comparative Example 8-2, a multi-particulate Ni-based cathode active material in which small particles of several hundreds of nano-sized were aggregated was prepared. Even when A O / A T is 0.0417, it can be confirmed that a multi-particulate Ni-based positive electrode active material was prepared.

일 실시예에서, 제1 도가니(110) 및 제2 도가니(120) 중 적어도 하나는 아래의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성된다. 바람직하게, 제1 도가니(110) 및 제2 도가니(120)는 아래의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성된다.In one embodiment, at least one of the first crucible 110 and the second crucible 120 is formed of a compound represented by the following formula. Preferably, the first crucible 110 and the second crucible 120 are formed of a compound represented by the following formula.

[화학식][Chemical Formula]

xAl2O3·yMgO·zSiO2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)xAl 2 O 3 yMgO zSiO 2 (0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)

비교예 및 실시예의 분말을 합성하기 위한 도가니의 성분은 하기의 표 5에 나타나 있다. 표 5에 명시된 도가니는 Al2O3, MgO, SiO2의 3 성분계로 구성되어 있으며, 도가니 A는 산업적으로 상용화된 mullite 도가니이다. Components of the crucible for synthesizing the powders of Comparative Examples and Examples are shown in Table 5 below. The crucible specified in Table 5 is composed of a three-component system of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 , and crucible A is an industrially commercialized mullite crucible.

도가니 B 및 도가니 C는 상기 화학식을 만족하는 조성을 가지나, 도가니 A는 상기 화학식을 벗어나는 조성을 가진다. 도가니 A는 비교예의 합성을 위해 사용되었으며, 도가니 B, C는 실시예의 합성을 위해 사용되었다. Crucible B and crucible C have a composition that satisfies the above formula, but crucible A has a composition deviating from the above formula. Crucible A was used for the synthesis of the comparative example, and crucibles B and C were used for the synthesis of the example.

Al2O3 (%)Al 2 O 3 (%) MgO (%)MgO (%) SiO2(%)SiO 2 (%) 도가니 ACrucible A 67.867.8 17.417.4 14.814.8 도가니 BCrucible B 92.592.5 8.48.4 9.19.1 도가니 CCrucible C 97.597.5 1.11.1 1.41.4

도 10은 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9의 양극활물질의 입도 분포를 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing particle size distribution of positive electrode active materials of Examples 9-1, 9-2, and Comparative Example 9.

실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9는 각각 100g의 Ni0 . 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2 와 41.8g 의 Li2CO3 및0.30g의 (NH4)2HPO4, 3.0g 의 WO3, 0.45g의 NaOH, 0.75g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 도가니A(비교예 9), 도가니 B(실시예 9-1), 도가니C(실시예 9-2)에 계량하여 1,000℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9 are each 100 g of Ni 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0 .1 (OH) of Li 2 CO 3 and 0.30g of 2 and 41.8g (NH 4) 2 HPO 4 , 3.0g of WO 3, 0.45g of NaOH, of 0.75g (NH 4) 2 S to Mix mechanically for about 15 minutes. The mixed powder was weighed in crucible A (Comparative Example 9), crucible B (Example 9-1), and crucible C (Example 9-2) and baked at 1,000° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material. .

도 10은 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9에 따라 제조된 양극활물질의 입도 분포 결과를 나타낸다. 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)이다. 도가니 내 Al2O3의 조성이 높아짐에 따라 1μm 미만 미분 함량이 저감됨을 알 수 있다. 더욱이, 분말의 평균 입경(D50) 또한 도가니 내 Al2O3의 조성이 높아짐에 따라 커짐을 알 수 있다. 이는 도가니를 구성하는 3종류의 성분 중 Al2O3가 열전도도가 가장 높아 도가니 내 Al2O3 함량이 높아짐에 따라 같은 온도로 소성하더라도 도가니의 평균 온도가 높아 입자가 더욱 성장할 수 있기 때문이다.10 shows particle size distribution results of positive electrode active materials prepared according to Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9. Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9 are LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811). It can be seen that as the composition of Al 2 O 3 in the crucible increases, the fine powder content of less than 1 μm is reduced. Moreover, it can be seen that the average particle diameter (D 50 ) of the powder also increases as the composition of Al 2 O 3 in the crucible increases. This is because Al 2 O 3 among the three components constituting the crucible has the highest thermal conductivity, so the Al 2 O 3 content in the crucible increases, so even if the crucible is fired at the same temperature, the average temperature of the crucible is high and particles can grow further. .

이하에서, 양극활물질의 미분은 합성된 양극활물질에서 생성된 크기가 1μm 미만인 것으로 정의한다. 높은 온도에서의 소성을 통해 단일 입자형 Ni계 양극활물질의 합성 과정에서 과량의 미분(1<μm)이 형성되면, 양극활물질 분말은 비표면적이 증가되어 전기화학 성능 저하를 초래할 수 있다. Hereinafter, the fine powder of the positive electrode active material is defined as having a size of less than 1 μm produced from the synthesized positive electrode active material. When an excessive amount of fine powder (1<μm) is formed during the synthesis of a single-particle Ni-based positive electrode active material through firing at a high temperature, the specific surface area of the positive electrode active material powder may increase, leading to a decrease in electrochemical performance.

특히, 양극 입자 표면의 불안정한 Ni 이온은 지속적인 충/방전 시 전해액 부반응을 촉진함과 동시에 전기화학적으로 비활성적인 상을 형성시켜 수명을 열화시킨다. 전기화학적으로 비활성적인 상이 생성되면 양극활물질의 구조 내부에 산소를 방출시켜 양극활물질의 안정성을 저하시킨다. 이러한 구조적 불안정성 또한 분말의 비표면적과 연관이 있으므로, 이는 장수명 안정성 확보를 위해 미분(1<μm) 제거를 통한 분말의 비표면적 저감이 필수적임을 의미한다. In particular, unstable Ni ions on the surface of the positive electrode particles promote side reactions of the electrolyte solution during continuous charging/discharging and at the same time form an electrochemically inert phase, thereby deteriorating the lifespan. When an electrochemically inert phase is generated, oxygen is released into the structure of the positive electrode active material, thereby reducing the stability of the positive electrode active material. Since this structural instability is also related to the specific surface area of the powder, this means that it is essential to reduce the specific surface area of the powder by removing fine powders (1<μm) in order to secure long life stability.

일 실시예에 따른 도가니 조립체는 Al2O3를 90%이상 함유하며, 도가니 조립체에서 합성된 양극활물질은 1μm 미만 미분 함량을 줄이고, 분말의 비표면적을 저감시킬 수 있다.The crucible assembly according to an embodiment contains 90% or more of Al 2 O 3 , and the positive electrode active material synthesized in the crucible assembly may reduce a fine powder content of less than 1 μm and a specific surface area of the powder.

도 10과 표 6을 보면, 도가니 내 Al2O3의 함량이 높아짐에 따라 입자 표면에 존재하는 과량의 미분이 저감됨을 알 수 있고, 분말의 평균 사이즈가 더욱 성장한 것을 알 수 있다. 분말의 평균 사이즈가 증가하면, 표 7과 같이 분말의 비표면적을 저감할 수 있다. 각 비표면적을 비교하면, 비교예 9는 0.67m2/g, 실시예 9-1은 0.58m2/g 및 실시예 9-2는 0.35m2/g이다. 양극활물질의 비표면적 저감을 통하여 전기화학적 수명이 향상될 것임을 의미한다. 10 and Table 6, it can be seen that as the content of Al 2 O 3 in the crucible increases, the excess fine powder present on the particle surface is reduced, and it can be seen that the average size of the powder is further grown. When the average size of the powder increases, the specific surface area of the powder can be reduced as shown in Table 7. Comparing the respective specific surface, Comparative Example 9 is 0.67m 2 / g, in Example 9-1 was 0.58m 2 / g and Example 9-2 0.35m 2 / g. This means that the electrochemical lifetime will be improved through the reduction of the specific surface area of the positive electrode active material.

1μm 미만 미분 함량(vol.%)Fine powder content less than 1 μm (vol.%) D10(㎛)D 10 (㎛) D50(㎛)D 50 (㎛) D90(㎛)D 90 (㎛) 비교예 9Comparative Example 9 1One 2.92.9 5.55.5 10.710.7 실시예 9-1Example 9-1 0.270.27 2.82.8 5.85.8 10.710.7 실시예 9-2Example 9-2 0.030.03 2.72.7 6.56.5 11.211.2

비표면적 (m2/g)Specific surface area (m 2 /g) 비교예 9Comparative Example 9 0.670.67 실시예 9-1Example 9-1 0.580.58 실시예 9-2Example 9-2 0.350.35

도 11은 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.11 is a graph of life retention rates for the half cells of Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9. FIG.

실시예의 전기화학 평가를 위해 2032 R coin type half cell (Welcos) 을 이용하였으며, 리튬 이차 전지용 양극활물질 극판의 조성은 양극활물질, 도전재 (Super-P), 바인더(PVdF, KF9300)을 94:3:3의 중량비로 이루어져 있다. 극판의 로딩 레벨은 11mg/cm2, 전극밀도는 3.6g/cc 이다. 전해액은 1.3M LiPF6 ethylene carbonate (EC) / ethly methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) = 3 / 4 / 3 (v/v/v)를 이용하였다. For the electrochemical evaluation of the example, a 2032 R coin type half cell (Welcos) was used, and the composition of the positive electrode active material electrode plate for a lithium secondary battery was 94:3 as a positive electrode active material, a conductive material (Super-P), and a binder (PVdF, KF9300). It consists of a weight ratio of :3. The loading level of the electrode plate is 11mg/cm 2 and the electrode density is 3.6g/cc. The electrolyte was 1.3M LiPF6 ethylene carbonate (EC) / ethly methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) = 3/4/3 (v/v/v).

비교예의 전기화학 평가는 실시예의 평가방법과 동일하다. 초기 화성 평가를 위해 조립된 셀을 10 시간 레스트(휴지) 과정 후, 0.1C로 4.3V까지 CC(constante current) mode로 충전한 뒤 0.05C에 해당하는 전류까지 CV(constante voltage) mode로 충전을 하였다. 다음, 0.1C로 3.0V까지 CC mode로 방전을 하였다. 상온 수명 평가를 위해 0.5C로 4.3V까지 CC mode로 충전한 뒤, 0.05C에 해당하는 전류까지 CV mode로 충전을 진행하였다. 다음, 1C로 3.0V까지 CC mode로 방전을 진행하였으며, 이 과정을 총 50번 반복하였다.The electrochemical evaluation of the comparative example is the same as the evaluation method of the example. After 10 hours of rest (rest) process for initial Mars evaluation, charge the assembled cell in CC (constant current) mode to 4.3V at 0.1C, and then charge it in CV (constant voltage) mode to a current corresponding to 0.05C. I did. Then, discharge was performed in CC mode to 3.0V at 0.1C. For the room temperature life evaluation, after charging in CC mode up to 4.3V at 0.5C, charging was performed in CV mode up to a current corresponding to 0.05C. Next, discharge was performed in CC mode to 3.0V at 1C, and this process was repeated a total of 50 times.

초기 용량에 대하여 50회 충전 및 방전 후의 용량 유지율을 계산하였고, 그 결과는 하기 표 8에서 보여진다. 또한, 사이클에 따른 용량 유지율을 나타낸 그래프는 도 11에서 보여진다.Regarding the initial capacity, the capacity retention rate after charging and discharging 50 times was calculated, and the results are shown in Table 8 below. In addition, a graph showing the capacity retention rate according to the cycle is shown in FIG. 11.

조성Furtherance 도가니 종류Crucible type 50사이클 상온 수명 유지율 (%)50 cycle room temperature life retention rate (%) 실시예 9-1Example 9-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 BB 87.887.8 실시예 9-2Example 9-2 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 CC 93.193.1 비교예 9Comparative Example 9 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.1Mn0.1W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.1 Mn 0.1 W 0.01 O 2 AA 81.381.3

표8 및 도11을 보면, 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 비교예 9의 상온 수명 결과에 따르면, 실시예 9-1은 비교예 9 대비 50사이클 후 약 6% 높은 수명 유지율을 보여주고, 실시예 9-2는 비교예 9 대비 약 12% 높은 수명 유지율을 보여준다. 이는 미분 제어를 통한 분말의 비표면적이 저감됨에 따라 수명 유지율이 향상됨을 보여준다.Referring to Table 8 and FIG. 11, according to the room temperature life results of Example 9-1, Example 9-2, and Comparative Example 9, Example 9-1 showed about 6% higher life retention rate after 50 cycles compared to Comparative Example 9. Is shown, Example 9-2 shows a life retention rate of about 12% higher than that of Comparative Example 9. This shows that the lifetime maintenance rate is improved as the specific surface area of the powder is reduced through fine powder control.

도 12는 실시예 10-1, 실시예 10-2 및 비교예 10의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.12 is a graph of life retention rates for the half cells of Examples 10-1, 10-2, and Comparative Example 10;

실시예 10-1, 실시예 10-2 및 비교예 10는 각각 100g의 Ni0 . 80Co0 . 15Al0 .05(OH)2 와 42.0g 의 Li2CO3 및0.30g의 (NH4)2HPO4, 3.0g 의 WO3, 0.45g의 NaOH, 0.75g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 도가니A(비교예 10), 도가니 B(실시예 10-1), 도가니C(실시예 10-2)에 계량하여 1,000℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.Example 10-1, Example 10-2, and Comparative Example 10 are each 100 g of Ni 0 . 80 Co 0 . 15 Al 0 .05 (OH) 2 and Li 2 CO 3, and 42.0g of 0.30g (NH 4) 2 HPO 4 , 3.0g of WO 3, 0.45g of NaOH, of 0.75g (NH 4) 2 S to Mix mechanically for about 15 minutes. The mixed powder was weighed in crucible A (Comparative Example 10), crucible B (Example 10-1), and crucible C (Example 10-2) and baked at 1,000° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material. .

실시예 10-1, 실시예 10-2 및 비교예 10에 대해서 각각 초기 용량에 대하여 50회 충전 및 방전 후의 용량 유지율을 계산하였고, 그 결과는 하기 표 9에서 보여진다. 또한, 사이클에 따른 용량 유지율을 나타낸 그래프는 도 12에서 보여진다.For Example 10-1, Example 10-2, and Comparative Example 10, the capacity retention rate after charging and discharging 50 times for each initial capacity was calculated, and the results are shown in Table 9 below. In addition, a graph showing the capacity retention rate according to the cycle is shown in FIG. 12.

조성Furtherance 도가니 종류Crucible type 50사이클 상온 수명 유지율 (%)50 cycle room temperature life retention rate (%) 실시예 10-1Example 10-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 2 BB 86.886.8 실시예 10-2Example 10-2 Li0.99Na0.01Ni0.795Co0.15Al0.05W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Co 0.15 Al 0.05 W 0.01 O 2 CC 92.192.1 비교예 10Comparative Example 10 Li0 . 99Na0 . 01Ni0 . 795Co0 . 15Al0 . 05 W0 . 01O2 Li 0 . 99 Na 0 . 01 Ni 0 . 795 Co 0 . 15 Al 0 . 05 W 0 . 01 O 2 AA 80.480.4

표 9 및 도 12를 보면, 실시예 10-1, 실시예 10-2 및 비교예 10의 상온 수명 결과에 따르면, 실시예 10-1은 비교예 10 대비 약 6% 높은 수명 유지율을 보여주고, 실시예 10-2는 비교예 10 대비 약 12% 높은 수명 유지율을 보여준다. 이는 미분 제어를 통한 분말의 비표면적이 저감됨에 따라 수명 유지율이 향상됨을 보여준다.Referring to Tables 9 and 12, according to the room temperature life results of Example 10-1, Example 10-2, and Comparative Example 10, Example 10-1 shows a life retention rate of about 6% higher than that of Comparative Example 10, Example 10-2 shows a life retention rate of about 12% higher than that of Comparative Example 10. This shows that the lifetime maintenance rate is improved as the specific surface area of the powder is reduced through fine powder control.

도 13은 실시예 11-1, 실시예 11-2 및 비교예 11의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.13 is a graph of life retention rates for the half cells of Example 11-1, Example 11-2, and Comparative Example 11. FIG.

실시예 11-1, 실시예 11-2 및 비교예 11는 각각 100g의 Ni0 . 90Co0 .10(OH)2 와 41.5g 의 Li2CO3 및0.30g의 (NH4)2HPO4, 3.0g 의 WO3, 0.45g의 NaOH, 0.75g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 도가니A(비교예 11), 도가니 B(실시예 11-1), 도가니C(실시예 11-2)에 계량하여 940℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.Example 11-1, Example 11-2, and Comparative Example 11 are each 100 g of Ni 0 . 90 Co 0 .10 (OH) of Li 2 CO 3 and 0.30g of 2 and 41.5g (NH 4) 2 HPO 4 , 3.0g of WO 3, 0.45g of NaOH, of 0.75g (NH 4) 2 S to Mix mechanically for about 15 minutes. The mixed powder was weighed in crucible A (Comparative Example 11), crucible B (Example 11-1), and crucible C (Example 11-2) to obtain a cathode active material through firing at 940°C for 4 hours and 700°C for 10 hours. .

실시예 11-1, 실시예 11-2 및 비교예 11에 대해서 각각 초기 용량에 대하여 50회 충전 및 방전 후의 용량 유지율을 계산하였고, 그 결과는 하기 표 10에서 보여진다. 또한, 사이클에 따른 용량 유지율을 나타낸 그래프는 도 13에서 보여진다.For Example 11-1, Example 11-2, and Comparative Example 11, the capacity retention rate after charging and discharging 50 times for each initial capacity was calculated, and the results are shown in Table 10 below. In addition, a graph showing the capacity retention rate according to the cycle is shown in FIG. 13.

조성Furtherance 도가니 종류Crucible type 50사이클 상온 수명 유지율 (%)50 cycle room temperature life retention rate (%) 실시예 11-1Example 11-1 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 2 BB 77.177.1 실시예 11-2Example 11-2 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 2 CC 80.980.9 비교예 11Comparative Example 11 Li0.99Na0.01Ni0.895Co0.10W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.895 Co 0.10 W 0.01 O 2 AA 74.074.0

표 10 및 도 13을 보면, 실시예 11-1, 실시예 11-2 및 비교예 11의 상온 수명 결과에 따르면, 실시예 11-1은 비교예 11 대비 약 3% 높은 수명 유지율을 보여주고, 실시예 11-2는 비교예 11 대비 약 7% 높은 수명 유지율을 보여준다. 이는 미분 제어를 통한 분말의 비표면적이 저감됨에 따라 수명 유지율이 향상됨을 보여준다.Referring to Table 10 and Figure 13, according to the room temperature life results of Example 11-1, Example 11-2, and Comparative Example 11, Example 11-1 shows a life retention rate of about 3% higher than that of Comparative Example 11, Example 11-2 shows about 7% higher life retention rate compared to Comparative Example 11. This shows that the lifetime maintenance rate is improved as the specific surface area of the powder is reduced through fine powder control.

도 14는 실시예 12-1, 실시예 12-2 및 비교예 12의 하프셀에 대한 수명 유지율 그래프이다.14 is a graph of life retention rates for half cells of Example 12-1, Example 12-2, and Comparative Example 12. FIG.

실시예 12-1, 실시예 12-2 및 비교예 12는 각각 100g의 Ni0 . 80Mn0 .10(OH)2 와 41.3g 의 Li2CO3 및0.30g의 (NH4)2HPO4, 3.0g 의 WO3, 0.45g의 NaOH, 0.75g의 (NH4)2S 를 약 15분 기계적으로 혼합한다. 혼합된 분말을 혼합된 분말을 도가니A(비교예 12), 도가니 B(실시예 12-1), 도가니C(실시예 12-2)에 계량하여 950℃ 4시간 및 700℃ 10시간 소성을 통해 양극활물질을 얻었다.Example 12-1, Example 12-2, and Comparative Example 12 are each 100 g of Ni 0 . 80 Mn 0 .10 (OH) of Li 2 CO 3 and 0.30g of 2 and 41.3g (NH 4) 2 HPO 4 , 3.0g of WO 3, 0.45g of NaOH, of 0.75g (NH 4) 2 S to Mix mechanically for about 15 minutes. The mixed powder was weighed in a crucible A (Comparative Example 12), a crucible B (Example 12-1), and a crucible C (Example 12-2) and baked at 950° C. for 4 hours and 700° C. for 10 hours. A cathode active material was obtained.

실시예 12-1, 실시예 12-2 및 비교예 12에 대해서 각각 초기 용량에 대하여 50회 충전 및 방전 후의 용량 유지율을 계산하였고, 그 결과는 하기 표 11에서 보여진다. 또한, 사이클에 따른 용량 유지율을 나타낸 그래프는 도 14에서 보여진다.For Example 12-1, Example 12-2, and Comparative Example 12, the capacity retention rate after charging and discharging 50 times for each initial capacity was calculated, and the results are shown in Table 11 below. In addition, a graph showing the capacity retention rate according to the cycle is shown in FIG. 14.

조성Furtherance 도가니 종류Crucible type 50사이클 상온 수명 유지율 (%)50 cycle room temperature life retention rate (%) 실시예 12-1Example 12-1 Li0.99Na0.01Ni0.795Mn0.20W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Mn 0.20 W 0.01 O 2 BB 83.783.7 실시예 12-2Example 12-2 Li0.99Na0.01Ni0.795Mn0.20W0.01O2 Li 0.99 Na 0.01 Ni 0.795 Mn 0.20 W 0.01 O 2 CC 90.090.0 비교예 12Comparative Example 12 Li0 . 99Na0 . 01Ni0 . 895Mn0 . 20 W0 . 01O2 Li 0 . 99 Na 0 . 01 Ni 0 . 895 Mn 0 . 20 W 0 . 01 O 2 AA 70.770.7

표 11 및 도 14을 보면, 실시예 12-1, 실시예 12-2 및 비교예 12의 상온 수명 결과에 따르면, 실시예 12-1은 비교예 12 대비 약 13% 높은 수명 유지율을 보여주고, 실시예 12-2는 비교예 12 대비 약 19% 높은 수명 유지율을 보여준다. 이는 미분 제어를 통한 분말의 비표면적이 저감됨에 따라 수명 유지율이 향상됨을 보여준다.Referring to Table 11 and FIG. 14, according to the room temperature life results of Example 12-1, Example 12-2, and Comparative Example 12, Example 12-1 shows a life retention rate of about 13% higher than that of Comparative Example 12, Example 12-2 shows a life retention rate of about 19% higher than that of Comparative Example 12. This shows that the lifetime maintenance rate is improved as the specific surface area of the powder is reduced through fine powder control.

본 발명의 실시예들의 도가니 및 도가니 조립체에 의해서 생성된 양극활 물질은 다음과 같다.The crucible and the cathode active material produced by the crucible assembly of the embodiments of the present invention are as follows.

일 측면에 따른 양극활물질은 W 및 B를 포함하는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어 표면에 배치된 인-함유 화합물을 포함하는 인-함유 코팅층;을 포함할 수 있다.A positive electrode active material according to an aspect includes a core including a lithium transition metal oxide including W and B; And a phosphorus-containing coating layer including a phosphorus-containing compound disposed on the surface of the core.

상기 양극활물질은 상기 리튬 전이금속 산화물 내에 B 및 W 원소가 도입됨으로써, 전이금속 산화물 내에 포함된 Ni 이온의 배열성(ordering)의 증가로 인해 구조적 안정성이 향상되고, 전이금속과 산소간의 결합력을 증가시켜서 리튬 전지의 충전 및 방전시에 산소 방출이 억제되고, 이를 통해 전해액과의 부반응을 억제하여 전해액 고갈을 방지할 수 있다. In the positive electrode active material, B and W elements are introduced into the lithium transition metal oxide, thereby improving structural stability due to an increase in the ordering of Ni ions contained in the transition metal oxide, and increasing the bonding strength between the transition metal and oxygen. As a result, oxygen emission is suppressed during charging and discharging of the lithium battery, and through this, side reactions with the electrolyte may be suppressed to prevent depletion of the electrolyte.

또한, 상기 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 코어의 표면에 인-함유 화합물을 포함하는 인-함유 코팅층을 포함하는 것에 의하여, 인-함유 화합물이 바인더 및 전해액으로부터 유래되는 HF와 우선적으로 반응하여 리튬 전이금속 산화물과의 부반응을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 인-함유 화합물이 전해액 내에 존재하는 수분과 우선적으로 반응하여 리튬 전이금속 산화물과의 부반응을 억제할 수 있다. 그 결과, 리튬 전이금속 산화물의 부반응에 의한 열화를 억제함으로써, 수명특성이 향상된다.In addition, by including a phosphorus-containing coating layer including a phosphorus-containing compound on the surface of the core containing the lithium transition metal oxide, the phosphorus-containing compound reacts preferentially with HF derived from the binder and the electrolyte to transfer lithium In addition to suppressing side reactions with metal oxides, the phosphorus-containing compound may preferentially react with moisture present in the electrolyte to suppress side reactions with lithium transition metal oxides. As a result, by suppressing deterioration due to side reactions of the lithium transition metal oxide, the life characteristics are improved.

일 구현예에 따르면, 상기 양극활물질 중, 상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:According to one embodiment, of the positive electrode active material, the lithium transition metal oxide may be represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Li1-xAxWαBβM1-α-βO2-yTy Li 1-x A x W α B β M 1-α-β O 2-y T y

상기 화학식 1 중, In Formula 1,

A는 Na, K, Rb 및 Cs로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고,A is one or more elements selected from the group consisting of Na, K, Rb and Cs,

T는 S, F 및 P로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고,T is at least one element selected from the group consisting of S, F and P,

M은 Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti 및 Ca로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고,M includes at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti and Ca,

0<x≤0.01, 0<y≤0.01, 0<α≤0.01, 0<β≤0.01이다.0<x≤0.01, 0<y≤0.01, 0<α≤0.01, 0<β≤0.01.

상기 리튬 전이금속 산화물은 W 및 B를 포함하는 것 이외에, 상기 화학식 1로 표시되는 바와 같이, 상기 리튬 전이금속 산화물 중 Li의 일부가 소량의 알칼리 금속으로 치환되는 경우에, 리튬 전지의 충전시 Li 이온의 탈리에 따른 구조의 변형이 억제되어 리튬 전이금속 산화물의 구조적 안정성이 향상된다. In addition to including W and B, the lithium transition metal oxide includes W and B, as represented by Chemical Formula 1, when a part of Li in the lithium transition metal oxide is replaced with a small amount of alkali metal, when charging the lithium battery, Li Structural stability of the lithium transition metal oxide is improved by suppressing the deformation of the structure due to the desorption of ions.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 바와 같이, 상기 리튬 전이금속 산화물 중 산소의 일부가 산소에 비해 높은 전기음성도를 갖는 S, F 및 P 중 어느 하나의 원소로 치환됨에 따라, 산소와 결합한 경우에 비하여 전이금속이 더 높은 결합력에 의하여 구조 내에 보존될 수 있고, 과 산소 격자 자리에 위치한 원소간의 결합력이 증가되고 전자 이동성이 향상되고, 전도도가 향상된다. 따라서, 고율 사이클 특성도 향상될 수 있다.In addition, as represented by Chemical Formula 1, when a part of oxygen in the lithium transition metal oxide is substituted with any one of S, F, and P having a higher electronegativity than oxygen, when combined with oxygen In comparison, the transition metal can be preserved in the structure by a higher bonding force, the bonding force between the elements located in the oxygen lattice site is increased, the electron mobility is improved, and the conductivity is improved. Therefore, the high rate cycle characteristics can also be improved.

상기 리튬 전이금속 산화물은 W 및 B를 포함하는 것 이외에, 상기 화학식 1로 표시되는 바와 같이, 상기 리튬 전이금속 산화물 중 Li의 일부가 소량의 알칼리 금속으로 치환되는 경우에, 리튬 전지의 충전시 Li 이온의 탈리에 따른 구조의 변형이 억제되어 리튬 전이금속 산화물의 구조적 안정성이 향상된다. In addition to including W and B, the lithium transition metal oxide includes W and B, as represented by Chemical Formula 1, when a part of Li in the lithium transition metal oxide is replaced with a small amount of alkali metal, when charging the lithium battery, Li Structural stability of the lithium transition metal oxide is improved by suppressing the deformation of the structure due to the desorption of ions.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 바와 같이, 상기 리튬 전이금속 산화물 중 산소의 일부가 산소에 비해 높은 전기음성도를 갖는 S, F 및 P 중 어느 하나의 원소로 치환됨에 따라, 산소와 결합한 경우에 비하여 전이금속이 더 높은 결합력에 의하여 구조 내에 보존될 수 있고, 과 산소 격자 자리에 위치한 원소간의 결합력이 증가되고 전자 이동성이 향상되고, 전도도가 향상된다. 따라서, 고율 사이클 특성도 향상될 수 있다.In addition, as represented by Chemical Formula 1, when a part of oxygen in the lithium transition metal oxide is substituted with any one of S, F, and P having a higher electronegativity than oxygen, when combined with oxygen In comparison, the transition metal can be preserved in the structure by a higher bonding force, the bonding force between the elements located in the oxygen lattice site is increased, the electron mobility is improved, and the conductivity is improved. Therefore, the high rate cycle characteristics can also be improved.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, 상기 A는 Na이고, 상기 T는 S일 수 있다.According to an embodiment, in Formula 1, A may be Na, and T may be S.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, 상기 M은 M1, M2 및 M3를 포함하고, 상기 M1은 Ni이고, M2 및 M3는 서로 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, V, Ti 및 Ca 중에서 선택되는 원소이고, 상기 M 중 Ni의 몰 비율은 75 몰% 이상일 수 있다.According to an embodiment, in Formula 1, M is M1, M2, and M3, and M1 is Ni, and M2 and M3 are independently of each other in Co, Mn, Al, Mg, V, Ti, and Ca. It is a selected element, and the molar ratio of Ni in M may be 75 mol% or more.

다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, 상기 M은 M1, M2 및 M3를 포함하고, 상기 M1은 Ni이고, M2는 Co이고, M3는 Mn, Al, Mg, V, Ti 및 Ca 중에서 선택되는 원소이고, 상기 M 중 Ni의 몰 비율은 75 몰% 이상일 수 있다.According to another embodiment, in Formula 1, M is selected from M1, M2 and M3, M1 is Ni, M2 is Co, and M3 is selected from Mn, Al, Mg, V, Ti, and Ca. Element, and the molar ratio of Ni in M may be 75 mol% or more.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, 상기 M은 M1 및 M2를 포함하고, 상기 M1은 Ni이고, M2는 Co이고, 상기 M 중 Ni의 몰 비율은 75 몰% 이상일 수 있다.According to another embodiment, in Formula 1, M includes M1 and M2, M1 is Ni, M2 is Co, and the molar ratio of Ni in M may be 75 mol% or more.

일 구현예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시될 수 있다:According to one embodiment, the lithium transition metal oxide may be represented by any one of the following Formulas 2 to 4:

[화학식 2][Formula 2]

Li1-x'Nax'Wα'Bβ'Niγ'Coδ'Mnε'O2-y'Sy' Li 1-x 'Na x' W α 'B β' Ni γ 'Co δ' Mn ε 'O 2-y' S y '

[화학식 3][Formula 3]

Li1-x''Nax''Wα''Bβ''Niγ''Coδ''Alε''O2-y''Sy'' Li 1-x'' Na x'' W α'' B β'' Ni γ'' Co δ'' Al ε'' O 2-y'' S y''

[화학식 4][Formula 4]

Li1-x'''Nax'''Wα'''Bβ'''Niγ'''Coδ'''O2-y'''Sy''' Li 1-x''' Na x''' W α''' B β''' Ni γ''' Co δ''' O 2-y''' S y'''

화학식 2에서, 0<x'≤0.01, 0<y'≤0.01, 0<α'≤0.01, 0<β'≤0.01, 0.48≤γ'<1, 0<δ'≤0.2, 0<ε'≤0.3, α'+β'+γ'+δ'+ε'=1이고,In Formula 2, 0<x'≤0.01, 0<y'≤0.01, 0<α'≤0.01, 0<β'≤0.01, 0.48≤γ'<1, 0<δ'≤0.2, 0<ε' ≤0.3, α'+β'+γ'+δ'+ε'=1,

화학식 3에서, 0<x''≤0.01, 0<y''≤0.01, 0<α''≤0.01, 0<β''≤0.01, 0.73≤γ''<1, 0<δ''≤0.2, 0<ε''≤0.05, α''+β''+γ''+δ''+ε''=1이고,In Formula 3, 0<x''≤0.01, 0<y''≤0.01, 0<α''≤0.01, 0<β''≤0.01, 0.73≤γ''<1, 0<δ''≤ 0.2, 0<ε''≤0.05, α''+β''+γ''+δ''+ε''=1,

화학식 4에서, 0<x'''≤0.01, 0<y'''≤0.01, 0<α'''≤0.01, 0<β'''≤0.01, 0.78≤γ'''<1, 0<δ'''≤0.2이다.In Formula 4, 0<x'''≤0.01, 0<y'''≤0.01, 0<α'''≤0.01, 0<β'''≤0.01, 0.78≤γ'''<1, 0 <δ'''≤0.2.

일 구현예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 산화물은 단일 입자일 수 있다. 단일 입자는 복수의 입자가 응집되어 형성된 이차 입자 또는 복수의 입자가 응집되고 응집체의 둘레가 코팅되어 형성된 입자와는 구분되는 개념이다. 상기 리튬 전이금속 산화물이 단일입자의 형태를 가짐으로써, 높은 전극밀도에서도 입자의 부서짐을 방지할 수 있다. 따라서, 양극활물질의 고에너지 밀도의 구현이 가능해진다. 또한, 복수의 단일 입자가 응집된 이차 입자에 비하여 압연시에 부서짐이 억제되어 고에너지 밀도의 구현이 가능하며, 입자의 부서짐에 따른 수명 열화도 방지할 수 있다.According to one embodiment, the lithium transition metal oxide may be a single particle. A single particle is a concept that is distinguished from secondary particles formed by agglomeration of a plurality of particles or particles formed by agglomeration of a plurality of particles and coating around the agglomerates. Since the lithium transition metal oxide has a single particle shape, it is possible to prevent the particles from being broken even at a high electrode density. Accordingly, it is possible to realize a high energy density of the positive electrode active material. In addition, as compared to secondary particles in which a plurality of single particles are agglomerated, breakage is suppressed during rolling, thereby enabling high energy density to be realized, and life deterioration due to breakage of particles can be prevented.

일 구현예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 산화물은 단결정을 가질 수 있다. 단결정은 단일 입자와는 구별되는 개념을 갖는다. 단일 입자는 내부에 결정의 유형과 개수에 상관없이 하나의 입자로 형성된 입자를 지칭하는 것이며, 단결정은 입자 내에 단 하나의 결정을 갖는 것을 의미한다. 상기 코어가 단결정을 가짐으로써, 구조적 안정성이 매우 높을 뿐만 아니라, 다결정에 비해 리튬 이온 전도가 용이하여, 다결정의 활물질에 비하여 고속 충전 특성이 우수하다.According to one embodiment, the lithium transition metal oxide may have a single crystal. Single crystals have a concept that is distinct from single grains. A single particle refers to a particle formed of one particle regardless of the type and number of crystals therein, and a single crystal refers to having only one crystal in the particle. Since the core has a single crystal, structural stability is very high, and lithium ion conduction is easier than that of polycrystal, and high-speed charging characteristics are superior to that of a polycrystalline active material.

일 구현예에 따르면, 상기 양극활물질은 단결정 및 단일입자이다. 단결정 및 단일입자로 형성됨으로써, 구조적으로 안정하고 고밀도의 전극의 구현이 가능하여, 이를 포함한 리튬이차전지가 향상된 수명특성 및 고에너지 밀도를 동시에 가질 수 있다. According to one embodiment, the positive electrode active material is a single crystal and a single particle. By being formed of a single crystal and a single particle, structurally stable and high-density electrodes can be implemented, and a lithium secondary battery including the same can have improved life characteristics and high energy density at the same time.

상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 양극활물질은 단결정 및 단일입자를 갖고, 리튬 전이금속 산화물 내에 Li의 일부가 Na으로 치환되고, 전이금속 중 일부가 W 및 B로 치환되고, O의 일부가 S로 치환됨에 따라, 구조적 안정성이 현저히 향상되어 장수명 특성을 나타낼 수 있다.The positive electrode active material represented by Formulas 2 to 4 has a single crystal and a single particle, a part of Li is substituted with Na in the lithium transition metal oxide, a part of the transition metal is substituted with W and B, and a part of O is replaced by S. As it is substituted, structural stability can be remarkably improved to exhibit long life characteristics.

일반적인 고-니켈계 리튬 니켈코발트망간 산화물을 포함하는 양극활물질의 경우 불안정한 Ni 이온의 안정화가 필수적인데, 결정 내의 전이금속 자리 중 일부에 W 및 B가 도입됨으로써, 양극활물질이 전체적으로 전하 균형을 이룰 수 있게 되어 Ni(II)이온으로부터 불안정한 Ni(III) 또는 Ni(IV) 이온으로의 산화를 억제하고, 불안정한 Ni(III) 또는 Ni(IV)은 Ni(II)로 환원될 수 있다. 한편, 전이금속의 일부를 이종 원소인 B 및 W로 치환함에 따른 전도도의 손실은 O의 일부를 S로 치환하는 것에 의하여 보상되었고, Li의 일부를 Na으로 치환함에 따라 충방전시의 구조적 변형에 의한 Li의 전도도 저하도 억제함으로써, 단결정의 구조적으로 안정한 고용량 및 장수명의 양극활물질을 얻었다. 더 나아가, 리튬 전이금속 산화물과 전해액 또는 수분의 부반응을 억제하기 위하여, 리튬 전이금속 산화물의 표면에 인-함유 화합물, 예를 들어 Li3PO4를 포함하는 인-함유 코팅층을 도입하였다. 이러한 인-함유 화합물은 전해액으로부터 유래되는 HF 또는 전해액 내에 존재하는 수분과의 부반응을 방지하고, 이에 의하여 높은 안정성 및 장수명 특성이 보장된다.In the case of a cathode active material containing a general high-nickel lithium nickel cobalt manganese oxide, stabilization of unstable Ni ions is essential.W and B are introduced into some of the transition metal sites in the crystal, so that the cathode active material can achieve an overall charge balance. As a result, oxidation from Ni(II) ions to unstable Ni(III) or Ni(IV) ions can be suppressed, and unstable Ni(III) or Ni(IV) can be reduced to Ni(II). On the other hand, the loss of conductivity due to substituting part of the transition metal with B and W, which are heterogeneous elements, was compensated by substituting part of O with S. As part of Li was substituted with Na, structural deformation during charging and discharging By also suppressing the decrease in the conductivity of Li, a positive electrode active material having a high capacity and long life, which is structurally stable in a single crystal, was obtained. Furthermore, in order to suppress the side reaction between the lithium transition metal oxide and the electrolyte or moisture, a phosphorus-containing compound, for example, a phosphorus-containing coating layer including Li3PO4 was introduced on the surface of the lithium transition metal oxide. This phosphorus-containing compound prevents side reactions with HF derived from the electrolyte or moisture present in the electrolyte, thereby ensuring high stability and long life characteristics.

일 구현예에 따르면, 상기 리튬 전이금속 화합물을 포함하는 코어는 전체 범위에서 균일한 조성을 가질 수 있다. 이에 의하여, 충전 및 방전시에도 구조적으로 안정한 구조를 유지할 수 있고, 리튬의 이동을 방해하지 않으므로 고율 특성을 갖는다.According to one embodiment, the core including the lithium transition metal compound may have a uniform composition over the entire range. Accordingly, a structurally stable structure can be maintained even during charging and discharging, and since it does not interfere with the movement of lithium, it has a high rate characteristic.

일 구현예에 따르면, 상기 인-함유 화합물은 결정질, 비정질, 또는 이들의 조합일 수 있다.According to one embodiment, the phosphorus-containing compound may be crystalline, amorphous, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 인-함유 화합물은 결정질의 Li3PO4를 포함하거나, 리튬, 인 및 산소원자를 포함하는 비정질의 인-함유 화합물을 포함할 수 있다.For example, the phosphorus-containing compound may include a crystalline Li3PO4 or an amorphous phosphorus-containing compound including lithium, phosphorus and oxygen atoms.

일 구현예에 따르면, 상기 양극활물질 중 인(P) 원소의 몰비율은 상기 양극활물질에 포함된 원소 전체 중 0.2몰% 이하일 수 있다.According to one embodiment, the molar ratio of the phosphorus (P) element in the positive electrode active material may be 0.2 mol% or less of the total elements included in the positive electrode active material.

일 구현예에 따르면, 상기 인-함유 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:According to one embodiment, the phosphorus-containing compound may include a compound represented by the following formula (5):

[화학식 5][Formula 5]

LiaPbOc Li a P b O c

0<a≤3, 0<b≤1, 및 0<c≤4이다.0<a≤3, 0<b≤1, and 0<c≤4.

일 구현예에 따르면, 상기 코팅층은 코어 표면에서 연속적인 코팅층 또는 코어 표면에서 부분적으로 존재하는 아일랜드 형태의 코팅층을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층은 코어 표면에서 아일랜드 형태의 코팅층을 가질 수 있다. According to one embodiment, the coating layer may have a continuous coating layer on the core surface or an island-shaped coating layer partially present on the core surface. For example, the coating layer may have an island-shaped coating layer on the surface of the core.

일 구현예에 따르면, 상기 코팅층은 수 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.According to one embodiment, the coating layer may have a thickness of several nanometers. For example, the coating layer may be 1 nm to 10 nm.

일 구현예에 따르면, 상기 양극활물질은 CuKα선을 이용하는 XRD 분석에 의해 얻은 X선 회절 스펙트럼의 2θ= 20° 내지 25°에서 피크를 가질 수 있다.According to one embodiment, the positive electrode active material may have a peak at 2θ = 20° to 25° of an X-ray diffraction spectrum obtained by XRD analysis using CuKα rays.

예를 들어, 상기 양극활물질은 CuKα선을 이용하는 XRD 분석에 의해 얻은 X선 회절 스펙트럼 중 적어도 2θ=22.3°±0.5, 23.0°±0.5, 및 24.8°±0.5에서 피크를 가질 수 있다.For example, the positive electrode active material may have peaks at at least 2θ = 22.3°±0.5, 23.0°±0.5, and 24.8°±0.5 in the X-ray diffraction spectrum obtained by XRD analysis using CuKα rays.

상기 X선 회절 스펙트럼 중 2θ= 20° 내지 25°에서의 피크는 Li3PO4의 존재를 의미한다. 또한, 후술하겠지만, 이러한 피크는 양극활물질의 코팅층에서 관찰되므로, 양극활물질은 코어 내부에는 P원소를 포함하지 않음을 알 수 있다. The peak at 2θ = 20° to 25° in the X-ray diffraction spectrum indicates the presence of Li 3 PO 4. In addition, as will be described later, since this peak is observed in the coating layer of the positive electrode active material, it can be seen that the positive electrode active material does not contain the P element inside the core.

상기 인-함유 화합물, 예를 들어 Li3PO4을 포함하는 코팅층은 Ni계 양극활물질 합성 과정에서 생성되는 잔류 리튬 화합물, 예를 들어 Li2CO3, LiOH와 인-함유 화합물의 반응 생성물이며, 이에 의하여 잔류 리튬 화합물과 전해액의 부반응에 의한 가스 발생을 억제하여 전지의 안정성을 향상시킨다. 뿐만 아니라, Li3PO4를 포함하는 코팅층은 높은 이온전도도를 가져 리튬 이온의 확산을 촉진시킬 수 있다.The coating layer including the phosphorus-containing compound, for example Li 3 PO 4 , is a residual lithium compound generated during the synthesis of a Ni-based positive electrode active material, for example, Li 2 CO 3 , and is a reaction product of a phosphorus-containing compound with LiOH, Accordingly, generation of gas due to a side reaction between the residual lithium compound and the electrolyte is suppressed, thereby improving the stability of the battery. In addition, the coating layer including Li 3 PO 4 has high ionic conductivity and thus can promote the diffusion of lithium ions.

일 구현예에 따르면, 상기 양극활물질의 평균 입경(D50)은 0.1㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 평균 입경(D50)은 0.1㎛ 내지 15㎛, 0.1㎛ 내지 10㎛, 1㎛ 내지 20㎛, 5㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 15㎛, 1㎛ 내지 10㎛, 5㎛ 내지 15㎛, 또는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 상기 양극활물질의 평균 입경이 상기 범위에 속하는 경우, 소망하는 체적당 에너지 밀도를 구현할 수 있다. 상기 양극활물질의 평균 입경이 20㎛을 초과하는 경우 충방전 용량의 급격한 저하를 가져오게 되고, 0.1㎛ 이하인 경우 원하는 체적당 에너지 밀도를 얻기 어렵다.According to one embodiment, the average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material may be 0.1 μm to 20 μm. For example, the average particle diameter (D 50 ) is 0.1 μm to 15 μm, 0.1 μm to 10 μm, 1 μm to 20 μm, 5 μm to 20 μm, 1 μm to 15 μm, 1 μm to 10 μm, 5 μm To 15 μm, or 5 μm to 10 μm. When the average particle diameter of the positive electrode active material falls within the above range, a desired energy density per volume may be achieved. When the average particle diameter of the positive electrode active material exceeds 20 μm, the charge/discharge capacity rapidly decreases, and when it is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain a desired energy density per volume.

이하, 일 측면에 따른 양극활물질의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a positive electrode active material according to an aspect will be described in detail.

일 구현예에 따른 양극활물질의 제조방법은 Li 원소 함유 화합물, W 원소 함유 화합물, B 원소 함유 화합물, A 원소 함유 화합물, M 원소 함유 화합물, T 원소 함유 화합물 및 P 원소 함유 화합물을 혼합하여 리튬 전이금속 산화물 전구체를 얻는 단계; 및 상기 전구체를 열처리하여 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극활물질을 얻는 단계;를 포함하고, 상기 리튬 전이금속 산화물은 표면에 인-함유 코팅층을 포함한다:The method for preparing a cathode active material according to an embodiment is a lithium transition by mixing a Li element-containing compound, W element-containing compound, B element-containing compound, A element-containing compound, M element-containing compound, T element-containing compound, and P element-containing compound. Obtaining a metal oxide precursor; And heat-treating the precursor to obtain a positive electrode active material including a lithium transition metal oxide represented by Formula 1 below, wherein the lithium transition metal oxide includes a phosphorus-containing coating layer on the surface:

[화학식 1][Formula 1]

Li1-xAxWαBβM1-α-βO2-yTy Li 1-x A x W α B β M 1-α-β O 2-y T y

상기 화학식 1 중, In Formula 1,

A는 Na, K, Rb 및 Cs로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고,A is one or more elements selected from the group consisting of Na, K, Rb and Cs,

T는 S, F 및 P로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 원소이고,T is at least one element selected from the group consisting of S, F and P,

M은 Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti 및 Ca로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고,M includes at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti and Ca,

0<x≤0.01, 0<y≤0.01, 0<α≤0.01, 0<β≤0.01이다.0<x≤0.01, 0<y≤0.01, 0<α≤0.01, 0<β≤0.01.

상기 화학식 1에 대한 구체적인 설명은 전술한 바를 참조한다.For a detailed description of Chemical Formula 1, refer to the foregoing.

상기 혼합 단계는 상기 특정 원소 함유 화합물들을 기계적 혼합하는 것을 포함한다. 상기 기계적 혼합은 건식으로 수행된다. 상기 기계적 혼합은 기계적 힘을 가하여 혼합하고자 하는 물질들을 분쇄 및 혼합하여 균일한 혼합물을 형성하는 것이다. 기계적 혼합은 예를 들어, 화학적으로 불활성인 비드(beads)를 이용하는 볼 밀(ball mill), 유성 밀(planetary mill), 교반 볼 밀(stirred ball mill), 진동 밀(vibrating mill) 등과 같은 혼합장치를 이용하여 수행될 수 있다. 이때, 혼합 효과를 극대화 하기 위하여, 에탄올과 같은 알코올, 스테아르산과 같은 고급 지방산을 선택적으로 소량 첨가할 수 있다.The mixing step includes mechanical mixing the specific element-containing compounds. The mechanical mixing is carried out dry. The mechanical mixing is to form a uniform mixture by pulverizing and mixing materials to be mixed by applying a mechanical force. Mechanical mixing is a mixing device such as a ball mill, planetary mill, stirred ball mill, vibrating mill, etc. using chemically inert beads. This can be done using At this time, in order to maximize the mixing effect, alcohol such as ethanol and higher fatty acids such as stearic acid may be selectively added in a small amount.

상기 기계적 혼합은 산화 분위기에서 수행되는데, 이는 전이금속 공급원(예, Ni 화합물)에서 전이금속의 환원을 막아서, 활물질의 구조적 안정성을 구현하기 위한 것이다. The mechanical mixing is carried out in an oxidizing atmosphere, which is to prevent reduction of the transition metal in the transition metal source (eg, Ni compound), thereby realizing structural stability of the active material.

상기 리튬 원소 함유 화합물은 리튬 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 리튬 전구체는 LiOH 또는 Li2CO3일 수 있다.The lithium element-containing compound may include lithium hydroxide, oxide, nitride, carbonate, or a combination thereof, but is not limited thereto. For example, the lithium precursor may be LiOH or Li 2 CO 3 .

상기 A 원소 함유 화합물은 Na, K, Rb 및 Cs로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 원소의 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, NaOH, Na2CO3, KOH, K2CO3, RbOH, Rb2CO3, CsOH 또는 Cs2CO3일 수 있다.The element A-containing compound may include a hydroxide, oxide, nitride, carbonate, or a combination of at least one element selected from the group consisting of Na, K, Rb, and Cs, but is not limited thereto. For example, it may be NaOH, Na 2 CO 3 , KOH, K 2 CO 3 , RbOH, Rb 2 CO 3 , CsOH or Cs 2 CO 3 .

상기 W 전구체는 W의 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, W(OH)6, WO3 또는 이들의 조합일 수 있다.The W precursor may include a hydroxide, oxide, nitride, carbonate, or a combination thereof of W, but is not limited thereto. For example, it may be W(OH) 6 , WO 3 or a combination thereof.

상기 B 원소 함유 화합물은 B의 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, B(OH)3, B2O3, 또는 이들의 조합일 수 있다.The B element-containing compound may include a hydroxide, oxide, nitride, carbonate, or a combination thereof of B, but is not limited thereto. For example, it may be B(OH) 3 , B 2 O 3 , or a combination thereof.

상기 M 원소 함유 화합물은 Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti 및 Ca 중 1종 이상의 원소의 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The M element-containing compound may include, but is not limited to, hydroxides, oxides, nitrides, carbonates, or combinations thereof of at least one element of Ni, Co, Mn, Al, Mg, V, Ti, and Ca.

상기 T 원소 함유 화합물은 S, F 및 P 중 1종 이상의 원소의 수산화물, 산화물, 질화물, 탄산화물, 암모늄화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, (NH4)2S일 수 있다.The T element-containing compound may include, but is not limited to, a hydroxide, oxide, nitride, carbonate, ammonium, or a combination of one or more elements of S, F, and P. For example, it may be (NH 4 ) 2 S.

상기 P 원소 함유 화합물은 P 원소를 제공할 수 있는 화합물을 모두 포함한다. 예를 들어, (NH4)2HPO4일 수 있다.The P element-containing compound includes all compounds capable of providing the P element. For example, it may be (NH 4 ) 2 HPO 4.

상기 혼합하는 단계 이후에, 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 열처리 단계는 제1 열처리 단계 및 제2 열처리 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 열처리 단계 및 제2 열처리 단계는 연속적으로 수행되거나, 제1 열처리 단계 이후에 휴식기를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 열처리 단계 및 제2 열처리 단계는 동일한 챔버 내에서 이루어지거나, 서로 상이한 챔버 내에서 이루어질 수 있다.After the mixing step, it may include a step of heat treatment. The heat treatment step may include a first heat treatment step and a second heat treatment step. The first heat treatment step and the second heat treatment step may be performed continuously or may have a rest period after the first heat treatment step. In addition, the first heat treatment step and the second heat treatment step may be performed in the same chamber or may be performed in different chambers.

상기 제1 열처리 단계에서의 열처리 온도는 상기 제2 열처리 단계에서의 열처리 온도보다 높을 수 있다.The heat treatment temperature in the first heat treatment step may be higher than the heat treatment temperature in the second heat treatment step.

상기 제1 열처리 단계는 열처리 온도 800℃ 내지 1200℃에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도는 예를 들어, 850℃ 내지 1200℃, 860℃ 내지 1200℃, 870℃ 내지 1200℃, 880℃ 내지 1200℃, 890℃ 내지 1200℃, 또는 900℃ 내지 1200℃일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 범위 내에 임의의 두 지점을 선택하여 구성된 범위를 모두 포함한다.The first heat treatment step may be performed at a heat treatment temperature of 800°C to 1200°C. The heat treatment temperature may be, for example, 850°C to 1200°C, 860°C to 1200°C, 870°C to 1200°C, 880°C to 1200°C, 890°C to 1200°C, or 900°C to 1200°C, but limited thereto It does not, and includes all the ranges configured by selecting any two points within the range.

상기 제2 열처리 단계는 열처리 온도는 700℃ 내지 800℃에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도는 710℃ 내지 800℃, 720℃ 내지 800℃, 730℃ 내지 800℃, 740℃ 내지 800℃, 750℃ 내지 800℃, 700℃ 내지 780℃, 700℃ 내지 760℃, 700℃ 내지 750℃, 또는 700℃ 내지 730℃일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 범위 내에 임의의 두 지점을 선택하여 구성된 범위를 모두 포함한다.The second heat treatment step may be performed at a heat treatment temperature of 700°C to 800°C. The heat treatment temperature is 710 ℃ to 800 ℃, 720 ℃ to 800 ℃, 730 ℃ to 800 ℃, 740 ℃ to 800 ℃, 750 ℃ to 800 ℃, 700 ℃ to 780 ℃, 700 ℃ to 760 ℃, 700 ℃ to 750 ℃, or 700 ℃ to 730 ℃ may be, but is not limited thereto, and includes all ranges configured by selecting any two points within the above range.

일 구현예에 따르면, 상기 제1 열처리 단계에서의 열처리 시간은 상기 제2 열처리 단계에서의 열처리 시간보다 짧을 수 있다.According to one embodiment, the heat treatment time in the first heat treatment step may be shorter than the heat treatment time in the second heat treatment step.

예를 들어, 상기 제1 열처리 단계에서 열처리 시간은 3시간 내지 5시간, 4시간 내지 5시간, 또는 3시간 내지 4시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 범위 내에 임의의 두 지점을 선택하여 구성된 범위를 모두 포함한다.For example, the heat treatment time in the first heat treatment step may be 3 hours to 5 hours, 4 hours to 5 hours, or 3 hours to 4 hours, but is not limited thereto, and any two points within the above range are selected. It includes all of the ranges constructed by this.

예를 들어, 상기 제2 열처리 단계에서 열처리 시간은 10시간 내지 20시간, 10시간 내지 15시간 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 범위 내에 임의의 두 지점을 선택하여 구성된 범위를 모두 포함한다.For example, the heat treatment time in the second heat treatment step may be 10 to 20 hours, 10 to 15 hours, but is not limited thereto, and includes all ranges configured by selecting any two points within the range. .

상기 제1 열처리 단계는, 800℃ 내지 1200℃의 열처리 온도에서 3 내지 5시간 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The first heat treatment step may include performing heat treatment at a heat treatment temperature of 800° C. to 1200° C. for 3 to 5 hours.

상기 제2 열처리 단계는, 700℃ 내지 800℃의 열처리 온도에서 10 내지 20시간 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The second heat treatment step may include performing heat treatment at a heat treatment temperature of 700° C. to 800° C. for 10 to 20 hours.

상기 제1 열처리 단계는 리튬 전이금속산화물이 층상구조의 양극활물질을 형성함과 동시에 입자의 성장을 유발하여, 단결정의 형상을 이룰 수 있도록 한다. 상기 제1 열처리 단계에서는 이차입자 형상의 리튬 전이금속산화물 내의 각각의 일차입자들이 급격하게 성장하여 입자 간 응력을 견디지 못함에 따라 일차입자들의의 내부가 드러나면서 서로 융합되어, 이차전지용 단결정 양극 활물질이 형성되는 것으로 생각된다. 상기 제2 열처리 단계는 제1 열처리 단계에서 보다 낮은 온도로 열처리를 장시간 수행함으로써, 제1 열처리 단계에서 생성된 층상구조의 결정도를 높인다. 제1 및 제2 열처리 단계를 통하여 단일상, 단결정, 단일 입자의 니켈계 양극활물질이 얻어질 수 있다.In the first heat treatment step, the lithium transition metal oxide forms the positive electrode active material having a layered structure and at the same time causes the growth of particles, thereby forming a single crystal shape. In the first heat treatment step, the primary particles in the lithium transition metal oxide in the form of secondary particles rapidly grow and are fused to each other while revealing the inside of the primary particles as they cannot withstand the stress between the particles. It is thought to be formed. The second heat treatment step increases the crystallinity of the layered structure generated in the first heat treatment step by performing heat treatment at a lower temperature in the first heat treatment step for a long time. Through the first and second heat treatment steps, a single phase, single crystal, and single particle nickel-based positive electrode active material may be obtained.

일 구현예에 따르면, 상기 제조 방법에 의해 제조된 리튬 전이금속 산화물은 단결정, 단일입자이고, 상기 단결정은 층상구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 리튬 전이금속산화물의 평균 입경은 0.1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.According to one embodiment, the lithium transition metal oxide prepared by the above manufacturing method is a single crystal or a single particle, and the single crystal may have a layered structure. In addition, the average particle diameter of the lithium transition metal oxide may be 0.1 μm to 20 μm.

또한, 상기 양극활물질의 제조 방법에 의해 제조된 양극활물질은 W 및 B 원소는 구조 내 Ni의 자리에 치환되고, T원소 예를 들어, S 원소가 O 자리에 치환된다. 또한, A 원소가 Li의 자리에 치환됨으로써, 기존에 Ni2 +의 산화를 억제할 뿐만 아니라, 기존에 존재하는 불안정한 Ni3 + 이온의 Ni2 + 이온으로의 환원이 유발된다. 환원된 Ni2 + 이온과 Li+ 이온은 이온 반경이 비슷하여 Li/Ni 무질서화(disordering)가 촉진되어, 코어 내에서 부분적으로 산소 격자구조를 변화시킨다. 산소 격자구조가 부분적으로 변화됨으로써 P 원소는 구조 내 정사면체 자리를 차지함으로써 PO4 구조를 형성하지 못하여, 코어 내의 정사면체 위치에 P 원소가 침투하지 못하고, 양극 활물질 표면에 인-함유 화합물, 예를 들어 Li3PO4 형태로 존재하는 것이다.In addition, in the positive electrode active material prepared by the method for preparing the positive electrode active material, W and B elements are substituted for Ni in the structure, and T element, for example, S element is substituted for O. In addition, since the A element is substituted at the position of Li, the oxidation of Ni 2 + is suppressed, and reduction of the existing unstable Ni 3 + ions to Ni 2 + ions is induced. The reduced Ni 2 + ions and Li + ions have similar ionic radii, which promotes Li/Ni disordering, partially changing the oxygen lattice structure in the core. Due to the partial change of the oxygen lattice structure, the P element occupies a tetrahedral position in the structure, so that the PO 4 structure cannot be formed, so that the P element cannot penetrate into the tetrahedral position in the core, and a phosphorus-containing compound, for example, on the surface of the positive electrode active material. It exists in the form of Li 3 PO 4.

또한, 상기 방법에 의해 제조된 양극활물질은 표면에 인-함유 화합물을 포함한 코팅층을 포함함으로써, 잔류 리튬의 양 및 불안정한 Ni 이온의 양이 동시에 감소한 양극활물질이 얻어지고, 이러한 양극활물질을 채용한 리튬 이차전지는 고에너지 밀도 및 장수명을 갖는다.In addition, the positive electrode active material prepared by the above method includes a coating layer including a phosphorus-containing compound on the surface, thereby obtaining a positive electrode active material in which the amount of residual lithium and the amount of unstable Ni ions are simultaneously reduced. The secondary battery has a high energy density and a long life.

다른 측면에 따르면, 전술한 양극활물질을 포함하는 양극이 제공된다.According to another aspect, a positive electrode including the positive electrode active material described above is provided.

또 다른 측면에 따르면, 상기 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.According to another aspect, the anode; cathode; And there is provided a lithium secondary battery comprising; an electrolyte.

상기 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The positive electrode and a lithium secondary battery including the same may be manufactured by the following method.

먼저 양극이 준비된다.First, the anode is prepared.

예를 들어, 전술한 양극활물질, 도전재, 바인더 및 용매가 혼합된 양극활물질 조성물이 준비된다. 상기 양극활물질 조성물이 금속 집전체 위에 직접 코팅되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극활물질 조성물이 별도의 지지체 상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다. 상기 양극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.For example, a positive electrode active material composition in which the above-described positive electrode active material, conductive material, binder, and solvent are mixed is prepared. The positive electrode active material composition is directly coated on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, the positive electrode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. The anode is not limited to the shapes listed above, and may be of a shape other than the above shape.

상기 도전재로는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 도전재로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Conductive whiskers such as fluorocarbon, zinc oxide, and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; And the like may be used, but are not limited thereto, and any material that can be used as a conductive material in the art may be used.

상기 바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 그 혼합물, 금속염, 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 또 다른 바인더의 예로는, 전술한 폴리머의 리튬염, 나트륨염, 칼슘염 또는 Na염 등이 사용될 수 있다.As the binder, vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, mixtures thereof, metal salts, or styrene butadiene Rubber-based polymers and the like may be used, but are not limited thereto, and any one that can be used as a binder in the art may be used. As another example of the binder, lithium salt, sodium salt, calcium salt or Na salt of the above-described polymer may be used.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone, acetone, or water may be used, but are not limited thereto, and any solvent that can be used in the art may be used.

상기 양극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium batteries. Depending on the use and configuration of the lithium battery, one or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted.

다음으로 음극이 준비된다.Next, the cathode is prepared.

예를 들어, 음극활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 음극활물질 조성물이 준비된다. 상기 음극활물질 조성물이 3㎛ 내지 500㎛ 두께를 갖는 금속 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 음극판이 제조된다. 다르게는, 상기 음극활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 음극판이 제조될 수 있다.For example, an anode active material composition is prepared by mixing an anode active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The negative electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector having a thickness of 3 μm to 500 μm to prepare a negative electrode plate. Alternatively, after the negative active material composition is cast on a separate support, a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a negative electrode plate.

상기 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 니켈, 구리의 표면에 카본으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and for example, a surface-treated copper, nickel, or copper surface with carbon may be used.

상기 음극활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The negative active material may be any material that can be used as a negative active material for lithium batteries in the art. For example, it may include at least one selected from the group consisting of lithium metal, a metal alloyable with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, and a carbon-based material.

예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te일 수 있다.For example, the metal alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth Element or a combination element thereof, not Si), Sn-Y alloy (the Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element, or a combination element thereof, but not Sn ), etc. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, or Te.

예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like.

예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiOx (0<x<2), or the like.

상기 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate-shaped, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon is soft carbon (low temperature calcined carbon) or hard carbon (hard carbon). carbon), mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

음극활물질 조성물에서 도전재, 바인더 및 용매는 상기 양극활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.In the negative electrode active material composition, the conductive material, the binder, and the solvent may be the same as those of the positive electrode active material composition.

상기 음극활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium batteries. Depending on the use and configuration of the lithium battery, one or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be inserted between the anode and the cathode is prepared.

상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 상기 세퍼레이터는 단일막 또는 다층막일 수 있으며, 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 또한, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용되며, 리튬이온폴리머전지에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.Any of the separators can be used as long as they are commonly used in lithium batteries. A material having low resistance to ion movement of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. The separator may be a single film or a multilayer film, for example, as selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof. , It may be in the form of non-woven fabric or woven fabric. Further, a mixed multilayer film such as a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, a polypropylene/polyethylene/polypropylene three-layer separator, and the like may be used. For example, a rollable separator such as polyethylene or polypropylene may be used for a lithium ion battery, and a separator having excellent organic electrolyte impregnation ability may be used for a lithium ion polymer battery. For example, the separator may be manufactured according to the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 상기 세퍼레이터 조성물이 전극 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 상기 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 전극 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A separator composition is prepared by mixing a polymer resin, a filler, and a solvent. The separator composition may be directly coated and dried on an electrode to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled from the support may be laminated on an electrode to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used for manufacturing the separator is not particularly limited, and all materials used for the bonding material of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, or mixtures thereof may be used.

다음으로 전해질이 준비된다.Next, the electrolyte is prepared.

예를 들어, 상기 전해질은 유기전해액일 수 있다. 또한, 상기 전해질은 고체일 수 있다. 예를 들어, 보론산화물, 리튬옥시나이트라이드 등일 수 있으나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 고체전해질로 사용될 수 있은 것이라면 모두 사용가능하다. 상기 고체 전해질은 스퍼터링 등의 방법으로 상기 음극상에 형성될 수 있다.For example, the electrolyte may be an organic electrolyte. In addition, the electrolyte may be a solid. For example, it may be boron oxide, lithium oxynitride, or the like, but is not limited thereto, and any one that can be used as a solid electrolyte in the art may be used. The solid electrolyte may be formed on the negative electrode by a method such as sputtering.

예를 들어, 유기전해액은 유기용매에 리튬염이 용해되어 제조될 수 있다.For example, the organic electrolyte may be prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent.

상기 유기용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등의 환상 카보네이트; 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ부티로락톤 등의 에스테르류; 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 아세토니트릴 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등이 있다. 이들을 단독 또는 복수개 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트를 혼합한 용매를 사용할 수 있다.The organic solvent may be used as long as it can be used as an organic solvent in the art. Cyclic carbonates, such as propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, for example; Chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate and dibutyl carbonate; Esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and ?butyrolactone; Ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, and 2-methyltetrahydrofuran; Nitriles such as acetonitrile; And amides such as dimethylformamide. These can be used alone or in combination of a plurality of them. For example, a solvent in which a cyclic carbonate and a chain carbonate are mixed can be used.

또한, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴로니트릴 등의 중합체 전해질에 전해액을 함침한 겔상 중합체 전해질이나, LiI, Li3N, LixGeyPzSα, LixGeyPzSαXδ(X=F, Cl, Br) 등의 무기 고체 전해질을 사용할 수 있다.In addition, a gel polymer electrolyte obtained by impregnating a polymer electrolyte such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile with an electrolyte solution, or LiI, Li 3 N, Li x Ge y P z S α , Li x Ge y P z S α X δ ( Inorganic solid electrolytes, such as X=F, Cl, Br), can be used.

상기 리튬염도 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두사용될 수 있다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이다.The lithium salt may also be used as long as it can be used as a lithium salt in the art. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x,y are natural numbers), LiCl, LiI, or a mixture thereof.

본 발명의 일 구현예에 따른 양극활물질은 인-함유 화합물을 포함하는 코팅층의 존재에 의하여, 불소 함유 전해질을 사용하는 경우에도 우수한 안정성을 가질 수 있다.The positive electrode active material according to an embodiment of the present invention may have excellent stability even when a fluorine-containing electrolyte is used due to the presence of a coating layer including a phosphorus-containing compound.

도 15는 예시적인 구현예에 따른 리튬전지의 모식도이다.15 is a schematic diagram of a lithium battery according to an exemplary embodiment.

도 15에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스(5)는 원통형, 각형, 파우치형, 코인형, 또는 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지(1)는 박막형전지일 수 있다. 상기 리튬전지(1)는 리튬이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 15, the lithium battery 1 includes a positive electrode 3, a negative electrode 2, and a separator 4. The positive electrode 3, the negative electrode 2, and the separator 4 described above are wound or folded to be accommodated in the battery case 5. Subsequently, an organic electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium battery 1. The battery case 5 may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch type, a coin type, or a thin film type. For example, the lithium battery 1 may be a thin film type battery. The lithium battery 1 may be a lithium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. After the battery structure is stacked in a bi-cell structure, it is impregnated with an organic electrolytic solution, and the resulting product is accommodated in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of the battery structures are stacked to form a battery pack, and the battery pack can be used in all devices requiring high capacity and high output. For example, it can be used for laptop computers, smart phones, electric vehicles, and the like.

또한, 상기 리튬전지는 수명특성 및 고율특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드차량에 사용될 수 있다. 또한, 많은 양의 전력 저장이 요구되는 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거, 전동 공구, 전력 저장용 시스템 등에 사용될 수 있다.In addition, since the lithium battery has excellent life characteristics and high rate characteristics, it can be used in an electric vehicle (EV). For example, it can be used in hybrid vehicles such as plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). In addition, it can be used in a field where a large amount of power storage is required. For example, it can be used for electric bicycles, power tools, power storage systems, and the like.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 양극활물질 제조용 도가니 조립체
110: 제1 도가니
120: 제2 도가니
OP: 절개 홈
100: crucible assembly for manufacturing a cathode active material
110: first crucible
120: second crucible
OP: incision groove

Claims (8)

상부가 개방되고, 소정의 내부 공간을 가지는 제1 도가니; 및
상기 제1 도가니의 아래에 배치되며, 각 측벽의 상측단에 배치되되 기 설정된 개방면적을 가지는 절개 홈을 가지는 제2 도가니;를 포함하고,
상기 절개 홈의 개방면적은 아래의 수학식을 따르는, 양극활물질 제조용 도가니 조립체.
[수학식]
Figure 112020115550889-pat00021

AO: 절개 홈의 개방면적
AT: 제2 도가니 하나의 측벽 면적
A first crucible having an open upper portion and a predetermined inner space; And
A second crucible disposed under the first crucible and having a cut groove having a preset open area disposed at an upper end of each sidewall; and
The open area of the cut groove is according to the following equation, a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material.
[Equation]
Figure 112020115550889-pat00021

A O : Open area of the incision groove
A T : Area of the side wall of one second crucible
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 절개 홈은
상기 제2 도가니의 높이의 중심에서 상측에 배치되는, 양극활물질 제조용 도가니 조립체.
The method of claim 1,
The incision groove is
A crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material, which is disposed above the center of the height of the second crucible.
제1 항에 있어서,
상기 제2 도가니는 상기 측벽이 서로 마주보도록 배치되고,
상기 절개 홈은 복수개로 구비되되, 상기 측벽에 각각 중첩되게 배치되는, 양극활물질 제조용 도가니 조립체.
The method of claim 1,
The second crucible is disposed so that the sidewalls face each other,
The incision groove is provided in plural, the crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material, which is disposed to overlap each other on the sidewall.
제1 항에 있어서,
상기 제1 도가니 및 상기 제2 도가니 중 적어도 하나는,
하기의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성되는, 양극활물질 제조용 도가니 조립체.
[화학식]
xAl2O3·yMgO·zSiO2
(0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)
The method of claim 1,
At least one of the first crucible and the second crucible,
Crucible assembly for producing a positive electrode active material, formed of a compound represented by the following formula.
[Chemical Formula]
xAl 2 O 3 yMgO zSiO 2
(0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)
제1 항에 있어서,
상기 제2 도가니는 복수개로 구비되며, 상기 제1 도가니의 아래에 높이 방향으로 적층되는, 양극활물질 제조용 도가니 조립체.
The method of claim 1,
The second crucible is provided in plural, and stacked in a height direction under the first crucible, a crucible assembly for manufacturing a positive electrode active material.
바닥과 측벽에 의해서 소정의 내부 공간을 가지는 양극활물질 제조용 도가니에 있어서,
상기 측벽의 상측단에 배치되되 기 설정된 개방면적을 가지는 절개홈;을 포함하고,
상기 절개 홈의 개방면적은 아래의 수학식을 따르는, 양극활물질 제조용 도가니.
[수학식]
Figure 112019095541536-pat00005

AO: 절개 홈의 개방면적
AT: 하나의 측벽 면적
In a crucible for manufacturing a positive electrode active material having a predetermined internal space by a bottom and a side wall,
Includes; a cut-out groove disposed on the upper end of the side wall and having a preset open area,
The open area of the cut groove is a crucible for manufacturing a positive electrode active material according to the following equation.
[Equation]
Figure 112019095541536-pat00005

A O : Open area of the incision groove
A T : area of one side wall
제7 항에 있어서,
상기 도가니는 하기의 화학식으로 표시되는 화합물로 형성되는, 양극활물질 제조용 도가니.
[화학식]
xAl2O3·yMgO·zSiO2
(0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)
The method of claim 7,
The crucible is a crucible for producing a cathode active material, which is formed of a compound represented by the following formula.
[Chemical Formula]
xAl 2 O 3 yMgO zSiO 2
(0.9<x<1, 0<y<0.1, 0<z<0.1, x+y+z=1)
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