KR19980024645A - Positive Electrode Active Material for Non-Aqueous Secondary Battery and Manufacturing Method of the Active Material - Google Patents

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Abstract

리튬 화합물 및 전이 금속 기재 화합물의 혼합 분말을 형상 부분으로 형태화하고, 이것을 패킹하여 전기식 가열기-장치된 소결로 8 내의 지지체 10 상에 위치한 반응 용기 7의 바닥에 있는 다공성 플레이트 5 상에 베드 6을 형성시키고; 패킹된 부분을 공기가 베드 6을 통해 특정 수치 이상의 표면 속도로 공기 펌프 1, 흐름 조절기 2 및 예비가열기 4를 연결하는 기체 공급 파이프 3을 거쳐 강제 진행되는 공기와 같은 그러한 산화성 기체로써 소결하고 베드 6으로부터 빠져나오는 기체는 배기구 9를 통해 공기 대기 내로 방출된다. 심지어 증가된 량의 혼합 분말을 소결할 경우에도, 본 발명의 방법은 탁월한 전지 특성을 가지는 균질한 활물질인 리튬 복합 산화물의 생산을 가능하게 한다. 만일 중간값 직경 대 비표면적 직경의 비율이 적절한 범위 내에 있도록 조절하면서, 동시에 리튬 복합 산화물의 분말 특성인 중간값 직경이 적절한 범위 내에 있도록 제조 조건들을 제어한다면, 높은 초기 커패시티 뿐만 아니라 향상된 사이클 특성을 가지는 활물질을 제조할 수 있다.The mixed powder of the lithium compound and the transition metal based compound is shaped into a shape portion, which is packed to form bed 6 on the porous plate 5 at the bottom of the reaction vessel 7 located on the support 10 in the electric heater-equipped sintering furnace 8. To form; The packed part is sintered with such oxidizing gas as air forced through the bed 6 through the gas feed pipe 3 connecting the air pump 1, the flow regulator 2 and the preheater 4 to a surface speed above a certain value. The gas exiting from 6 exits the air atmosphere through vent 9. Even when sintering an increased amount of mixed powder, the method of the present invention enables the production of a lithium composite oxide, which is a homogeneous active material with excellent battery properties. If the manufacturing conditions are controlled such that the ratio of the median diameter to the specific surface area diameter is within an appropriate range, and at the same time, the manufacturing conditions are controlled so that the median diameter, which is the powder characteristic of the lithium composite oxide, is within the appropriate range, not only high initial capacity but also improved cycle characteristics are achieved. The branch can produce an active material.

Description

비수성계 이차전지용 양전극 활물질 및 이 활물질의 제조방법Positive Electrode Active Material for Non-Aqueous Secondary Battery and Manufacturing Method of the Active Material

본 발명은 비수성계 이차전지용, 특히 리튬 이차전지용 양전극 활물질, 또한 전술한 활물질의 출발 물질, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, in particular for a lithium secondary battery, and also to the starting material of the above-described active material, and a method for producing the same.

리튬 코발트 옥사이드 (LiCoO2)가 현재 리튬 이차전지에서 양전극 활물질로서 사용되고 있다. 상기 활물질은 120 - 140 mAh/g의 에너지 밀도 (커패시티) 및 약 500 사이클의 사이클 특성 (수명)을 가지고 있다. 최근의 전자장치 모델들은 더작은 크기의 셀룰라(celluar, 무선) 유닛에서 더높은 성능을 가지고 있기 때문에, 더작고 더가벼운 전지들을 작동 파워 서플라이로서 사용할 것이 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족하기 위해 제안된 접근법들 중의 하나가 양전극용 활물질로서 LiNiO2의 대체이다. LiNiO2는 높은 커패시티를 가지지만, 다른 한편으로 수명이 짧다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 관점으로서, Ni 이외의 원소를 첨가하는 것이 시도되고 있지만, 아직 어떠한 만족스러운 결과는 얻어지지 않고 있다. 입자 크기를 최적화하고 활물질을 과립화하고 그의 밀도를 증가시키는 것이 또한 제안되어 있지만, 제한적인 성공이 있을 뿐이다. 짧은 수명외에도, LiNiO2는 다른 문제점을 가지고 있는데, 즉 생산 규모가 증가하면 제품의 특성들이 각각의 생산 로트 (lot)에 따라 가변적일 뿐만 아니라 동일 로트 내에서도 각 부분에 따라 변동이 있고, 일관된 특성의 분말을 제조하는 것을 어렵게 만든다.Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is currently used as a positive electrode active material in lithium secondary batteries. The active material has an energy density (capacity) of 120-140 mAh / g and a cycle characteristic (life time) of about 500 cycles. Recent electronic models have higher performance in smaller sized cellular units, requiring the use of smaller and lighter batteries as the operating power supply. One of the proposed approaches to meet this need is the replacement of LiNiO 2 as active material for positive electrode. LiNiO 2 has a high capacity, but on the other hand it has a short lifetime. As one aspect for solving this problem, it has been attempted to add an element other than Ni, but no satisfactory result has yet been obtained. Optimizing particle size, granulating the active material and increasing its density have also been proposed, but with limited success. In addition to the short lifespan, LiNiO 2 has other problems, namely that as the scale of production increases, the properties of the product are not only variable with each production lot, but also vary with each part within the same lot, Makes the powder difficult to prepare.

리튬 착물 옥사이드의 소규모 합성에 있어서만, 균질한 제품들이 산소 기체 또는 공기가 공급되는 통상의 소결로에서 얻어질 수 있다. 더높은 생산성을 달성하기 위하여 증가된 작업량으로써 합성된 양전극 활물질을 사용한 전지들은 충-방전 특성에서 열화와 같은 문제점을 가지고 있었으며 특성에서의 편차를 증가시킨다.Only in small scale synthesis of lithium complex oxide, homogeneous products can be obtained in conventional sintering furnaces fed with oxygen gas or air. Batteries using positive electrode active materials synthesized with increased workload to achieve higher productivity had problems such as deterioration in charge-discharge characteristics and increase variation in characteristics.

이러한 상황 하에서, 일본국 특허 공개 헤이 5-62678호에는 증가된 소결 조작 작업량에도 불구하고 균질한 전체적 반응을 보장하기 위하여 기체의 강제적 통과를 행하는 것이 제안되었다. 이 제안법에 따르면, 리튬 착물 옥사이드는 혼합 분말의 베드를 특정 온도로 가열된 공기 또는 산소 또는 산소와 질소의 혼합물의 강제 흐름을 공급하면서 소결함으로써 소결로 내에서 합성된다. 혼합 분말은 전기식 가열기를 장착한 가열로 내에 위치한 반응 용기 내에 포함되며 혼합 분말을 지지하는 다공성 세라믹 플레이트는 반응 용기의 바닥에 제공된다. 외부 공기 펌프에서 공급되는 압축 공기를 열교환기로 예비가열하여 반응 용기의 바닥 내로 혼합 분말 베드를 강제로 통과하도록 공급한다. 그렇지만, 이것은 특성에서의 편차를 감소시키기 보다는 증가시킨다.Under such circumstances, Japanese Patent Laid-Open No. 5-62678 has been proposed to perform forced passage of gas to ensure a homogeneous overall reaction despite increased sintering operation workload. According to this proposed method, lithium complex oxide is synthesized in a sintering furnace by sintering a bed of mixed powder while supplying a forced flow of air or oxygen or a mixture of oxygen and nitrogen heated to a certain temperature. The mixed powder is contained in a reaction vessel located in a furnace equipped with an electric heater, and a porous ceramic plate supporting the mixed powder is provided at the bottom of the reaction vessel. Compressed air from an external air pump is preheated to a heat exchanger and forced to pass through the mixed powder bed into the bottom of the reaction vessel. However, this increases rather than reduces the variation in characteristics.

본 발명의 목적은 유사하지 않은 원소들을 함유하는 LiaNibMcOd의 에너지 밀도 및 사이클 특성을 향상시키는 것과 전술한 양전극용 활물질을 에너지 밀도 및 사이클 특성에서의 편차없이 공업적인 규모로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to improve the energy density and cycle characteristics of Li a Ni b M c O d containing dissimilar elements and to prepare the active material for the positive electrode described above on an industrial scale without variation in energy density and cycle characteristics. To provide a way to do this.

바라는 양전극 활물질의 에너지 밀도 및 사이클 특성을 향상시키기 위한 관점에서, 본 발명자들은 활물질 입자들의 구조에 특별한 관심을 기울였으며 적절한 범위의 R = D50/Ds를 결정하였는데, 여기서 D50은 입자의 평균 직경을 나타내며 Ds는 비표면적 직경 (이후 정의되는 식에 따른 입자들의 밀도 및 비표면적으로부터 계산되는 입자들의 직경임)을 나타낸다. R을 적절하게 제어하면서 바라는 특성의 활물질을 제공하기 위하여, 본 발명자들은 출발 물질로서 사용되는 수산화 니켈 또는 수산화 니켈 기재 공침전물의 분말 특성들에 대한 적절한 범위 뿐만 아니라 이러한 적절한 범위를 보장하는 제조 조건들을 결정하였다. 본 발명자들은 또한 바라는 분말을 제조하기 위한 향상된 소결 방법, 특별하게는 다른 방법으로는 증가된 제조 규모에서 발생하게될 특성상의 바라지 않는 변동을 제거할 수 있는 방법을 고안해 내었다.In view of improving the energy density and cycle characteristics of the desired positive electrode active material, the inventors paid particular attention to the structure of the active material particles and determined an appropriate range of R = D 50 / D s , where D 50 is the average of the particles. Represents the diameter and D s represents the specific surface area diameter (which is the diameter of the particles calculated from the density and specific surface area of the particles according to the formula defined hereinafter). In order to provide an active material with the desired properties while appropriately controlling R, the inventors have prepared not only suitable ranges for the powder properties of nickel hydroxide or nickel hydroxide based coprecipitates used as starting materials, but also manufacturing conditions which ensure this suitable range. Decided. The inventors have also devised an improved sintering method for producing the desired powders, in particular other methods which can eliminate unwanted variations in properties that would occur at increased production scale.

리튬 복합 산화물은 비수성 전해질 이차 전지에서 양전극 활물질로서 사용된다. 그렇지만, 이들을 분말 형태로 있기 때문에, 그들의 분말 특성은, 그들이 1차 결정 입자 또는 1차 입자의 응집체인 2차 결정 입자로 주로 구성되어 있는지에 상관없이 전지 특성 상에 어떠한 효과를 가지고 있다. 예를들면, 입자 크기를 증가시키며 초기 커패시티는 저하되지만 사이클 특성은 향상되며; 대조적으로, 비표면적을 증가시키면 초기 커패시티는 저하되지만 사이클 특성은 열화된다. 따라서, 우수한 사이클 특성 및 높은 초기 커패시티에 대한 둘다의 필요요건을 충족시키는 것은 어렵다. 입자 크기 및 화학적인 면을 조절함으로써 분말의 특성들을 향상시키기 위해 여러 가지 제안들이 나왔지만, 만족스러운 결과는 달성되지 못하고 있다.Lithium composite oxide is used as a positive electrode active material in nonaqueous electrolyte secondary batteries. However, since they are in powder form, their powder characteristics have some effect on battery characteristics regardless of whether they are mainly composed of primary crystal grains or secondary crystal grains which are aggregates of primary particles. For example, it increases particle size and lowers initial capacity but improves cycle characteristics; In contrast, increasing the specific surface area lowers initial capacity but degrades cycle characteristics. Therefore, it is difficult to meet both the requirements for good cycle characteristics and high initial capacity. Various proposals have been made to improve the properties of powders by controlling particle size and chemical aspects, but satisfactory results have not been achieved.

본 발명자들은, 만일 입자의 중간값 직경이 적절한 범위 내에 있다면 그리고 만일 중간값 직경 및 비표면적 직경 사이의 비율 R이 적절한 범위 내에 있도록 조절된다면, 높은 초기 커패시티 및 만족스런 사이클 특성을 가지는 리튬 복합 산화물 활물질을 수득할 수 있음을 발견하였다.The inventors have found that lithium composite oxides having high initial capacity and satisfactory cycle characteristics if the median diameter of the particles are within an appropriate range and if the ratio R between the median diameter and the specific surface diameter is adjusted to be within the appropriate range. It was found that an active material can be obtained.

실제로 활물질의 분말 특성을 나타내는 비율 R이 그의 커패시티 및 사이클 특성에 어떻게 영향을 끼치는 지는 완전히 명료하지는 않다. 본 발명의 효과는 입자들이 2차인지 또는 단일 결정 형태인 1차인지에 무관하게 전개되기 때문에, 그것은 원자 수준에서의 입자들의 표면 구조에 기인하는 것으로 추측된다. 더높은 수치의 커패시티는 저장될 수 있는 더많은 양의 에너지를 의미한다. 리튬 이산화 니켈 (LiNiO2)는 약 280 mAh/g의 이론상 에너지 밀도를 갖는다. 비록 현재 사용되는 LiCoO2는 이에 필적하는 이론상 수치를 가지지만, 이용 가능성은 단지 130 - 140 mAh/g 이다. 따라서, LiNiO2에 대해 실제 이용가능한 커패시티의 목표 수치는 150 mAh/g 또는 그 이상이다.Indeed, it is not entirely clear how the ratio R, which represents the powder properties of the active material, affects its capacity and cycle properties. Since the effects of the present invention develop regardless of whether the particles are secondary or primary in the form of a single crystal, it is assumed that this is due to the surface structure of the particles at the atomic level. Higher capacity means more energy that can be stored. Lithium nickel dioxide (LiNiO 2 ) has a theoretical energy density of about 280 mAh / g. Although currently used LiCoO 2 has a comparable theoretical figure, the availability is only 130-140 mAh / g. Thus, the target value of capacity actually available for LiNiO 2 is 150 mAh / g or more.

사이클 특성에 대해 중요한 것은, 만일 커패시티가 15 사이클 까지의 초기 기간에서 상당히 저하한다면, 추후의 커패시티 복구가 가능하지 않으며, 경우에 따라서는 더짧은 사용 수명으로 결과된다.Important to the cycle characteristics, if the capacity drops considerably in the initial period up to 15 cycles, later capacity recovery is not possible and in some cases results in a shorter service life.

많은 시행착오의 결과로서, 15 사이클 후에 발현하는 커패시티에서의 저하는 바람직하게는 초기값의 12% 이하임을 발견하였다. 본 발명의 실시예들에서 제조된 활물질들은 150 - 205 mAh/g 범위의 커패시티를 가지고 있기 때문에, 15 사이클 후의 커패시티 저하는 바람직하게는 18 mAh/g 이하이다.As a result of many trials and errors, it was found that the decrease in capacity expressed after 15 cycles is preferably 12% or less of the initial value. Since the active materials prepared in the embodiments of the present invention have a capacity in the range of 150-205 mAh / g, the capacity reduction after 15 cycles is preferably 18 mAh / g or less.

전지 특성을 평가하는 방법은 실시예에서 기술할 것이다.Methods for evaluating battery characteristics will be described in the Examples.

수치 R은 출발 물질의 분말 특성 및 그의 소결을 위한 조건, 특별하게는 기체 통과 및 온도 조건에 많이 좌우된다. 출발 물질의 분말 특성은 그의 제조 방법 (pH, 온도 및 충전 조건)에 의해 제어된다. 소결 도중에, 강제된 기체 흐름이 출발 물질의 형상 부분으로써 패킹된 베드 내로 공급되면, 이에의해 균일한 소결이 베드 전체에 걸쳐 달성되면서 철저한 소결 반응이 이행되어 균일한 분말 특성을 가지는 활물질이 제조된다.The numerical value R depends a lot on the powder properties of the starting material and the conditions for its sintering, especially the gas passage and temperature conditions. The powder properties of the starting material are controlled by their preparation method (pH, temperature and filling conditions). During the sintering, if a forced gas flow is supplied into the bed packed as the shape part of the starting material, thereby a sintering reaction is carried out while uniform sintering is achieved throughout the bed, thereby producing an active material having uniform powder characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 상방식 소결로의 도식적 단면도이며;1 is a schematic cross-sectional view of a phase type sintering furnace used in an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예 10에서 사용된 하방식 소결로의 도식적 단면도이며;2 is a schematic cross-sectional view of a bottom anti-sintering furnace used in Example 10 of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에서 소결된 활물질의 시료채집 위치를 보여주는 투시도이며;3 is a perspective view showing a sampling position of the sintered active material in Examples and Comparative Examples of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예들 및 비교예들 각각에서 시험 전지로서 제조된 코인형 전지의 도식적 단면도이며; 및4 is a schematic cross-sectional view of a coin cell manufactured as a test cell in each of the Examples and Comparative Examples of the present invention; And

도 4는 질산 니켈 및 수산화 나트륨의 수용액으로부터 수산화 니켈의 합성의 결과를 보여주는 그래프이며, 수산화 니켈의 타진 밀도에 대한 수용액의 온도 및 pH의 효과를 특히 참조하는 것이다.FIG. 4 is a graph showing the results of the synthesis of nickel hydroxide from aqueous solutions of nickel nitrate and sodium hydroxide, with particular reference to the effect of temperature and pH of the aqueous solution on the targin density of nickel hydroxide.

따라서, 본 발명의 하나의 양상에 있어서, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질을 제조하는 방법이 제공되는데, 이것은 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물을 제공하는 단계를 포함하는데, 이들은 하기 단계들을 거친다:Accordingly, in one aspect of the present invention, a method of preparing a starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery is provided, which includes providing a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel with at least one other element. Which includes the following steps:

반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시는데, 액체내의 반응 생성물의 슬러리를 반응 용기로부터 연속적으로 회수하거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or lower, wherein the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently;

슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And

케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거한다.The cake or paste is washed to remove unwanted components.

본 발명의 또다른 양상에 있어서, 비수성계 이차 전지용 양전극 활물질 합성용 출발물질이 제공되는데, 이것은 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물들 중의 어느 하나이며, 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성된 결정상을 가지며, 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도 (tap density)를 가지고 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, which is either a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel and at least one other element, and at least one alpha- And beta-phase nickel hydroxide and have a tap density of 0.6-1.4 g / dl.

본 발명의 세 번째 양상에 있어서, 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물 중의 어느 하나이며, 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성된 결정상을 가지며, 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도를 가지고 있는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질이 제공되는데, 이 출발 물질은 하기단계들을 통해 제조된다:In a third aspect of the invention, it is either a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel with at least one other element, having a crystal phase composed of at least one alpha- and beta-phase nickel hydroxide, and having 0.6-1.4 g A starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery having a permissive density of / is provided, which is prepared by the following steps:

반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시키는데, 액체내의 반응 생성물의 슬러리를 반응 용기로부터 연속적으로 회수하거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or lower, wherein the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently;

슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And

케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거한다.The cake or paste is washed to remove unwanted components.

본 발명의 네 번째 양상에 있어서, 리튬 화합물과 전이 금속 기재 화합물이나 또는 리튬 화합물과 전이금속 기재 화합물의 공침전물의 혼합 분말, 또는 전술한 혼합 분말들과 전술한 공침전물이나 또는 리튬 및 적어도 1종의 전이금속을 기재로 하는 공침전물의 혼합물 중의 어느 하나를 형상 부분으로 형태화시키고, 이 형상 부분을 소결하는 단계들에 의하여 제조되는데, 산화성 기체를 이 형상 부분으로 패킹된 베드를 통과시킴을 특징으로 하는 양전극 활물질의 제조 방법이 제공된다.In a fourth aspect of the present invention, a mixed powder of a co-precipitate of a lithium compound and a transition metal-based compound or a lithium compound and a transition metal-based compound, or the above-mentioned coprecipitates or lithium and at least one kind Prepared by the steps of shaping any one of the mixtures of the co-precipitates based on the transition metals of sintered parts and sintering them, characterized in that an oxidizing gas is passed through a bed packed with these shaped parts. A method for producing a positive electrode active material is provided.

본 발명의 다섯 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 네 번째 양상에서 기술된 바와 같은 제조 방법에서, 형상 부분들은, 베드 내의 대기가 가압되는 그러한 조건 하에서 형상 부분의 베드를 강제로 통과되는 산화성 기체로써 소결되는 제조 방법이 제공된다.In a fifth aspect of the invention, in the manufacturing method as described in the fourth aspect given above, the shaped portions are sintered with an oxidizing gas that is forced through the bed of the shaped portion under such conditions that the atmosphere in the bed is pressurized. A manufacturing method is provided.

본 발명의 여섯 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 네 번째 또는 다섯 번째 양상에서 기술된 바와 같은 제조 방법에서, 전술한 반응 용기 내에 패킹된 형상 부분들과 접촉하게 될 반응 용기의 적어도 내부 지역만은 금속 니켈, 고니켈 합금, 니켈 화합물 또는 상술한 세가지 물질 중 적어도 두가지의 조합으로 만들어지거나 또는 다른 방식으로는 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가지고 있는 금속 니켈 또는 고니켈 합금로 만들어지거나, 또는 금속 니켈 또는 고니켈 합금 및 니켈 화합물을 포함하는 복합 물질로 만들어지며, 전술한 복합 물질은 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가짐을 특징으로 하는 방법이 제공된다.In a sixth aspect of the invention, in the manufacturing method as described in the fourth or fifth aspect given above, only at least an inner region of the reaction vessel to be brought into contact with the shaped portions packed in the reaction vessel described above is metal nickel. , Made of a high nickel alloy, a nickel compound or a combination of at least two of the three materials described above or otherwise made of a metal nickel or high nickel alloy having an oxide film formed on its surface, or made of metal nickel or high A method is provided wherein the composite material is made of a composite material comprising a nickel alloy and a nickel compound, wherein the composite material described above has an oxide film formed on its surface.

본 발명의 일곱 번째 양상에 있어서, 비수성계 이차 전지에서 사용을 위한 양전극 활물질이 제공되는데, 이것은 다음 화학식 LiaNibMcOd(식중, 0.95≤a≤1.05; b+c=1; 0c0.4; d≒2; M은 Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y 및 란탄계원소로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 원소임) 으로 표현되는 화학 조성물을 가지며, 그리고 평균 직경 (D50)가 5 - 30 ㎛이고 R = D50/DS[DS는 ρ(g/㎝3)가 피크노메터로 측정된 비중이고 S (m2/g)가 BET 비표면적일 때 식 DS=6/ρ·S 로 주어지는 비표면적 직경임] 가 1.5 - 6의 범위이다.In a seventh aspect of the invention, a positive electrode active material for use in a non-aqueous secondary battery is provided, which is represented by the formula Li a Ni b M c O d where 0.95 ≦ a ≦ 1.05; b + c = 1; 0c0 .4; d ≒ 2; M is Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba , Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y, and at least one element selected from the group consisting of lanthanum-based elements), and have an average diameter (D 50 ) of 5-30 μm and R = D 50 / D S [D S is the specific surface area given by the formula D S = 6 / ρ · S when ρ (g / cm 3 ) is the specific gravity measured by the peak nom and S (m 2 / g) is the BET specific surface area. Diameter] is in the range of 1.5-6.

본 발명의 여덟 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 일곱 번째 양상에서 기술된 바와 같은 양전극 활물질에서, 150 mAh/g 의 초기 커패시티를 가지며 15 사이클 후에 18 mAh/g 이하의 커패시티 저하를 겪는 양전극 활물질이 제공된다.In an eighth aspect of the present invention, in the positive electrode active material as described in the seventh aspect given above, the positive electrode active material having an initial capacity of 150 mAh / g and undergoing a capacity reduction of 18 mAh / g or less after 15 cycles is Is provided.

본 발명의 아홉 번째 양상에 있어서, 비수성계 이차 전지용 양전극 활물질의 제조 방법이 제공되는데, 이것은 다음 단계를 포함한다:In a ninth aspect of the present invention, a method of preparing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery is provided, which includes the following steps:

분말 원료 물질을 리튬 화합물 분말과 혼합하여 혼합 분말을 수득하고, 여기서 전술한 분말 원료 물질은 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 하나의 다른 원소의 공침전물 중의 어느 하나이며, 결정상은 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성되며 이것은 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도를 가짐,The powder raw material is mixed with the lithium compound powder to obtain a mixed powder, wherein the above-described powder raw material is either a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel with at least one other element, and the crystalline phase is at least one alpha- and Consisting of beta-phase nickel hydroxide, which has a tasine density of 0.6-1.4 g / ㏄,

결과된 혼합 분말을 형상 부분으로 형태화시키고,The resulting mixed powder is shaped into shape parts,

반응기를 전술한 형상 부분으로써 패킹하여 그의 패킹된 베드를 반응기 내에 제공하고,Packing the reactor with the above-described shaped parts to provide a packed bed thereof in the reactor,

형상 부분을, 패킹된 베드를 통과하는 산화성 기체로써 소결하여, 이에의해 원료 물질의 소결 생성물을 수득하고, 및Sintering the shaped portion with an oxidizing gas passing through the packed bed, thereby obtaining a sintered product of the raw material, and

소결 생성물을, 비수성계 이차 전지에서 사용하기 위한 양전극 활물질인 최종 분말 물질로 붕해시키는데, 이 물질은 LiaNibMcOd(식증, 0.95≤a≤1.05; b+c=1; 0c0.4; d≒2; M은 Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y 및 란탄계원소로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 원소임) 으로 표현되는 화학 조성물을 가지며, 그리고 평균 직경 (D50)가 5 - 30 ㎛이고 R = D50/DS[DS는 ρ(g/㎝3)가 피크노메터로 측정된 비중이고 S (m2/g)가 BET 비표면적일 때 식 DS=6/ρ·S 로 주어지는 비표면적 직경임] 가 1.5 - 6의 범위이다.The sintered product disintegrates into a final powder material which is a positive electrode active material for use in a non-aqueous secondary battery, which is Li a Ni b M c O d (Formula, 0.95 ≦ a ≦ 1.05; b + c = 1; 0c0. 4; d ≒ 2; M is Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, A chemical composition represented by Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y and lanthanum-based elements), and have an average diameter (D 50 ) of 5-30 μm and R = D 50 / D S [D S is the specific surface diameter given by Equation D S = 6 / ρ · S when ρ (g / cm 3 ) is the specific gravity measured in peak nom and S (m 2 / g) is the BET specific surface area. Is in the range of 1.5-6.

본 발명의 열 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 아홉 번째 양상에서 기술된 바와 같은 비수성계 이차 전지용 양전극 활물질의 제조 방법에서, 전술한 최종 분말 물질을 사용하여 제조된 비수성계 이차 전지는 적어도 150 mAh/g 의 초기 커패시티를 가지며 15 사이클 후에 18 mAh/g 이하의 커패시티 저하를 겪는 양전극 활물질의 제조방법이 제공된다.In a tenth aspect of the present invention, in the method for preparing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery as described in the ninth aspect given above, the non-aqueous secondary battery produced using the final powder material described above is at least 150 mAh / g. A method of manufacturing a positive electrode active material having an initial capacity of and experiencing a capacity decrease of 18 mAh / g or less after 15 cycles is provided.

본 발명의 열한 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 아홉 번째 또는 열 번째 양상에서 기술된 바와 같은 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법에서, 전술한 분말 원료 물질이 하기:In the eleventh aspect of the present invention, in the method for preparing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery as described in the ninth or tenth aspect given above, the aforementioned powder raw material is:

반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시키는데, 액체내의 반응 생성물의 슬러리를 반응 용기로부터 연속적으로 회수하거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or lower, wherein the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently;

슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And

케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거하는 단계들을 통해 제조되는 양전극 활물질의 제조 방법이 제공된다.Provided is a method of making a positive electrode active material that is prepared through steps of washing a cake or paste to remove unwanted components.

본 발명의 열두번 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 아홉 번째 또는 열 번째 양상에서 기술된 바와 같은 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법에서, 전술한 형상 부분들은 베드 내의 대기가 가압되는 그러한 조건 하에서 형상 부분들의 베드를 강제로 통과하는 산화성 기체로써 소결되는 양전극 활물질의 제조 방법이 제공된다.In the twelfth aspect of the present invention, in the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery as described in the ninth or tenth aspect given above, the above-described shape portions are formed under such conditions that the atmosphere in the bed is pressurized. A method for producing a positive electrode active material that is sintered with an oxidizing gas that is forced through a bed of grass is provided.

본 발명의 열세 번째 양상에 있어서, 상기 주어진 아홉 번째 또는 열 번째 양상에서 기술된 바와 같은 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법에서, 전술한 반응 용기 내에 패킹된 형상 부분들과 접촉하게 될 반응 용기의 적어도 내부 지역만은 금속 니켈, 고니켈 합금, 니켈 화합물 또는 상술한 세가지 물질 중 적어도 두가지의 조합으로 만들어지거나 또는 다른 방식으로는 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가지고 있는 금속 니켈 또는 고니켈 합금로 만들어지거나, 또는 금속 니켈 또는 고니켈 합금 및 니켈 화합물을 포함하는 복합 물질로 만들어지며, 전술한 복합 물질은 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가짐을 특징으로 하는 양전극 활물질의 제조 방법이 제공된다.In the thirteenth aspect of the present invention, in the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery as described in the ninth or tenth aspect given above, the reaction vessel to be brought into contact with the shaped portions packed in the reaction vessel described above. At least the interior area may be made of metal nickel, high nickel alloys, nickel compounds or a combination of at least two of the three materials described above or alternatively made of metal nickel or high nickel alloys having an oxide film formed on the surface thereof. Or a composite material comprising a metal nickel or high nickel alloy and a nickel compound, wherein the above-described composite material has an oxide film formed on its surface.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용된 상방식 소결로의 도식적인 단면도이며;1 is a schematic cross-sectional view of a phase type sintering furnace used in embodiments of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예 10에서 사용된 하방식 소결로의 도식적인 단면도이며;2 is a schematic cross-sectional view of a bottom anti-sintering furnace used in Example 10 of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에서 소결된 활물질의 시료채집 위치를 보여주는 투시도이며;3 is a perspective view showing a sampling position of the sintered active material in Examples and Comparative Examples of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예들 및 비교예들 각각에서 시험 전지로서 제조된 코인형 전지의 도식적 단면도이며; 및4 is a schematic cross-sectional view of a coin cell manufactured as a test cell in each of the Examples and Comparative Examples of the present invention; And

도 5는 질산 니켈 및 수산화 나트륨의 수용액으로부터 수산화 니켈의 합성의 결과를 보여주는 그래프이며, 수산화 니켈의 타진 밀도에 대한 수용액의 온도 및 pH의 효과를 특히 참조하는 것이다.FIG. 5 is a graph showing the results of the synthesis of nickel hydroxide from aqueous solutions of nickel nitrate and sodium hydroxide, with particular reference to the effect of temperature and pH of the aqueous solution on the targin density of nickel hydroxide.

본 발명에서 수산화 니켈을 제조하기 위하여, 니켈염의 수용액 및 알칼리의 수용액을 동일한 반응 용기 내로, 일정한 pH가 6.5 및 11 사이에서 유지되도록 알칼리 수용액의 공급을 조절하면서, 연속적으로 또는 간헐적으로 공급한다. 반응 용기 내의 용액을 가열하여 90℃ 또는 그 이하의 일정한 반응 온도를 유지한다. 필요하다면, 니켈염 수용액 및/또는 알칼리 용액을 미리 가열할 수도 있다.In order to produce nickel hydroxide in the present invention, an aqueous solution of nickel salt and an aqueous solution of alkali are fed into the same reaction vessel continuously or intermittently while adjusting the supply of the aqueous alkali solution so that a constant pH is maintained between 6.5 and 11. The solution in the reaction vessel is heated to maintain a constant reaction temperature of 90 ° C. or lower. If necessary, the nickel salt aqueous solution and / or the alkaline solution may be preheated.

니켈염은 질산 니켈, 황산 니켈 및 염화 니켈로 구성된 군에서 선택될 수도 있으며, 알칼리는 NaOH, KOH, LiOH 및 NH4OH로 구성된 군에서 선택될 수도 있다. 반응 도식은 Ni2++ 2OH-→ Ni(OH)2로 표현될 수도 있는데, 여기서 수산화 니켈은 침전된다. 부산물 염이 알칼리 이온 및 산으로부터 형성되지만, 수용성이기 때문에, 이것은 침전되지 않는다.The nickel salt may be selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel sulfate and nickel chloride, and the alkali may be selected from the group consisting of NaOH, KOH, LiOH and NH 4 OH. The reaction scheme may be represented by Ni 2+ + 2OH → Ni (OH) 2 , where nickel hydroxide precipitates out. By-product salts are formed from alkali ions and acids, but because they are water soluble, they do not precipitate.

6.5 및 11 사이의 pH에서 반응을 수행하는 데는 두가지 이유가 있다. 첫 번째 이유는 생성되는 활물질의 분말 특성을 제어하는 것이며, 두 번째 이유는 수산화 니켈 결정상을 알파- 및/또는 베타-상으로 제어하는 것이다. 보조 화합물들의 형성을 방지하기 위하여 반응 온도를 90℃ 또는 그 이하로 조절한다. 만일 pH가 6.5 이하이면, 다량의 Ni 염이 미반응으로 남게되어 수산화 니켈 생성 효율을 저하시킨다. 상기 기재된 조건하에 공침전될 수 있는 원소들을 반응 용기 내에 니켈염 수용액과 혼합된 용액의 형태로 바람직하게 공급한다.There are two reasons for carrying out the reaction at a pH between 6.5 and 11. The first reason is to control the powder properties of the resulting active material, and the second is to control the nickel hydroxide crystal phase into alpha- and / or beta-phase. The reaction temperature is adjusted to 90 ° C. or lower to prevent the formation of auxiliary compounds. If the pH is 6.5 or less, a large amount of Ni salt remains unreacted, reducing the efficiency of nickel hydroxide production. The elements that can be co-precipitated under the conditions described above are preferably fed into the reaction vessel in the form of a solution mixed with an aqueous nickel salt solution.

수산화물 및 반응으로부터 결과되는 염의 수용액은 슬러리 형태를 취하며, 이것은 반응 용기의 탑정 또는 탑저에서 연속적으로 또는 간헐적으로 회수되며 원심 탈수기에 의해 고체-액체 분리를 이행할 수 있다. 그런 후에, 원하지 않는 염들을 정제수로써 세척 제거하여 수산화물 케이크 또는 페이스트를 산출하는데, 이것을 건조하고 분말 형태로 붕해한다.The aqueous solutions of the hydroxides and the salts resulting from the reaction take the form of slurries, which are recovered continuously or intermittently at the top or bottom of the reaction vessel and can carry out solid-liquid separation by centrifugal dehydrator. The unwanted salts are then washed off with purified water to yield a hydroxide cake or paste, which is dried and disintegrates in powder form.

결과된 수산화물 분말을 리튬 화합물, 바람직하게는 수산화 리튬과 혼합하고, 혼합물을 형상 부분으로 형태화시키고 소결한다. 소결 생성물은 형상 부분과 동일한 지오메트리(geometry)를 필수적으로 가지는 치밀한 소결물이다.The resulting hydroxide powder is mixed with a lithium compound, preferably lithium hydroxide, and the mixture is shaped into a shaped part and sintered. The sintered product is a dense sinter that essentially has the same geometry as the shape part.

도 1은 실시예들에서 사용된 상방식 소결로의 도식적 단면이며 하기 설명은 이 도면을 참조하면서 읽혀져야 한다.FIG. 1 is a schematic cross section of a phase type sintering furnace used in the examples and the following description should be read with reference to this figure.

묘사된 바처럼, 8로 지정된 소결로는 전기식 가열기를 가지며 열전대 (thermocouple)에 의해 온도 제어가 가능하게 되어 있다. 소결로 8은 혼합 분말의 형상 부분들을 수용하기 위한 지지체 10 상에 위치된 반응 용기 7을 함유하고 있다. 다공성 플레이트 5는 반응 용기 7의 바닥에 제공되어 있다. 공급될 기체 압축용 공기 펌프 1 및 흐름 조절기 2를, 공기와 같은 산하성 기체의 예비 가열을 위해 그 경로의 중도에 제공된 예비가열기 4를 갖는 기체 공급 파이프 3의 수단에 의해 반응 용기 7에 연결한다.As depicted, the sinter plant designated 8 has an electric heater and is capable of temperature control by a thermocouple. The sintering furnace 8 contains a reaction vessel 7 located on a support 10 for receiving shaped portions of mixed powder. Porous plate 5 is provided at the bottom of reaction vessel 7. The air pump 1 and the flow regulator 2 for gas compression to be supplied are connected to the reaction vessel 7 by means of a gas supply pipe 3 having a preheater 4 provided midway in its path for preheating of acidic gases such as air. do.

만일 산소 또는 다른 산화성 기체들이 고압 콘테이너로부터 공급되어 진다면, 공기 펌프 1은 사용되지 않고 감압 밸브가 대체된다. 혼합 분말의 형상 부분들은 다공성 플레이트 5의 상부에 패킹되어 베드 6을 형성하며 베드 6을 통과하는 산화성 기체는 배기구 9를 통해 공기 대기 내로 방출된다. 만일 예비가열기의 기체 공급 파이프 하방류가 형상 부분과 접촉하는 지역에서 사용된 것과 동일한 재료로 만들어져 있으면, 이질 원소에 의한 오염의 문제점이 없을 것이다. 만일 소결로 8이 수냉 금속 케이스 내에 설치되어 있다면, 공정 대기의 정확한 제어는 다양한 방법에 의해 달성될 수 있는데; 예를들면, 대기를 채우고 있는 기체는 초기 배기 후에 충전될 수도 있으며 이것은 대기의 가압을 위해 허용하며; 또한, 대기의 누설을 충분히 억압하여 규정된 조성비를 갖는 기체상 혼합물의 임의 사용을 허용할 수 있다.If oxygen or other oxidizing gases are supplied from the high pressure container, air pump 1 is not used and the pressure reducing valve is replaced. The shaped portions of the mixed powder are packed on top of the porous plate 5 to form bed 6 and the oxidizing gas passing through the bed 6 is discharged through the vent 9 into the air atmosphere. If the gas supply pipe downstream of the preheater is made of the same material used in the area in contact with the shape part, there will be no problem of contamination by foreign elements. If the sinter plant 8 is installed in a water-cooled metal case, accurate control of the process atmosphere can be achieved by various methods; For example, the gas filling the atmosphere may be charged after the initial exhaust, which allows for pressurization of the atmosphere; In addition, it is possible to sufficiently suppress the leakage of the atmosphere to allow the use of any gaseous mixture having a prescribed composition ratio.

소결은 600℃ 또는 그 이상의 온도에서 수행된다. 5 ㎛ 또는 그 이상의 1차 입자를 생성시키기 위해서, 소결은 800℃ 또는 그 이상의 온도에서 바람직하게 수행된다.Sintering is carried out at a temperature of 600 ° C. or higher. Sintering is preferably performed at a temperature of 800 ° C. or higher to produce primary particles of 5 μm or more.

본 발명에 의하여 생성된 수산화물의 사용은, 단지 R만을 적절한 범위 내에 있도록 제어한다면, 입자들이 1차인지 또는 2차인지에는 무관하게, 향상된 전지 특성을 가지는 활물질의 생산을 보장한다. 추가의 이점은, 심지어 소결물이 고밀도를 가지더라도 제어된 크기의 1차 입자들 및 약한 과립 영역이 소결물이 필요 크기의 1차 입자 (1 - 100 ㎛의 입자 크기 분포가 활물질로서 바람직한 것으로 생각되지만, 적절한 중간값 직경은 5 - 30 ㎛의 범위인 것으로 밝혀졌슴)로 용이하게 붕해될 수 있도록 허용한다는 것이다.The use of hydroxides produced by the present invention ensures the production of active materials with improved battery properties, irrespective of whether the particles are primary or secondary, provided only R is controlled to be within the appropriate range. A further advantage is that even if the sinter has a high density, the primary particles of controlled size and the weak granule area are thought to be the primary particles of the required size (particle size distribution of 1-100 μm) as the active material. However, suitable median diameters have been found to be in the range of 5-30 μm), allowing for easy disintegration.

만일 수산화 니켈 분말의 타진 밀도가 0.6 g/㏄ 이하이면, 적어도 5 ㎛의 중간값 직경을 가지는 입자들은 수득되지 않을 것이다. 1.4 g/㏄를 넘어서면, 1차 입자의 과성장이 유동 (flux) 방법에서와 동일한 정도의 파쇄를 요구하며 균열이 입자들 내에서 발현하는 경향이 있고, 따라서 활물질의 사이클 특성을 열화시킨다.If the peroxide density of the nickel hydroxide powder is 0.6 g / dL or less, particles having a median diameter of at least 5 μm will not be obtained. Beyond 1.4 g / dl, overgrowth of primary particles requires the same degree of fracture as in the flux method and cracks tend to develop in the particles, thus degrading the cycle characteristics of the active material.

본 발명에 따르면, 출발 분말은 그것을 통과하는 산화성 기체로써 소결된다. 출발 분말은 밀도가 증가된 형상 부분으로 형태화되며 그 형상 부분들로 패킹된 베드에는 산화성 기체를 일정 수치 이상의 흐름 속도로 공급한다. 이것은, 심지어 증가된 량의 출발 분말을 소결하는 경우에도, 균일하고 철저한 반응이 그 반응 용기의 모든 부분에서 일어날 것이며, 탁월한 전지 특성을 가지는 바라는 리튬 복합 산화물 활물질을 산출한다는 이점을 제공한다.According to the invention, the starting powder is sintered as an oxidizing gas passing through it. The starting powder is shaped into densely shaped shaped sections and the bed packed with shaped sections is supplied with an oxidizing gas at a flow rate above a certain value. This provides the advantage that even when an increased amount of starting powder is sintered, a uniform and thorough reaction will occur in all parts of the reaction vessel, yielding the desired lithium composite oxide active material with excellent cell properties.

출발 물질은 Li의 산화물, 수산화물, 무기산염 및 유기산염으로 구성된 군에서 선택될 수도 있다. 무기산염의 예는 질산 리튬을 포함한다. 유기산염의 예는 리튬 아세테이트를 포함한다. LiNiO2를 제조하는 경우에는, 출발 물질로서 수산화물의 사용이 바람직하다. 전이 금속 화합물은 니켈과 같은 적절한 전이금속의 산화물, 수산화물, 무기산염 및 유기산염으로 구성된 군에서 유사하게 선택될 수도 있다. 무기산염의 예는 질산염들을 포함한다. 유기산염의 예는 시트레이트류를 포함한다. 말할 것도 없이, 공침전법 및 유사한 기법으로 형성되는 화합물을 또한 소결할 수도 있다. 가장 바람직한 니켈 화합물은 수산화 니켈이다. M (니켈 이외의 전이금속 및 몇몇 다른 원소들)의 화합물들은 산화물, 수산화물, 무기산염 및 유기산염으로 구성된 군에서 유사하게 선택될 수도 있는데, 여기서 M은 Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y 및 란탄계원소로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이다.The starting material may be selected from the group consisting of oxides, hydroxides, inorganic acid salts and organic acid salts of Li. Examples of inorganic acid salts include lithium nitrate. Examples of organic acid salts include lithium acetate. In the case of producing LiNiO 2 , the use of hydroxide as the starting material is preferred. The transition metal compound may be similarly selected from the group consisting of oxides, hydroxides, inorganic acid salts and organic acid salts of suitable transition metals such as nickel. Examples of inorganic acid salts include nitrates. Examples of organic acid salts include citrate. Needless to say, compounds formed by coprecipitation and similar techniques may also be sintered. Most preferred nickel compound is nickel hydroxide. Compounds of M (transition metals other than nickel and some other elements) may be similarly selected from the group consisting of oxides, hydroxides, inorganic acid salts and organic acid salts, where M is Co, Mn, Fe, V, Ti, Al Select from the group consisting of, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y and lanthanide Is at least one element.

LiaNibMcOd은 LiNiO2및 M의 고형분 용액을 나타낸다. 따라서, 이의 결정 구조는 실질적으로 LiNiO2과 동일하다. 따라서, a는 0.95 - 1.05의 범위의 값을 취하며, 그리고 d는 대략 2와 동일하다. M을 LiNiO2에 용해시켜 고형분 용액을 형성시키고 이에의해 반복된 사이클 사용에 의해 야기될 결정 구조의 열화를 방지한다. 화학적 조성의 견해로부터, M의 용해는 Ni의 일부가 M으로 대체됨을 의미한다. 따라서, b+c=1 이다. M은 외부에서 첨가된 원소이다. 따라서, c는 다음 관계: 0c을 만족한다. M의 용해도에는 한정이 있으며, 이것은 M이 어떤 원소를 나타내는 가에 따라 변한다. 만일 c가 0.4 또는 그이상 (0.4≤c)가 되면, 결정 구조는 활물질의 원하는 특성을 실질적으로 감소시킬만큼 많이 변할 것이다.Li a Ni b M c O d represents a solid solution of LiNiO 2 and M. Therefore, its crystal structure is substantially the same as LiNiO 2 . Thus, a takes a value in the range of 0.95-1.05, and d is approximately equal to two. M is dissolved in LiNiO 2 to form a solid solution, thereby preventing deterioration of the crystal structure which will be caused by repeated cycle use. From the standpoint of chemical composition, dissolution of M means that a portion of Ni is replaced by M. Therefore, b + c = 1. M is an element added externally. Therefore, c satisfies the following relationship: 0c. There is a limit to the solubility of M, which varies depending on which element M represents. If c is 0.4 or more (0.4 ≦ c), the crystal structure will change so much that it substantially reduces the desired properties of the active material.

리튬 화합물 및 전이 금속 화합물은 전형적으로는 교반기를 장착한 혼합기 (예를들면, 아트리터(attritor), 자유 혼합기 또는 콘크리트 혼합기)나 또는 로타리 혼합기 (예를들면, 포트 밀 또는 V-형 혼합기)로써 혼합되는데; 다른 유형의 로타리 혼합기를 물론 사용할 수 있다.Lithium compounds and transition metal compounds are typically used as mixers (eg, attritors, free mixers or concrete mixers) or rotary mixers (eg pot mills or V-type mixers) equipped with stirrers. Mixed; Other types of rotary mixers can of course be used.

출발 분말은 전형적으로는 하기 기계의 수단에 의해 형상 부분들로 형태화되지만, 다른 기계들을 수득할 형상에 따라 채용할 수있다: (A) 프레스 (예를들면, 단축 프레스, 타정기, 수력 프레스 및 진동 프레스); (B) 로울 브리켓트; (C) 압출기 및 (D) 롤링 과립기. 형상 부분들은 전통적인 기법에 의해 성성될 수 있는 구상체, 렌즈체, 봉체, 쉬트 및 스트랜드와 같은 여러 가지 형태를 취할 수도 있으며; 다른 형태들도 물론 채용할 수 있다. 적절한 크기 범위는 단면의 한쪽 모서리에 대해 또는 그의 지름을 가로질러 측정할 때 1 ㎜ 내지 20 ㎜이다. 관통 구멍을 큰 형상 부분들에 뚫을 수 있다. 형상 부분들은 강제적 흐름의 조건 하에 소결되는 동안 그들이 바람에 날리지 않을 것을 보장하기에 충분히 큰 밀도를 가지고 있는 것이 중요하다. 이런 필요요건을 만족시키기 위해서, 형상 부분들은 이론치의 적어도 40%의 상대 밀도를 바람직하게 가지고 있다. 실시예에서 기술될 바와 같이, 전지 커패시티의 등급는 표면 속도가 증가할수록 향상되는데; 그렇지만, 과도하게 낮은 흐름 속도에서는, 생성된 활물질은 낮은 초기 커패시티를 가지며 상당한 커패시티 변동을 받는다. 출발 분말의 형상 부분으로써 패킹된 베드 내로 공급될 산화성 기체는 산소, 공기, 산소 및 질소 기체의 혼합물, 및 질소 산화물 기체로 구성된 군에서 선택될 수도 있다.The starting powder is typically shaped into shape parts by means of the following machine, but other machines may be employed depending on the shape to be obtained: (A) a press (eg a single press, a tablet press, a hydraulic press and Vibration press); (B) roll briquettes; (C) extruder and (D) rolling granulator. The shape portions may take various forms such as globules, lens bodies, rods, sheets and strands that can be formed by traditional techniques; Other forms may of course be employed. Suitable size ranges are from 1 mm to 20 mm as measured for one edge of the cross section or across its diameter. A through hole can be drilled in large shaped parts. It is important that the shaped parts have a density large enough to ensure that they do not blow in the wind while being sintered under the conditions of forced flow. In order to satisfy this requirement, the shape portions preferably have a relative density of at least 40% of theory. As will be described in the Examples, the grade of cell capacity improves as surface speed increases; However, at excessively low flow rates, the resulting active material has a low initial capacity and undergoes significant capacity variation. The oxidizing gas to be fed into the bed packed as a shape part of the starting powder may be selected from the group consisting of oxygen, air, a mixture of oxygen and nitrogen gas, and nitrogen oxide gas.

소결로는 하나 이상의 기체 공급 파이프 및/또는 배기구를 가지도록 변경할 수도 있다. 상방형에서의 배기구 또는 하방형에서의 기체 공급 파이프는 수평이거나 경사질 수도 있다. 상방형에서의 공기 공급 파이프 또는 하방형에서의 배기구는 수직으로 또는 퍼니스의 바닥에 대해 어떤 각을 가지도록 배치될 수도 있다. 바란다면, 기체 확산기를 기체 공급 파이프의 말단에 거리를 가지고 제공할 수 있으며, 또는 대안으로서, 기체 수집기를 배기구에 설치할 수도 있다. 가압을 위하여, 경감 밸브를 배기구에 제공할 수도 있다.The sintering furnace may be modified to have one or more gas supply pipes and / or exhaust ports. The exhaust port at the top or the gas supply pipe at the bottom may be horizontal or inclined. The air supply pipe in the upwards or the exhaust in the downwards may be arranged vertically or at an angle to the bottom of the furnace. If desired, a gas diffuser may be provided at a distance to the end of the gas supply pipe, or alternatively, a gas collector may be installed at the exhaust port. For pressurization, a relief valve may be provided to the exhaust port.

소결 용기가 니켈 물질로 만들어지면, 전지 특성을 열화시킬 외부 물질의 잠입이 방지되며 탁월한 전지 특성을 가지는 활물질을 수득할 수 있다. 니켈을 반응 용기의 내부 표면 상에, 적어도 형상 부분과 접촉하는 지역에서 사용하며; 바란다면, 기체 공급 파이프 상에도 사용될 수도 있다. 니켈 물질은 원칙적으로 금속 니켈, 고니켈 합금, 니켈 산화물 및 이들의 복합물을 칭하는데, 니켈 산화물은 임의로는 복합 산화물이다. 금속 또는 복합물 니켈 물질은 표면 위에 형성된 산화물 필름을 가질 수도 있다. 필요하다면, 소결 조작은 둘 또는 그 이상의 단계를 통해 수행될 수도 있으며 1회 이상 반복될 수도 있다. 산화성 기체는 반응 용기 내에서 순환될 수도 있다.If the sintering vessel is made of nickel material, it is possible to prevent infiltration of foreign materials that will degrade battery characteristics and to obtain an active material having excellent battery characteristics. Nickel is used on the inner surface of the reaction vessel, in an area at least in contact with the shaped portion; If desired, it may also be used on a gas supply pipe. Nickel materials refer in principle to metal nickel, high nickel alloys, nickel oxides and composites thereof, which nickel oxide is optionally a composite oxide. The metal or composite nickel material may have an oxide film formed on the surface. If necessary, the sintering operation may be carried out in two or more steps and may be repeated one or more times. The oxidizing gas may be circulated in the reaction vessel.

중간값 직경 D50은 레이저 산란법으로 측정되어 얻어진 중량 누적 분포 곡선 상에서 50%에 대응하는 수치로서 정의될 수도 있다. 입자의 비표면적 직경 (DS) 는 방정식 DS= 6/ρ·S (식중, S 는 기체 흡착법을 사용하여 측정된 BET 비표면 S (m2/g)이며 ρ (g/㎝3)는 피코노메터로써 측증된 비중임)에 의해 계산될 수 있다.The median diameter D 50 may be defined as a value corresponding to 50% on the weight accumulation distribution curve measured by laser scattering. The specific surface area diameter (D S ) of the particles is the equation D S = 6 / ρ · S (where S is the BET specific surface S (m 2 / g) measured using the gas adsorption method and ρ (g / cm 3 ) is The specific gravity measured with piconometer).

특정한 S 및 D50값은 패킹 특성, 출발 물질의 입자 크기 및 그의 생성 방법, 특별하게는 온도 및 표면 속도에 의해 제어된다.The specific S and D 50 values are controlled by the packing properties, the particle size of the starting material and the production method thereof, in particular the temperature and surface speed.

만일 D50이 5 ㎛ 보다 적거나 30 ㎛ 보다 크면, 양전극의 컴파운드의 패킹 밀도나 표면 성질 중의 어느 하나는 만족스럽지 못하다. 따라서, D50은 바람직하게는 5 - 30 ㎛의 범위이다. 대개로는, R은 1에 가까운 값을 취한다. 만일 R (= D50/DS)이 1.5 보다 적으면, 양전극 활물질의 초기 커패시티는 부당하게 작고 15 사이클 후의 커패시티에서 현저한 저하가 발생한다. 만일 R이 6보다 크면, 초기 커패시티는 높지만 15 사이클 후의 커패시티 저하가 또한 매우 크다. 따라서, R은 바람직하게는 1.5 - 6 의 범위이다. 입자의 외관은 SEM 사진을 근거로 하여 결정하였다.If D 50 is less than 5 μm or larger than 30 μm, either the packing density or the surface property of the compound of the positive electrode is unsatisfactory. Therefore, D 50 is preferably in the range of 5-30 μm. Usually, R takes a value close to one. If R (= D 50 / D S ) is less than 1.5, the initial capacity of the positive electrode active material is unreasonably small and a significant decrease occurs in the capacity after 15 cycles. If R is greater than 6, the initial capacity is high but the capacity drop after 15 cycles is also very large. Therefore, R is preferably in the range of 1.5-6. The appearance of the particles was determined based on the SEM photograph.

LiNiO2의 경우에, 수산화 니켈을 바람직하게는 출발 전이 금속 화합물로서 사용해야 한다는 것과 결정상은 바람직하게는 베타-상이라는 것이 제안되어 있다. 그렇지만, α-상, 주로 α-상 또는 혼합된 α- 및 β-상 결정들을 포함하는 출발물질의 사용이 탁월한 전지 특성을 보장하는 활물질로 결과될 것이라는 것을 제안하는, 결정상에 관한 어떠한 제안도 이루어진 적은 없다. 결정상이 베타-상인 경우에 관해서, 활물질의 특성에 영향을 끼칠 분말 특성, 특정 범위의 타진 밀도 및 R 값에 관하여 어떠한 제안도 이루지지 않았다. 또한, LiNiO2입자의 분말 특성, 특히 그들의 패킹 성질에 영향을 주는 1.4 이하의 타진 밀도에 관해서도 어떠한 제안도 있지 않다. 본 발명에 있어서, 활물질의 분말 특성은 출발 물질의 형상 부분들을 소결하여 소결물을 형성하는 단계를 거쳐 제어되며, 따라서, 입자들의 타진 밀도는 매우 결정적인 요인이다. 활물질의 분말은 78 wt%의 그래파이트 분말 (전도성 물질) 및 7 wt%의 플루오로플라스틱 분말 (결합재)와 혼합하여 양전극의 컴파운드를 형성시켰다.In the case of LiNiO 2 , it has been proposed that nickel hydroxide should preferably be used as the starting transition metal compound and that the crystal phase is preferably beta-phase. However, any suggestion has been made regarding the crystal phase, suggesting that the use of starting materials comprising α-phase, mainly α-phase or mixed α- and β-phase crystals will result in an active material which ensures excellent cell properties. There is no enemy. As for the case where the crystalline phase is the beta-phase, no proposal has been made regarding the powder properties, the specific range of the percussive density and the R value which will affect the properties of the active material. Further, no proposal is made regarding the powder properties of the LiNiO 2 particles, in particular, the percussion density of 1.4 or less, which affects their packing properties. In the present invention, the powder properties of the active material are controlled through the step of sintering the shaped portions of the starting material to form a sintered product, and therefore the percussion density of the particles is a very decisive factor. The powder of the active material was mixed with 78 wt% graphite powder (conductive material) and 7 wt% fluoroplastic powder (binder) to form a compound of the positive electrode.

시험 전지의 제조Preparation of the Test Cell

활물질의 전지 커패시티를 평가하기 위하여, 양전극의 화합물을 사용하여 시험 코인형 전지를 제조하였다. 도 4는 제조된 코인형 전지의 단면도로서, 스테인레스 케이스 11, 이 스테인레스 케이스 11과 동일한 재료로 만들어진 실링 플레이트 13, 폴리프로필렌 가스켓 12, 금속 리튬으로 만들어진 음전극 14, 양전극 화합물의 가압성형으로 제조된 양전극 15, 및 미세다공성 폴리프로필렌 세퍼레이트 16으로 구성되어 있다.In order to evaluate the battery capacity of the active material, a test coin-type battery was produced using the compound of the positive electrode. 4 is a cross-sectional view of a manufactured coin-type battery, wherein a stainless case 11, a sealing plate 13 made of the same material as the stainless case 11, a polypropylene gasket 12, a negative electrode 14 made of metal lithium, and a positive electrode made by pressing of a positive electrode compound 15, and microporous polypropylene separator 16.

프로필렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 1:1 (v/v) 혼합물로 구성된 용매를, 1 몰/L의 농도로 LiPF6을 용해시키 후에 전해질로서 사용하였다.A solvent consisting of a 1: 1 (v / v) mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate was used as electrolyte after dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L.

사이클 시험을 20℃에서 다음 조건: 전류 2 ㎃; 최종 충전 전압 4.3 V; 차단 전압 2.7V 하에 수행하였다. 각 시료의 전지 특성을 활물질 1 g당 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 열화량 (커패시티 저하)의 항목으로 평가하였다:The cycle test was carried out at 20 ° C. under the following conditions: current 2 mA; Final charging voltage 4.3 V; The blocking voltage was performed under 2.7V. The battery characteristics of each sample were evaluated in terms of the initial capacity per gram of active material and the amount of deterioration (capacity reduction) after 15 cycles:

실시예 1Example 1

수산화 니켈을 1.5 몰/L의 질산 니켈 및 20% NaOH 수용액으로부터 하기 방식으로 합성하였다. 질산 니켈을 3-L 비이커에, 비이커 내의 용액을 60 rpm으로 교반하면서, 0.2 L/분의 속도로 충전하였다. pH를 연속적으로 측정하면서, NaOH를 ±0.1의 pH 변화마다 대응하여 펌퍼를 자동적으로 점멸시킴으로써 주입하였다. 이런 경우에, NaOH의 공급은 연속적이지 않고 간헐적이다. 필요하다면, NaOH를 비이커 내의 질산 니켈에 대해 일정한 비율로 연속적으로 공급할 수도 있다.Nickel hydroxide was synthesized from 1.5 mol / L of nickel nitrate and 20% aqueous NaOH solution in the following manner. Nickel nitrate was charged to a 3-L beaker at a rate of 0.2 L / min while stirring the solution in the beaker at 60 rpm. While continuously measuring pH, NaOH was injected by automatically flashing the pump corresponding to every pH change of ± 0.1. In this case, the supply of NaOH is not continuous but intermittent. If necessary, NaOH may be fed continuously at a constant rate relative to nickel nitrate in the beaker.

슬러리는 유출물의 형태로 회수하고, 뷰흐너 펀넬을 사용하여 여과하고, 세척하고 120℃에서 10 시간동안 건조시켰다. 건조된 생성물을 막자사발에서 붕해시키고 100 메쉬 체를 통해 체질하였다.The slurry was recovered in the form of an effluent, filtered using Buchner funnels, washed and dried at 120 ° C. for 10 hours. The dried product was disintegrated in a mortar and sieved through a 100 mesh sieve.

분말의 타진 밀도는 15 g의 분말을 50-mL 실린더에 충진한 후 이를 1000번 타진함으로써 측정하였다. 타진 밀도 측정 결과는 도 5에 수산화 니켈의 합성 시에 채용된 pH 및 온도의 함수로서 보여진다.The percussive density of the powder was measured by filling 15 g of powder into a 50-mL cylinder and then tapping it 1000 times. The targin density measurement results are shown in FIG. 5 as a function of pH and temperature employed in the synthesis of nickel hydroxide.

그 다음 단계에서, LiNi1-xCoxO2를 합성하는 시험을 하기 방식으로 수행하였다. 수산화 니켈, 수산화 코발트 (2 ㎛) 및 수산화 리튬 (15 ㎛)의 분말들을 Ni, Co 및 Li의 분자 개수 비율이 0.8 : 0.2 : 1.0의 비율이 되도록 혼합하고, 혼합물을 500 ㎏/㎠ 의 압력으로 구상체 (5 ㎜Φ)로 형성시키고 870℃에서 15 시간 동안 산소 기류 내에서 소결시켰다. 소결 단계 동안, 구상체들을 직경 5㎝, 높이 20㎝의 실린더 형태로 니켈 용기 내에 패킹시키며 산소를 5 m/분의 표면 속도로 니켈 용기를 통과시켰다.In the next step, the test for synthesizing LiNi 1-x Co x O 2 was carried out in the following manner. The powders of nickel hydroxide, cobalt hydroxide (2 μm) and lithium hydroxide (15 μm) were mixed so that the molecular number ratio of Ni, Co, and Li was 0.8: 0.2: 1.0, and the mixture was mixed at a pressure of 500 kg / cm 2. It was formed into a spherical body (5 mm Φ ) and sintered in an oxygen air stream at 870 ° C. for 15 hours. During the sintering step, the spheres were packed into a nickel vessel in the form of a cylinder 5 cm in diameter and 20 cm high and oxygen was passed through the nickel vessel at a surface speed of 5 m / min.

소결물을 막자사발에서 10 분동안 밀링시켜 입자로 붕해시키고 이 분말의 R 값을 그들의 입자 크기 및 비표면적으로부터 계산하였다. 결과는 표 1에 기재한다. 입자 외관은 SEM 사진을 근거로 결정하였다. 각 분말의 결정상은 XRD (X-선 회절)로 평가하였다. 출발 수산화물의 결정상은 합성 조건에 따라 가변적이지만, 소결물의 경우에는 모든 시료들이 LiNiO2에 유사한 프로파일을 나타내는 단일상으로 구성되어 있었다. 본 발명의 모든 시료들은 170 - 190 mAh/g의 초기 커패시티를 가졌으며 15 사이클 후에 5 - 7%의 커패시티 저하를 경험하였다. 대조적으로, 본 발명의 범주를 벗어나는 두 개의 시료들 (비교예로서 의도된 것)은 100 mAh/g 이하의 초기 커패시티 및 15 - 18%의 커패시티 저하를 가졌다.The sinter was milled in a mortar for 10 minutes to disintegrate into particles and the R value of this powder was calculated from their particle size and specific surface area. The results are shown in Table 1. Particle appearance was determined based on SEM photographs. The crystal phase of each powder was evaluated by XRD (X-ray diffraction). The crystal phase of the starting hydroxide varied with the synthesis conditions, but in the case of sintered all samples consisted of a single phase with a similar profile to LiNiO 2 . All samples of the present invention had an initial capacity of 170-190 mAh / g and experienced a capacity degradation of 5-7% after 15 cycles. In contrast, two samples outside the scope of the present invention (which are intended as comparative examples) had an initial capacity of 100 mAh / g or less and a capacity decrease of 15-18%.

870℃ X 15 시간 Φ50 X 200H 5m/분870 ℃ X 15 hours Φ50 X 200H 5m / min 실시예Example 비교예Comparative example 반응온도,℃Reaction temperature, ℃ 8585 5050 2020 2020 8585 합성 pHSynthetic pH 6.5 8 106.5 8 10 6.5 9 116.5 9 11 7.5 1.07.5 1.0 11.511.5 8.5* 8.5 * 타진 밀도,g/㏄Percent Density, g / ㏄ 1.21 1.38 0.821.21 1.38 0.82 1.07 1.03 0.631.07 1.03 0.63 1.21 0.831.21 0.83 0.470.47 1.761.76 결정상Crystal phase α αβ αβα αβ αβ α α≒β βα α ≒ β β α α+βα α + β ββ ββ 활물질Active material 중간값 직경,(D50)Median diameter, (D 50 ) 15.7 13.6 10.215.7 13.6 10.2 14.2 14.7 11.414.2 14.7 11.4 15.2 12.315.2 12.3 4.74.7 31.231.2 입자 외관Particle appearance 2차 1차 2차2nd 1st 2nd 1차 1차 2차1st 1st 2nd 1차 2차1st 2nd 2차Secondary 2차 ◎Second ◎ RR 5.1 3.8 5.15.1 3.8 5.1 4.2 2.7 5.84.2 2.7 5.8 3.2 5.33.2 5.3 6.36.3 1.41.4 * 5% 암모니아수 첨가됨.◎ 1차 입자들은 4㎛ 정도의 크기임.* 5% ammonia water added. ◎ Primary particles are about 4㎛ in size.

또다른 소결 시험은 동일한 수산화물을 산소 기류에서 수행하였지만, 소결 온도는 920℃이고 시간은 10 시간이었다. 모든 소결물들은 XRD에 의해 단일상으로 구성되었으며 LiNiO2에 유사한 프로파일을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 시험 결과는 표 2에 기재한다. 본 발명에 준하여 합성된 생성물들은 150 - 180 mAh/g의 초기 커패시티를 가졌으며 15 사이클 후에 4 - 6%의 커패시티 저하를 경험하였다. 대조적으로, 본 발명의 범주를 벗어나는 두 개의 시료들 (비교예로서 의도된 것)은 100 mAh/g 이하의 초기 커패시티 및 15 사이클 후에 12 - 14%의 커패시티 저하를 가졌다.Another sintering test was performed with the same hydroxide in an oxygen stream, but the sintering temperature was 920 ° C. and the time was 10 hours. All the sinters were composed of single phase by XRD and were found to show a similar profile to LiNiO 2 . The test results are shown in Table 2. The products synthesized in accordance with the present invention had an initial capacity of 150-180 mAh / g and experienced a capacity loss of 4-6% after 15 cycles. In contrast, two samples outside the scope of the present invention (which were intended as comparative examples) had an initial capacity of 100 mAh / g or less and a capacity drop of 12-14% after 15 cycles.

920℃ X 10 시간 Φ50 X 200H 5m/분920 ℃ X 10 hours Φ50 X 200H 5m / min 실시예Example 비교예Comparative example 반응온도,℃Reaction temperature, ℃ 8585 5050 2020 2020 8585 합성 pHSynthetic pH 6.5 8 106.5 8 10 6.5 9 116.5 9 11 7.5 1.07.5 1.0 11.511.5 8.5* 8.5 * 활물질Active material 중간값 직경,(D50)Median diameter, (D 50 ) 23.1 24.2 22.723.1 24.2 22.7 26.7 29.1 23.426.7 29.1 23.4 24.7 19.624.7 19.6 32.732.7 30.230.2 입자 외관Particle appearance 1차 1차 1차1st 1st 1st 1차 1차 2차1st 1st 2nd 1차 1차1st 1st 2차 ◎Second ◎ 2차Secondary RR 4.3 2.9 4.94.3 2.9 4.9 3.9 2.4 5.73.9 2.4 5.7 3.1 5.93.1 5.9 6.66.6 1.21.2 ◎ 1차 입자들은 11㎛ 정도의 크기임.◎ Primary particles are about 11㎛ size.

다른 조건 (50℃ 및 pH 9; 50℃ 및 pH 11; 20℃ 및 pH 10) 하에 합성된 세가지 수산화 니켈의 추가 시료들을 사용하여, 소결 실험을 산소 기류 중에서 820℃에서 24 시간 동안 실행하였다. 결과들은 표 3에 기재한다.Using additional samples of three nickel hydroxides synthesized under different conditions (50 ° C. and pH 9; 50 ° C. and pH 11; 20 ° C. and pH 10), the sintering experiment was run for 24 hours at 820 ° C. in an oxygen stream. The results are shown in Table 3.

820℃ X 24 시간 Φ50 X 200H 10m/분820 ℃ X 24 hours Φ50 X 200H 10m / min 실시예Example 반응온도, ℃Reaction temperature, ℃ 5050 2020 합성 pHSynthetic pH 99 1111 1.01.0 타진 밀도, g/㏄Percent Density, g / ㏄ 1.031.03 0.630.63 0.830.83 활물질중간값 직경, (D50)Middle diameter of active material, (D 50 ) 10.910.9 6.56.5 10.210.2 입자 외관Particle appearance 주로 1차Mainly primary 1차Primary 주로 1차Mainly primary RR 3.53.5 5.65.6 3.23.2 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 172172 174174 179179 15 사이클 후의 저하%% Degradation after 15 cycles 66 88 77

실시예 2Example 2

수산화물을 Ni 대 Co의 원자 개수 비율이 0.8 : 0.2가 되는 비율로 Ni 및 Co를 공침전시킴으로써 제조하였다. 그런다음, 수산화리튬을 Li 대 Ni과 Co를 합친 원자 개수 비율이 1 : 1이 되는 비율로 공침전물과 혼합하였다. 혼합물은 실시예 1에서처럼 구상체로 형성시키고, 높이 50 ㎝로 패킹하고, 825℃에서 15 시간 동안 소결하였으며 산소는 20 m/분의 표면 속도로 공급하였다. 결과는 표 4에 기재한다.Hydroxide was prepared by coprecipitation of Ni and Co at a rate such that the atomic number ratio of Ni to Co was 0.8: 0.2. Then, lithium hydroxide was mixed with the co-precipitate at a ratio such that the ratio of the number of atoms of Li to Ni and Co was 1: 1. The mixture was formed into a spherical body as in Example 1, packed to a height of 50 cm, sintered at 825 ° C. for 15 hours and oxygen supplied at a surface speed of 20 m / min. The results are shown in Table 4.

825℃ X 15 시간 Φ50 X 500H 20m/분825 ℃ X 15 hours Φ50 X 500H 20m / min 실시예Example 비교예Comparative example 반응온도, ℃Reaction temperature, ℃ 4040 8080 합성 pHSynthetic pH 6.56.5 8.58.5 10.510.5 8.58.5 타진 밀도, g/㏄Percent Density, g / ㏄ 1.171.17 1.361.36 0.620.62 1.651.65 결정상Crystal phase αα α≒βα ≒ β ββ αβαβ 활물질중간값 직경, (D50)Middle diameter of active material, (D 50 ) 10.410.4 13.213.2 11.611.6 22.122.1 입자 외관Particle appearance 2차 (1차 6.8)2nd (1st 6.8) 2차 (1차 7.2)2nd (1st 7.2) 2차 (1차 6.3)2nd (1st 6.3) 2차 (1차 5.3)2nd (1st 5.3) RR 4.74.7 2.92.9 2.12.1 6.26.2 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 182182 173173 169169 112112 15 사이클 후의 저하%% Degradation after 15 cycles 88 77 66 2121

실시예 3Example 3

실시예 1에서 50℃ 및 pH 9에서 합성되어 1.03 g/㏄의 타진 밀도를 가지는 수산화 니켈을 Co 및 다른 원소들의 수산화물과 혼합하였다. 혼합물들을 높이 7 ㎝로 패킹하고 850℃에서 20 시간 동안 소결하였으며 산소는 1 m/분의 표면 속도로 공급하였다. 패킹 전에, 혼합물을 5 ㎜Φ 및 15 ㎜H의 실린더형으로 1 톤/㎠의 압력으로 다이형성시킴으로써 형상화시켰다. 이 경우에, 이형제 및 도핑제 요소 둘다로서 작용하는 BN (보론 니트라이드)를 Li : (Ni + M) : B 의 원자 개수 비율이 1.03 : 1 : 0.01이 되는 양으로 첨가하였다.In Example 1 nickel hydroxide synthesized at 50 ° C. and pH 9 and having a gin density of 1.03 g / dl was mixed with hydroxides of Co and other elements. The mixtures were packed to a height of 7 cm and sintered at 850 ° C. for 20 hours and oxygen was supplied at a surface speed of 1 m / min. Prior to packing, the mixture was shaped by die forming at a pressure of 1 ton / cm 2 into cylinders of 5 mmΦ and 15 mmH. In this case, BN (boron nitride), which acts as both a release agent and a dopant element, was added in an amount such that the atomic number ratio of Li: (Ni + M): B would be 1.03: 1: 0.01.

850℃ X 20 시간 Φ50 X 70H 1m/분850 ℃ X 20 hours Φ50 X 70H 1m / min Ni 0.85Co 0.1Mn 0.05Li 1B 0.01Ni 0.85Co 0.1Mn 0.05Li 1B 0.01 Ni 0.85Co 0.1Al 0.01Li 1B 0.01Ni 0.85Co 0.1Al 0.01Li 1B 0.01 Ni 0.87Co 0.1Mg 0.02Li 1B 0.01Ni 0.87Co 0.1Mg 0.02Li 1B 0.01 활물질Active material 중간값 직경, (D50)Median diameter, (D 50 ) 10.710.7 13.413.4 10.210.2 입자 외관Particle appearance 1차Primary 2차 (1차 6.4)2nd (1st 6.4) 1차Primary RR 1.81.8 2.72.7 3.43.4 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 172172 178178 162162 15 사이클 후의 저하%% Degradation after 15 cycles 88 1010 77

실시예 4Example 4

공침전된 수산화물을 Ni 대 Co의 원자 개수 비율이 0.85 : 0.15가 되는 비율로 Ni 및 Co 로부터 제조하였다. 이 수산화물을 수산화리튬과 Li 대 Ni + Co 의 원자 개수 비율이 1 : 1이 되는 양으로 무게를 재어 혼합하였다. 그런 다음, 분말 혼합물을 타정기 상에서 거의 구형 형상 (5 ㎜Φ)으로 형태화시키고, 실린더 (50 ㎜Φ X 750 ㎜H)로 패킹하고 700℃에서 15 시간 동안 소결하였다. 산소 기체를 표 6, 7 및 8에 기재된 표면 속도로 공급하였다.Coprecipitated hydroxides were prepared from Ni and Co at a ratio such that the atomic number ratio of Ni to Co was 0.85: 0.15. This hydroxide was weighed and mixed in an amount such that the atomic number ratio of lithium hydroxide and Li to Ni + Co was 1: 1. The powder mixture was then shaped into a nearly spherical shape (5 mmΦ) on a tablet press, packed into a cylinder (50 mmΦ x 750 mmH) and sintered at 700 ° C. for 15 hours. Oxygen gas was supplied at the surface velocities described in Tables 6, 7, and 8.

700℃ 정도의 온도에서 소결 시에, 소결물의 중간값 직경은 출발 공침전 수산화물의 80 - 95% 범위 내로 있는 것들의 중간값 직경에 의해 결정되었다.Upon sintering at temperatures around 700 ° C., the median diameter of the sinter was determined by the median diameter of those in the 80-95% range of the starting coprecipitation hydroxides.

반응 용기 내의 소결물의 중간값 직경 및 비표면적의 분포는 그 용기의 여러 부분에서의 수치들이 각각의 평균의 ±6% 내에 있도록 하는 수치이며; 따라서, 각각의 실행에서, 전체로서 취해진 소결물을 분쇄하고 중간값 직경, 비표면적, 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하의 측정을 위해 시료채집하였다.The distribution of the median diameter and specific surface area of the sinter in the reaction vessel is such that the values in the various parts of the vessel are within ± 6% of each average; Thus, in each run, the sinter taken as a whole was ground and sampled for the determination of median diameter, specific surface area, initial capacity and capacity drop after 15 cycles.

세가지 수산화 니켈 분말의 중간값 직경 및 타진 밀도를 하기 기재된 조건 하에 합성을 수행함으로써 제어하였다.The median diameter and tasine density of the three nickel hydroxide powders were controlled by performing the synthesis under the conditions described below.

중간값 직경,㎛Median diameter, ㎛ 타진 밀도,g/㏄Percent Density, g / ㏄ pHpH 온도,℃Temperature, ℃ α:βα: β 기타Etc 22.522.5 1.121.12 8.58.5 8080 3:73: 7 -- 77 0.810.81 9.59.5 7070 1:91: 9 -- 3535 1.361.36 7.57.5 6060 6:46: 4 1% 암모니아 첨가1% ammonia added

수산화물의 중간값 직경 = 22.5 ㎛Median diameter of hydroxide = 22.5 μm 공기의 표면 속도, m/분Surface speed of air, m / min 00 0.50.5 1515 5050 100100 D50, ㎛D 50 , μm 21.221.2 20.320.3 19.719.7 18.918.9 18.218.2 DS, ㎛D S , μm 14.314.3 8.28.2 4.74.7 3.43.4 2.82.8 R (= D50/DS)R (= D 50 / D S ) 1.481.48 2.472.47 4.194.19 5.555.55 6.56.5 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 133133 168168 183183 189189 190190 15 사이클 후의 커패시티 저하, mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 1919 1111 99 1313 2222

수산화물의 중간값 직경 = 7 ㎛Median diameter of hydroxide = 7 μm 공기의 표면 속도, m/분Surface speed of air, m / min 00 0.50.5 1010 3030 5050 D50, ㎛D 50 , μm 6.86.8 6.66.6 6.36.3 5.95.9 5.75.7 DS, ㎛D S , μm 5.25.2 4.24.2 1.961.96 1.21.2 0.920.92 R (= D50/DS)R (= D 50 / D S ) 1.31.3 1.571.57 3.213.21 4.94.9 6.26.2 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 121121 157157 168168 172172 176176 15 사이클 후의 커패시티 저하, mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 2424 1717 1212 1515 2121

수산화물의 중간값 직경 = 35 ㎛Median diameter of hydroxide = 35 μm 공기의 표면 속도, m/분Surface speed of air, m / min 00 0.50.5 3030 150150 200200 D50, ㎛D 50 , μm 31.031.0 29.529.5 28.628.6 28.128.1 27.327.3 DS, ㎛D S , μm 21.921.9 14.914.9 7.37.3 5.85.8 4.24.2 R (= D50/DS)R (= D 50 / D S ) 1.411.41 1.981.98 3.913.91 4.844.84 6.516.51 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 8989 152152 162162 166166 172172 15 사이클 후의 커패시티 저하, mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 2020 1616 88 1111 2424

상기 기술된 각각의 경우에 있어서, 붕해 후의 소결물 분말은 약 0.09 m2/g의 비표면적을 가지는 2차 입자들로 구성되어 있는데, 이것은 만일 그 분말이 약 0.2 ㎛의 크기를 가지는 일차 입자들로 구성되어 있다면 6 m2/g의 값을 고유하게 가진다는 것을 상정한 것이다. 따라서, 분말의 중간값 직경은 2차 입자들에 대한 평균값을 나타내었다. 소결 반응은 매우 낮은 표면 속도에서는 적절하게 진행되지 않았으며 미반응 Li 화합물이 입자들의 표면 상에 액체 필름을 형성하여 과립 영역을 덮고 있었으며, 이것이 아마도 BET 방법에 의한 표면적 측정에서 기체 흡착을 방지하였을 것이다.In each case described above, the sintered powder after disintegration consists of secondary particles having a specific surface area of about 0.09 m 2 / g, which means if the powder has primary particles having a size of about 0.2 μm It is assumed that it has a value of 6 m 2 / g uniquely. Thus, the median diameter of the powder represents the mean value for the secondary particles. The sintering reaction did not proceed properly at very low surface velocities and the unreacted Li compound formed a liquid film on the surface of the particles to cover the granular region, which probably prevented gas adsorption in the surface area measurement by the BET method. .

소결 반응은 표면 속도를 0.5 m/분 이상으로 증가시킴으로써 진행되게 하였으며 미반응 Li 화합물은 소량으로 형성하였고 따라서 초기 커패시티 및 사이클 특성 둘다에서 향상을 달성하였다. 다른 한편, 만일 표면 속도가 과도하게 높으면, 소결은 2차 입자들 사이 또는 내에서 진행하여 미세균열을 일으킬 것이며 액체 전해질은 파쇄된 표면에서 분해되어 이에의해 사이클 특성을 열화시킨다. 따라서, 표면 속도는 250 m/분을 초과하지 않도록 바람직하게 제어된다.The sintering reaction was allowed to proceed by increasing the surface velocity above 0.5 m / min and unreacted Li compounds were formed in small amounts and thus an improvement in both initial capacity and cycle characteristics was achieved. On the other hand, if the surface velocity is excessively high, the sintering will proceed between or within the secondary particles, causing microcracks and the liquid electrolyte decomposes on the fractured surface, thereby degrading the cycle characteristics. Therefore, the surface speed is preferably controlled so as not to exceed 250 m / min.

 1차 입자들의 비표면적 및 크기 사이의 무대응성은 또다른 이유에 의해 설명될 수 있다: 1차 입자들을 현미경 관찰 하에서 인식할 수 있는 과립 영역을 가지지만, 아마도 입자들 사이에서 발생하는 강한 소결로 인하여, BET 방법에 의한 측정에서 사용되는 기체는 1차 입자들 상에 흡착되지 않을 것이다. 게다가, 극미량으로 존재하는 Li 화합물이 1차 입자들의 과립 영역을 덮는다는 것이 부정되지 않는다.The stage coherence between the specific surface area and the size of the primary particles can be explained for another reason: the primary particles have granular regions recognizable under microscopic observations, but perhaps due to the strong sintering that occurs between them , The gas used in the measurement by the BET method will not be adsorbed on the primary particles. In addition, it is not denied that trace amounts of the Li compound present cover the granular region of the primary particles.

실시예 5Example 5

수산화 니켈 (타진 밀도 1.15 g/㏄, α-상 대 β-상의 비율 약 1:1), 사산화삼코발트 (Co3O4) 및 수산화 리튬 (LiOH)의 분말들을 Ni, Co 및 Li 사이의 원자 개수 비율이 0.75 : 0.25 : 1 이 되도록 하는 비율로 무게를 재었다. 각 분말을 알루미나 포트에서 물로 냉각하면서 30분동안 IPA (이소프로필 알콜)의 존재하에 혼합하였다. 혼합물을 여과하고 가열하여 IPA를 증발시키고; 잔류물을 타정기로써 실린더 (4 ㎜Φ X 6 ㎜H)로 형태화시켰다. 그런 다음, 형상 부분 (실린더들)을 반응 용기 내에 두고 925℃에서 15시간 동안 소결하였다. 반응 용기 내의 소결물의 중간값 직경 및 비표면적의 분포는 용기 여러 부분에서의 수치가 각각의 평균의 ±4% 내에 있도록 하는 그런 것이었으며; 따라서, 각각의 실행에서, 중간값 직경, 비표면적, 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하의 측정을 위해 전체로서 취해진 소결물을 붕해시키고 시료채집하였다. 소결물 각 생산 로트의 중간값 직경은 반복된 시행착오 후에 형성 압력을 변화시킴으로써 제어되었다.Powders of nickel hydroxide (titanium density 1.15 g / dl, α-phase to β-phase ratio of about 1: 1), tricobalt tetraoxide (Co 3 O 4 ) and lithium hydroxide (LiOH) were subjected to atomic number between Ni, Co and Li Weighed at a rate such that the ratio was 0.75: 0.25: 1. Each powder was mixed in the presence of IPA (isopropyl alcohol) for 30 minutes while cooling with water in an alumina pot. The mixture is filtered and heated to evaporate IPA; The residue was shaped into a cylinder (4 mmΦ X 6 mmH) with a tablet machine. The shaped portion (cylinders) was then placed in the reaction vessel and sintered at 925 ° C. for 15 hours. The distribution of the median diameter and specific surface area of the sinter in the reaction vessel was such that the values in the various parts of the vessel were within ± 4% of each average; Thus, in each run, the sinter taken as a whole was disintegrated and sampled for the measurement of median diameter, specific surface area, initial capacity, and capacity drop after 15 cycles. The median diameter of each production lot of sinter was controlled by varying the forming pressure after repeated trial and error.

측정은 다양한 부류의 소결물의 중간값 직경에 대해 수행되었다: 15 ㎛ (형성 압력 700 ㎏/㎠; 생성물 밀도 1.4 g/㏄); 5 ㎛ (형성 압력 150 ㎏/㎠; 생성물 밀도 1.2 g/㏄); 25 ㎛ (형성 압력 1.6 톤/㎠; 생성물 밀도 2.3 g/㏄). 측정 결과들은 표 9a 및 9b에 기재한다.Measurements were performed on median diameters of various classes of sintered products: 15 μm (forming pressure 700 kg / cm 2; product density 1.4 g / dl); 5 μm (forming pressure 150 kg / cm 2; product density 1.2 g / dl); 25 μm (forming pressure 1.6 ton / cm 2; product density 2.3 g / dl). The measurement results are shown in Tables 9a and 9b.

15 ㎛ 정도의 소결물 중간값 직경 (형성 압력 700 ㎏/㎠; 생성물 밀도 1.4 g/㏄)Median diameter of sintered material of about 15 μm (forming pressure 700 kg / cm 2; product density 1.4 g / kPa) 공기의 표면 속도, m/분Surface speed of air, m / min 00 0.50.5 2020 7070 150150 200200 D50, ㎛D 50 , μm 18.318.3 17.217.2 15.515.5 14.714.7 13.613.6 10.610.6 DS, ㎛D S , μm 13.513.5 8.198.19 4.84.8 3.93.9 2.772.77 1.651.65 R (= D50/DS)R (= D 50 / D S ) 1.351.35 2.22.2 3.223.22 3.773.77 4.94.9 6.46.4 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 125125 160160 167167 169169 171171 173173 15 사이클 후의 커패시티 저하, mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 2222 1717 44 77 1616 2424

5 ㎛ 또는 25 ㎛ 정도의 소결물 중간값 직경Median diameter of sintered material of about 5 μm or 25 μm 공기의 표면 속도, m/분Surface speed of air, m / min 55 22 D50, ㎛D 50 , μm 5.45.4 26.726.7 DS, ㎛D S , μm 1.451.45 8.348.34 R (= D50/DS)R (= D 50 / D S ) 3.73.7 3.23.2 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 178178 164164 15 사이클 후의 커패시티 저하, mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 88 33

실시예 5에서, 모든 소결물 시료들은, 250 m/분의 표면 공기 속도에서 제조된 15 ㎛의 중간값 직경을 가지는 하나를 제외하고는, 1차 입자들을 닮은 외관을 가졌다. 따라서 비표면적 직경은 실질적으로 중간값 직경과 동일해야 하였으며, 따라서 R은 1에 가까운 값인 것으로 가정되었다. 그러나 실제로는, 적절한 R 값은 2.1 - 4.9의 범위이었다. 이러한 현상을 설명하는 어떠한 확실한 이유도 도출할 수가 없다.In Example 5, all of the sintered samples had an appearance resembling primary particles, except for one with a median diameter of 15 μm made at a surface air velocity of 250 m / min. Therefore, the specific surface area diameter had to be substantially equal to the median diameter, so R was assumed to be close to one. In practice, however, appropriate R values ranged from 2.1-4.9. No definite reason for explaining this phenomenon can be derived.

실시예 6Example 6

Ni, Co, Al, Mg 및 Li의 수산화물들을 각 원소들 사이의 원자 개수 비율이 0.90 : 0.08 : 0.05 : 0.01 : 1 이 되도록 하는 비율로 혼합하였다. 이런 혼합물 두가지를 직사각형 평행육면체 (6 X 6 X 15㎜) 로 500 ㎏/㎠의 압력에서 형태화시키고, 830℃에서 24시간 동안 두가지 다른 조건 하에 산소를 공급하면서 소결시켰다. 수산화 니켈은 1.27 g/㏄의 타진 밀도 및 7 : 3의 α-상 대 β-상의 비율을 가졌으며, 그리고 수산화 코발트는 0.95 g/㏄의 타진 밀도를 가졌다.The hydroxides of Ni, Co, Al, Mg, and Li were mixed at a ratio such that the atomic number ratio between the elements was 0.90: 0.08: 0.05: 0.01: 1. Two of these mixtures were shaped into rectangular parallelepipeds (6 × 6 × 15 mm) at a pressure of 500 kg / cm 2 and sintered at 830 ° C. under oxygen for two hours under two different conditions. Nickel hydroxide had a tasine density of 1.27 g / dL and a ratio of α- to β-phase of 7: 3, and cobalt hydroxide had a tasine density of 0.95 g / dL.

조건 1Condition 1 조건 2Condition 2 패킹 베드 높이Packing bed height 약 350 ㎜(50 ㎜Φ)About 350 mm (50 mm Φ) 약 50 ㎜(50 ㎜Φ)About 50 mm (50 mm Φ) 표면 속도Surface speed 4 m/분4 m / min 0.2 m/분0.2 m / min 활물질Active material 중간값 직경Median diameter 5.25.2 0.70.7 입자 외관Particle appearance 2차Secondary 2차Secondary RR 3.463.46 3.813.81 초기 커패시티, mAh/gInitial Capacity, mAh / g 159159 172172 15 사이클 후의 커패시티 저하,mAh/gCapacity drop after 15 cycles, mAh / g 66 99

실시예 7Example 7

공침전된 수산화물 (원자 개수 비율 Ni:Co = 0.8:0.2; 타진 밀도 = 0.76; α-상 대 β-상의 비율 = 4:6), 복합 산화물 (B2O3·Al2O3) 및 수산화 리튬의 분말들을 (Ni+Co), (B+Al) 및 Li의 원자원자 개수 비율이 0.97 : 0.03 : 1 이 되도록 하는 비율로 혼합하였다. 혼합물을 그 형상들로 형태화시키고, 850℃에서 24시간 동안, 산소를 7 ㎏/㎠의 압력 및 3 m/분의 표면 속도로 공급하면서 소결하였으며; 그 결과, 활물질을 제조하였는데, R 값이 4.3 (D50/Ds= 11.7㎛/2.72㎛)이고 초기 커패시티가 168 mAh/g 이었으며, 이것은 15 사이클 후에 3 mAh/g 만큼 저하하였다.Co-precipitated hydroxides (atomic number ratio Ni: Co = 0.8: 0.2; perine density = 0.76; ratio of α-phase to β-phase = 4: 6), complex oxides (B 2 O 3 · Al 2 O 3 ) and hydroxide Powders of lithium were mixed at a ratio such that the atomic number ratio of (Ni + Co), (B + Al) and Li was 0.97: 0.03: 1. The mixture was shaped into its shapes and sintered at 850 ° C. for 24 hours, feeding oxygen at a pressure of 7 kg / cm 2 and a surface speed of 3 m / min; As a result, an active material was prepared, with an R value of 4.3 (D 50 / D s = 11.7 μm / 2.72 μm) and an initial capacity of 168 mAh / g, which was reduced by 3 mAh / g after 15 cycles.

실시예 8Example 8

Li 공급원인 수산화 리튬 (LiOH·H2O) 분말 및 전이금속 공급원인 공침전된 수산화물 분말 (타진 밀도 0.96 ㏄/g, α-상 대 β-상의 비율 = 3:7, 원자 개수 비율 Ni 대 Co = 85:15)를 Li 대 (Ni+Co)의 원자 개수 비율이 1 : 1 이 되도록 하는 비율로 무게를 재고 두가지 분말을 혼합하였다. 그런 다음, 혼합 분말들을 거의 구형 형상 (5 ㎜Φ)으로 형태화시키고, 약 2 ㎏의 무게로 금속 니켈제 반응 용기의 바닥에 있는 산화 니켈 다공성 플레이트 상에 패킹하였는데; 패킹 높이는 7.5 ㎝이었다.Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O) powder as a Li source and co-precipitated hydroxide powder as a transition metal source (sine density 0.96 ㏄ / g, ratio of α-to β-phase = 3: 7, atomic number ratio Ni to Co 85:15) was weighed at a ratio such that the ratio of Li to (Ni + Co) was 1: 1, and the two powders were mixed. The mixed powders were then shaped into a nearly spherical shape (5 mmΦ) and packed on a nickel oxide porous plate at the bottom of the metal nickel reaction vessel at a weight of about 2 kg; The packing height was 7.5 cm.

패킹된 구상체들을 750℃에서 10시간 동안 소결하였으며, 산소는 단면적을 곱한 표면 속도로 계산되는 흐름 속도 (L/분)으로 공급되었다. 소결 후에, 소결물의 부위들을 형상 부분들로 패킹된 베드의 위치 A, E 및 I로부터 시료채집하고 (도 3 참조), 그리고 각각의 시료채집된 부위는 -150 메쉬의 입자로 파쇄하였다. 결과는 표 11에 기재한다.The packed spheres were sintered at 750 ° C. for 10 hours, and oxygen was supplied at a flow rate (L / min) calculated as the surface velocity multiplied by the cross sectional area. After sintering, the parts of the sinter were sampled from positions A, E and I of the bed packed into the shape parts (see FIG. 3), and each sampled site was broken into particles of -150 mesh. The results are shown in Table 11.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 시료채집 위치Sampling location 평균 표면 속도, m/분Average surface speed, m / min 0.30.3 0.50.5 55 3030 AA 131-21131-21 160-13160-13 172-11172-11 183-9183-9 EE 147-17147-17 174-10174-10 186-5186-5 191-5191-5 II 109-16109-16 153-9153-9 169-6169-6 182-5182-5

각 시료 빈도 내에서, 초기 커패시티의 차이는 0.5 m/분 및 그 이상의 표면 속도들에서 평균적으로 ±4% 내지 ±7%의 범위이었다. 0.3 m/분에서 어떠한 향상이 달성되었지만, 전지 특성은 만족스럽지 않았으며; 따라서, 표면 속도는 적어도 0.5 m/분이어야 한다.Within each sample frequency, the difference in initial capacity ranged from ± 4% to ± 7% on average at surface speeds of 0.5 m / min and higher. Any improvement was achieved at 0.3 m / min, but the battery characteristics were not satisfactory; Therefore, the surface velocity should be at least 0.5 m / min.

소결이 끝나면, 형상 부분들의 패킹 높이는 약 5 ㎝로 저하되었는데; 그렇지만, 베드 정점의 수준 차이는 5 ㎜ 이내였으며 소결된 형상들은 구상체로 남아있었다. 배기구 바로 아래에서 공급된 산소의 채널링 (channeling)으로 인한 베드 상부의 함몰과 같은 비정상적인 사건들은 없었다. 니켈 용기의 내부 표면은 약간 검은 색으로 변했지만, 어떠한 부스러기 또는 점착도 발생하지 않았다. 각 생산 로트의 여러 부분들을 분말 X-선 회절로 검사하였으며 어떠한 이물질이나 2차상은 검출되지 않았다. 니켈 용기의 내부 측면 표면 및 형상 부분들 사이의 최대 클리어런스(clearance)는 위치 G에서 2 ㎜이었다.At the end of the sintering, the packing height of the shaped parts was lowered to about 5 cm; However, the level difference between the bed tops was within 5 mm and the sintered shapes remained spherical. There were no abnormal events such as sinking the top of the bed due to the channeling of the oxygen supplied just below the vent. The inner surface of the nickel container turned slightly black, but no debris or sticking occurred. Several parts of each production lot were examined by powder X-ray diffraction and no foreign matter or secondary phase was detected. The maximum clearance between the inner lateral surface and the shaped portions of the nickel container was 2 mm at position G.

실시예 9Example 9

소결 대기의 가압을 제공하기 위하여, 소결로를 가압 용기 내에 설치하고, 진공 펌프로써 공기 대기를 배기시킨 후에, 산소를 공급하여 특정 내부 압력을 설정하였다. 이들 변경들 이외에는, 반응 용기, 형상 부분 및 그들의 패킹을 포함하여 실시예 1에서와 동일한 조건하에 실험을 수행하였다. 산소를 5 m/분의 평균 표면 속도를 제공하도록 내부 압력보다 더높은 값으로 설정된 주요 압력으로 공급하였다. 이런 경우에 속도는 가압 산소에 대해 실제로 측정된 값의 것이 아니라, 용기의 단면적에 의해 나누어진 흐름 조절기를 통한 흐름 (L/분)이었다. 공급된 산소는 순환하는 것이 아니라, 단순히 공기 대기 중으로 방출하였다.In order to provide pressurization of the sintering atmosphere, a sintering furnace was installed in a pressure vessel, and after evacuating the air atmosphere with a vacuum pump, oxygen was supplied to set a specific internal pressure. In addition to these modifications, the experiment was performed under the same conditions as in Example 1, including the reaction vessel, the shape portions, and their packing. Oxygen was fed at the main pressure set to a value higher than the internal pressure to give an average surface velocity of 5 m / min. In this case the velocity was not the value actually measured for the pressurized oxygen, but the flow through the flow regulator (L / min) divided by the cross-sectional area of the vessel. The oxygen supplied was not circulated but simply released into the air atmosphere.

소결 조작은 750℃에서 10 시간 동안 0.5 내지 15 ㎏/㎠에서 가변적인 퍼니스 내부 압력 (㎏/㎠ 게이지)으로써 수행되었으며, 수득된 시료들을 사용하여 전지 커패시티의 평가를 위한 코인형 전지를 제조하였다. 결과는 표 12에 기재한다.The sintering operation was performed with a furnace internal pressure (kg / cm 2 gauge) variable at 0.5 to 15 kg / cm 2 for 10 hours at 750 ° C., using the obtained samples to prepare a coin-type cell for evaluation of cell capacity. . The results are shown in Table 12.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 시료채집 위치Sampling location 퍼니스 내압, ㎏/㎠ 게이지Furnace withstand pressure, kg / ㎠ gauge 0.50.5 22 55 1515 AA 174-9174-9 183-7183-7 190-5190-5 196-4196-4 EE 189-8189-8 191-6191-6 195-4195-4 203-3203-3 II 172-6172-6 179-5179-5 187-5187-5 195-4195-4

동일한 시험을, 소결 조건을 900℃ X 10 시간으로 변경하여 수행하였다. 결과는 표 13에 기재한다.The same test was performed by changing the sintering conditions to 900 ° C. × 10 hours. The results are shown in Table 13.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 시료채집 위치Sampling location 퍼니스 내압, ㎏/㎠ 게이지Furnace withstand pressure, kg / ㎠ gauge 0.50.5 22 55 1515 AA 169-9169-9 174-8174-8 182-4182-4 188-4188-4 EE 172-7172-7 179-7179-7 185-5185-5 191-4191-4 II 170-8170-8 180-7180-7 187-4187-4 190-3190-3

심지어 소결을 가압 조건하에서 수행할 때에도, 결과는 실시예 1에서와 동일하였다. 니켈 용기의 내부 표면은 완전히 검은 표피로 덮여 있었지만, 부스러기나 균열과 같은 곤란한 것들은 발생하지 않았다. 각각의 시료 빈도 내에서, 초기 커패시티의 차이는 ±4 내지 ±6%의 범위 이내였다.Even when sintering was carried out under pressurized conditions, the result was the same as in Example 1. The inner surface of the nickel container was completely covered with a black skin but no difficulties such as debris or cracks occurred. Within each sample frequency, the difference in initial capacity was in the range of ± 4 to ± 6%.

실시예 10Example 10

실시예 8 및 9에서, 형상 부분의 패킹된 베드의 상부 영역에서 취해진 시료들은 사이클 특성이 차라리 낮았다. 이러한 상황에 대처하기 위하여, 도 2에 기재된 유형의 하방식 소결로 8을 사용하여 산화성 기체가 소결로 8의 상부에서 공급되어 패킹 베드 6 및 다공성 플레이트 5를 통과하여 공기 대기로 배기되도록 하였다. 기체 누출을 방지하기 위하여, 소결로의 조인트 및 다른 누출 부위들을 밀봉하였으며; 소결을 가압하에 수행하고자 하였을 때, 소결로를 실시예 9에서와 같은 가압 용기 내에 설치하였다.In Examples 8 and 9, samples taken in the upper region of the packed bed of the shaped portion were rather low in cycle characteristics. In order to cope with this situation, a lower sintering furnace 8 of the type described in FIG. 2 was used to allow oxidizing gas to be fed from the top of the sintering furnace 8 and passed through the packing bed 6 and the porous plate 5 to the air atmosphere. To prevent gas leakage, the joints and other leaking sites of the sintering furnace were sealed; When sintering was to be performed under pressure, a sintering furnace was installed in the same pressurized vessel as in Example 9.

소결 온도 (720℃ 및 875℃)를 사용하고; 소결 시간을 10 시간으로 고정하였다. 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하의 평가 결과들은 표 14에 기재한다.Sintering temperatures (720 ° C. and 875 ° C.) are used; The sintering time was fixed at 10 hours. The evaluation results of the initial capacity and the capacity drop after 15 cycles are shown in Table 14.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 소결 온도, ℃Sintering temperature, ℃ 720720 875875 퍼니스 내압, ㎏/㎠Furnace Withstand Pressure, ㎏ / ㎠ 0.10.1 33 7.57.5 55 평균 표면 속도, m/분Average surface speed, m / min 1010 77 55 1010 시료채집위치Sample Collection Location AA 173-6173-6 186-4186-4 194-3194-3 197-3197-3 EE 188-5188-5 192-4192-4 205-3205-3 198-3198-3 II 177-7177-7 187-6187-6 197-4197-4 195-4195-4

실시예 11Example 11

Ni 및 Co의 복합 산화물을 함유하는 리튬은 현재 리튬 이차전지에서 양전극 물질로서 사용되고 있다. 실시예 11에서는, 예를들면 수산화 니켈/옥시수산화 망간, 수산화 니켈/수산화 망간, 및 수산화 니켈/사수산화 삼코발트/산화 붕소의 조합들을 채용함으로써 코발트 이외의 다른 원소와 니켈의 조합을 선택하였다. 이들 출발 물질들의 형상 부분들을 여러 가지 온도, 시간, 내부 압력 및 표면 속도에서 소결하였으며 (표 15 참조); 수득된 시료들을 사용하여 코인형 전지를 제조하고 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하에 대한 평가를 수행하였다. 그 결과는 표 15에 기재한다.Lithium containing a composite oxide of Ni and Co is currently used as a positive electrode material in lithium secondary batteries. In Example 11, a combination of nickel and other elements other than cobalt was selected, for example, by employing combinations of nickel hydroxide / manganese hydroxide, nickel hydroxide / manganese hydroxide, and nickel hydroxide / tricobalt tetrahydrate / boron oxide. Shaped portions of these starting materials were sintered at various temperatures, times, internal pressures and surface velocities (see Table 15); Coin-type cells were prepared using the obtained samples and subjected to an evaluation for initial capacity and capacity reduction after 15 cycles. The results are shown in Table 15.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 출발 물질의 조성, 몰%Composition of starting material, mol% Ni Mn95 5Ni Mn95 5 Ni Mg98 2Ni Mg98 2 Ni Co B79 20 1Ni Co B79 20 1 소결 온도 (℃) 및 시간 (h)Sintering Temperature (℃) and Time (h) 800X10800X10 750X5750x5 850X15850 X 15 퍼니스 내압 (㎏㎠) 및평균 표면 속도 (m/분)Furnace Withstand Pressure (kg㎠) and Average Surface Speed (m / min) 0.5X30.5X3 2.5X1.52.5X1.5 7X57X5 시료채집위치Sample Collection Location AA 157-11157-11 168-12168-12 183-6183-6 EE 160-8160-8 172-9172-9 190-4190-4 II 153-8153-8 167-11167-11 179-4179-4

실시예 12Example 12

실시예 8 - 11에서, 5 ㎜의 직경을 갖는 구상체를 소결하였다. 실시예 12에서, 소결될 형상 부분들을 로울 브리켓터에 의해 형성되는 크기 5 ㎜ X 20 ㎜ X 1 ㎜의 작은 조각이나 또는 직경 4 ㎜로 압출되는 스트랜드로 변화시켰다. 이들 부분들을, 실시예 1에서와 동일한 조성 및 장비를 사용하여 소결하였지만, 평균 표면 속도는 3 m/분이고 소결 온도 및 시간은 각각 750℃ 및 7 시간이었다. 소결된 시료를 사용하여, 전지들을 제조하고 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하에 대한 평가를 수행하였다. 결과는 표 16에 기재한다.In Examples 8-11, spherical bodies having a diameter of 5 mm were sintered. In Example 12, the shaped parts to be sintered were transformed into small pieces of size 5 mm X 20 mm X 1 mm or strands extruded into a diameter of 4 mm formed by a roll briquette. These parts were sintered using the same composition and equipment as in Example 1, but the average surface speed was 3 m / min and the sintering temperature and time were 750 ° C. and 7 hours, respectively. Using the sintered samples, the cells were prepared and evaluated for initial capacity and capacity drop after 15 cycles. The results are shown in Table 16.

초기 커패시티 (mAh/g) 및 15 사이클 후의 저하Initial Capacity (mAh / g) and Decrease After 15 Cycles 형상화된부분Shaped part 장 치크기 및 형상Intestinal tooth size and geometry 로울 브리켓터5㎜WX20㎜LX1㎜T Roll Briquette 5mm W X20mm L X1mm T 압출기4 ㎜Φ스트랜드Extruder 4 mm Φ strand 시료채집위치Sample Collection Location AA 167-11167-11 170-8170-8 EE 179-8179-8 176-7176-7 II 162-9162-9 168-7168-7

실시예 13Example 13

Ni을 기본 전이 금속으로서 사용하는 경우, 산소는 적절하게는 출발 분말 혼합물의 형상 부분들로 패킹된 베드 내로 공급하는데; 그러나 경우에 따라서, 산소 이외의 화학종들을 공급될 기체 내에 포함시킬 수도 있다. 이런 경우를 시험하기 위해서, Ni 및 Co를 70:30의 몰비로 공침전시켜 수산화물 분말을 형성시키고, 이것을 LiOH·H2O의 분말과 혼합하고, 이어서 형상 부분 (10 ㎜Φ X 5 ㎜T)로 압착 형성시키고 700℃에서 15시간 동안 소결하였다. 공기를 형상 부분들의 베드 내로 공기 펌프를 이용하여 10 m/분의 표면 속도로 공급하였다. 소결된 시료를 사용하여, 전지를 제조하고 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하에 대한 측정을 수행하였다. 결과는 표 17에 기재한다.When Ni is used as the base transition metal, oxygen is fed into the bed suitably packed into the shape portions of the starting powder mixture; However, in some cases, species other than oxygen may be included in the gas to be supplied. To test this case, Ni and Co were co-precipitated at a molar ratio of 70:30 to form a hydroxide powder, which was mixed with a powder of LiOH.H 2 O, followed by a shaped portion (10 mmΦ X 5 mmT). Press formed and sintered at 700 ℃ for 15 hours. Air was fed into the bed of shaped portions at a surface speed of 10 m / min using an air pump. Using the sintered samples, the cells were prepared and measurements were taken for initial capacity and capacity drop after 15 cycles. The results are shown in Table 17.

초기 커패시티 및 15 사이클 후의 커패시티 저하Initial capacity and capacity degradation after 15 cycles 시료채집 위치Sampling location AA 162-5162-5 EE 166-4166-4 II 159-5159-5

실시예 14Example 14

실시예 8의 절차를 반복하였지만, 소결로의 크기를 증가시켜 전지 특성에서의 증가된 변동의 발현에 대해 체크하였다.The procedure of Example 8 was repeated but the size of the sintering furnace was increased to check for expression of increased variation in cell characteristics.

조건 1 조건 2Condition 1 condition 2

소결로 직경 1000 ㎜ 500 ㎜Sintering furnace diameter 1000 mm 500 mm

패킹 높이 200 ㎜ 600 ㎜Packing height 200 mm 600 mm

표면 속도 5 m/분 25 m/분Surface speed 5 m / min 25 m / min

시료채집 위치A 176-10 180-11Sampling position A 176-10 180-11

B 184-7 187-7B 184-7 187-7

C 171-9 184-9C 171-9 184-9

명백하게도, 실시예 8의 것에 필적하는 전지 특성들이 소결로의 여러 위치에서 어떠한 실질적인 변동없이 재현되었다. 따라서, 본 발명의 방법은, 종래의 기술에서 다른 방법으로는 발생할 수 있는 전지 특성상의 바라지 않는 변동이라는 침해를 받지 않고 공업적으로 확장된 규모로 바라는 활물질을 생산할 수 있게 해준다는 것이 명백하다.Clearly, cell characteristics comparable to that of Example 8 were reproduced without any substantial variation in the various locations of the sintering furnace. Thus, it is evident that the method of the present invention enables the production of the desired active material on an industrially scaled scale, without being compromised by unwanted variations in battery characteristics that would otherwise occur in the prior art.

앞 부분에서 기술한 바처럼, 본 발명은 양전극 활물질로서 리튬-니켈 기재 복합 산화물을, 수산화 니켈 분말을 리튬 화합물의 분말과 혼합하고, 혼합 분말을 형상 부분으로 형성시키고 형성화된 부분을 소결함으로서 생산할 수 있는 방법을 제공하는데; 이 방법은 출발 물질로서 사용되는 수산화 니켈의 분말 특성 및 그의 결정 구조를 제어하기 위하여, 수산화 니켈 합성을 위한 pH, 온도 및 다른 공정 계수들을, 5 - 30 ㎛ 범위의 평균 직경 및 1.5 - 6 범위의 D50/DS비율 R을 갖는 활물질 분말을 수득하도록 조절함을 특징으로 하며; 따라서, 본 발명의 방법은 높은 초기 커패시티 및 15 사이클 후의 작은 커패시티 저하로 예시되는 탁월한 전지 특성을 가지는 양전극 활물질을 제공한다.As described in the previous section, the present invention provides a lithium-nickel based composite oxide as a positive electrode active material by mixing nickel hydroxide powder with a powder of a lithium compound, forming the mixed powder into a shape portion and sintering the formed portion. It provides a way to; In order to control the powder properties of the nickel hydroxide used as starting material and its crystal structure, this method uses the pH, temperature and other process coefficients for the synthesis of nickel hydroxide in the range of 5-30 μm in average diameter and in the range of 1.5-6. And adjust to obtain an active material powder having a D 50 / D S ratio R; Thus, the method of the present invention provides a positive electrode active material having excellent cell properties exemplified by high initial capacity and small capacity drop after 15 cycles.

본 발명의 또다른 관점으로서, 출발 물질의 혼합 분말은 밀도가 증가된 형상체로서 형태화되며 형상 부분으로써 패킹된 베드는 일정 수치 보다 더높은 흐름 속도로 그 베드를 강제로 통과하는 산소-함유 기체로써 소결되며; 따라서, 심지어 증가된 량의 분말이 소결되어야 할 때에도, 균질한 반응이 반응 용기의 모든 부분에서 분말의 비산 (scattering) 및 산소-함유 기체의 수로형성 (channelling)이 없이 발생할 수 있으며, 이에 의해 탁월한 전지 특성을 가지는 리튬 복합 산화물을 양전극 활물질로서 공업적인 규모로 유리하게 합성할 수 있음을 보장한다.In another aspect of the present invention, the mixed powder of starting material is shaped as a densely increased shape and the bed packed as part of the shape is an oxygen-containing gas that is forced through the bed at a higher flow rate than a certain value. Sintered; Thus, even when an increased amount of powder has to be sintered, a homogeneous reaction can occur without scattering of the powder and channeling of the oxygen-containing gas in all parts of the reaction vessel, thereby providing an excellent It is ensured that lithium composite oxides having battery characteristics can be advantageously synthesized on an industrial scale as a positive electrode active material.

Claims (13)

니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물을 하기:Co-precipitates of hydroxides of nickel or nickel with at least one other element are as follows: 반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시키며, 액체내의 반응 생성물의 슬러리는 반응 용기로부터 연속적으로 회수되거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or less, and the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently; 슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And 케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거하는 단계들을 통해 제조되는 것을 포함하는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질의 제조 방법.A method of producing a starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, comprising the step of washing the cake or paste to remove unwanted components. 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물 중의 어느 하나이며, 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성된 결정상을 가지며, 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도를 가지고 있는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질.Any one of a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel and at least one other element, having a crystal phase composed of at least one alpha- and beta-phase nickel hydroxide, and having a percussion density of 0.6-1.4 g / ㏄, Starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery. 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 1종의 다른 원소의 공침전물 중의 어느 하나이며, 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성된 결정상을 가지며, 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도를 가지고 있는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질에 있어서, 이 출발 물질이 하기:Any one of a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel and at least one other element, having a crystal phase composed of at least one alpha- and beta-phase nickel hydroxide, and having a percussion density of 0.6-1.4 g / ㏄, In the starting material for synthesizing the positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, the starting material is: 반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시키며, 액체내의 반응 생성물의 슬러리는 반응 용기로부터 연속적으로 회수되거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or less, and the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently; 슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And 케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거하는 단계를 통해 제조되는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질 합성용 출발 물질의 제조 방법.A method of preparing a starting material for synthesizing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, which is prepared by washing a cake or a paste to remove unwanted components. 리튬 화합물과 전이 금속 기재 화합물이나 또는 리튬 화합물과 전이금속 기재 화합물의 공침전물의 혼합 분말, 또는 전술한 혼합 분말들과 전술한 공침전물이나 또는 리튬 및 적어도 1종의 전이금속을 기재로 하는 공침전물들의 혼합물 중의 어느 하나를 형상 부분으로 형태화시키고, 이 형상 부분을 소결하는 단계들에 의하여 제조되고, 산화성 기체는 이 형상 부분으로 패킹된 베드를 통과하는, 양전극 활물질의 제조 방법.A mixed powder of a lithium compound and a transition metal based compound or a coprecipitate of a lithium compound and a transition metal based compound, or the above-mentioned mixed powders and the aforementioned coprecipitate or a coprecipitation based on lithium and at least one transition metal Forming any one of the mixtures of these mixtures and sintering the shaped portions, and the oxidizing gas is passed through a bed packed with the shaped portions. 제 4 항에 있어서, 형상 부분들은, 베드 내의 대기가 가압되는 그러한 조건 하에서, 형상 부분의 베드를 강제로 통과되는 산화성 기체로써 소결됨을 특징으로 하는, 양전극 활물질의 제조 방법.5. The method of claim 4, wherein the shaped portions are sintered with an oxidizing gas that is forced through the bed of the shaped portion under such conditions that the atmosphere in the bed is pressurized. 제 4 또는 5 항에 있어서, 전술한 반응 용기에서 패킹된 형상 부분들과 접촉하게 될 반응 용기의 적어도 내부 지역만은 금속 니켈, 고니켈 합금, 니켈 화합물 또는 상술한 세가지 물질 중 적어도 두가지의 조합으로 만들어지거나 또는 다른 방식으로는 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가지고 있는 금속 니켈 또는 고니켈 합금로 만들어지거나, 또는 금속 니켈 또는 고니켈 합금 및 니켈 화합물을 포함하는 복합 물질로 만들어지며, 전술한 복합 물질은 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가짐을 특징으로 하는 양전극 활물질의 제조 방법.6. The method according to claim 4 or 5, wherein only at least the inner region of the reaction vessel to be brought into contact with the packed shape portions in the above-described reaction vessel is made of metal nickel, high nickel alloy, nickel compound or a combination of at least two of the three materials described above. The composite material described above, or made of metal nickel or high nickel alloy having an oxide film formed on its surface or otherwise, or made of a composite material comprising a metal nickel or high nickel alloy and a nickel compound, Silver has an oxide film formed on the surface, The manufacturing method of the positive electrode active material characterized by the above-mentioned. LiaNibMcOd(식중, 0.95≤a≤1.05; b+c=1; 0c0.4; d≒2; M은 Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y 및 란탄계원소로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 원소임) 으로 표현되는 화학 조성물을 가지며, 그리고 평균 직경 (D50)가 5 - 30 ㎛이고 R = D50/DS[DS는 ρ(g/㎝3)가 피크노메터로 측정된 비중이고 S (m2/g)가 BET 비표면적일 때 식 DS=6/ρ·S로 주어지는 비표면적 직경임] 가 1.5 - 6의 범위인, 비수성계 이차 전지에서 사용을 위한 양전극 활물질.Li a Ni b M c O d (wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.05; b + c = 1; 0c0.4; d ≒ 2; M is Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu , In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y, and lanthanum-based elements) Having a chemical composition represented by, and having an average diameter (D 50 ) of 5-30 μm, R = D 50 / D S [D S is the specific gravity of ρ (g / cm 3 ) measured by the peak nom and S ( m 2 / g) is the specific surface area diameter given by the formula D S = 6 / ρ · S when the BET specific surface area is in the range of 1.5-6, positive electrode active material for use in non-aqueous secondary batteries. 제 7 항에 있어서, 150 mAh/g 의 초기 커패시티를 가지며 15 사이클 후에 18 mAh/g 이하의 커패시티 저하를 겪는 양전극 활물질.8. The positive electrode active material of claim 7, wherein the positive electrode active material has an initial capacity of 150 mAh / g and experiences a capacity drop of 18 mAh / g or less after 15 cycles. 분말 원료 물질을 리튬 화합물 분말과 혼합하여 혼합 분말을 수득하고, 여기서 전술한 분말 원료 물질은 니켈의 수산화물 또는 니켈과 적어도 하나의 다른 원소의 공침전물 중의 어느 하나이며, 결정상은 적어도 하나의 알파- 및 베타-상 수산화 니켈로 구성되며 이것은 0.6 - 1.4 g/㏄의 타진 밀도를 가짐,The powder raw material is mixed with the lithium compound powder to obtain a mixed powder, wherein the above-described powder raw material is either a hydroxide of nickel or a co-precipitate of nickel with at least one other element, and the crystalline phase is at least one alpha- and Consisting of beta-phase nickel hydroxide, which has a tasine density of 0.6-1.4 g / ㏄, 결과된 혼합 분말을 형상 부분으로 형태화시키고,The resulting mixed powder is shaped into shape parts, 반응기를 전술한 형상 부분으로써 패킹하여 그의 패킹된 베드를 반응기 내에 제공하고,Packing the reactor with the above-described shaped parts to provide a packed bed thereof in the reactor, 형상 부분을, 패킹된 베드를 통과하는 산화성 기체로써 소결하여, 이에의해 원료 물질의 소결 생성물을 수득하고, 및Sintering the shaped portion with an oxidizing gas passing through the packed bed, thereby obtaining a sintered product of the raw material, and 소결 생성물을, 비수성계 이차 전지에서 사용하기 위한 양전극 활물질인 최종 분말 물질로 붕해시키는 단계로 구성되며,Disintegrating the sintered product into a final powder material which is a positive electrode active material for use in a non-aqueous secondary battery, 전술한 비수성계 이차 전지에서 사용하기 위한 양전극 활물질은 LiaNibMcOd(식중, 0.95≤a≤1.05; b+c=1; 0c0.4; d≒2; M은 Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y 및 란탄계원소로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 원소임) 으로 표현되는 화학 조성물을 가지며, 그리고 평균 직경 (D50)가 5 - 30 ㎛이고 R = D50/DS[DS는 ρ(g/㎝3)가 피크노메터로 측정된 비중이고 S (m2/g)가 BET 비표면적일 때 식 DS=6/ρ·S로 주어지는 비표면적 직경임] 가 1.5 - 6의 범위인, 비수성계 이차 전지용 양전극 활물질의 제조 방법.The positive electrode active material for use in the aforementioned non-aqueous secondary battery is Li a Ni b M c O d (wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.05; b + c = 1; 0c0.4; d ≒ 2; M is Co, Mn, Fe, V, Ti, Al, Sn, Zn, Cu, In, Ga, Si, Ge, Sb, B, P, K, Na, Mg, Ca, Ba, Sr, W, Mo, Nb, Ta, Y and Has a chemical composition represented by at least one element selected from the group consisting of lanthanides, and has an average diameter (D 50 ) of 5-30 μm and R = D 50 / D S [D S is ρ (g / cm 3 ) is the specific gravity measured by the peak nom and S (m 2 / g) is the specific surface area given by the formula D S = 6 / ρ · S when S (m 2 / g) is the BET specific surface area]. Method for producing a positive electrode active material for a secondary battery. 제 9 항에 있어서, 전술한 최종 분말 물질을 사용하여 제조된 비수성계 이차 전지는 적어도 150 mAh/g 의 초기 커패시티를 가지며 15 사이클 후에 18 mAh/g 이하의 커패시티 저하를 겪는, 비수성 이차 전지용 양전극 활물질의 제조 방법.10. The non-aqueous secondary battery of claim 9, wherein the non-aqueous secondary battery produced using the final powder material described above has an initial capacity of at least 150 mAh / g and experiences a capacity drop of 18 mAh / g or less after 15 cycles. Method for producing a positive electrode active material for batteries. 제 9 또는 10 항에 있어서, 전술한 분말 원료 물질이 하기:The method of claim 9 or 10, wherein the aforementioned powder raw material is: 반응 용기에 알칼리 및 금속염의 수용액을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하고 반응을 6.5 - 11의 pH에서 그리고 90℃ 이하의 온도에서 수행시키며, 액체내의 반응 생성물의 슬러리는 반응 용기로부터 연속적으로 회수되거나 또는 이 슬러리의 일부를 간헐적으로 회수하며;The reaction vessel is continuously or intermittently supplied with an aqueous solution of alkali and metal salts and the reaction is carried out at a pH of 6.5-11 and at a temperature of 90 ° C. or less, and the slurry of the reaction product in the liquid is continuously recovered from the reaction vessel or Part of the slurry is recovered intermittently; 슬러리 상태의 고형 반응 생성물을 액체 구성분으로부터 분리하여 케이크 또는 페이스트를 형성시키고; 및Separating the solid reaction product in the slurry state from the liquid component to form a cake or paste; And 케이크 또는 페이스트를 세척하여 원하지 않는 구성분을 제거하는 단계들을 통해 제조되는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법.A method of manufacturing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery, which is prepared by washing a cake or a paste to remove unwanted components. 제 9 또는 10항에 있어서, 전술한 형상 부분들은, 베드 내의 대기가 가압되는 그러한 조건 하에서, 형상 부분들의 베드를 강제로 통과되는 산화성 기체로써 소결되는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법.The method according to claim 9 or 10, wherein the aforementioned shaped portions are sintered with an oxidizing gas that is forced through the bed of shaped portions under such conditions that the atmosphere in the bed is pressurized. 제 9 또는 10 항에 있어서, 전술한 반응 용기에서 패킹된 형상 부분들과 접촉하게 될 반응 용기의 적어도 내부 지역만은 금속 니켈, 고니켈 합금, 니켈 화합물 또는 상술한 세가지 물질 중 적어도 두가지의 조합으로 만들어지거나 또는 다른 방식으로는 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가지고 있는 금속 니켈 또는 고니켈 합금로 만들어지거나, 또는 금속 니켈 또는 고니켈 합금 및 니켈 화합물을 포함하는 복합 물질로 만들어지며, 전술한 복합 물질은 그 표면 상에 형성된 산화물 필름을 가짐을 특징으로 하는, 비수성계 이차전지용 양전극 활물질의 제조 방법.The method according to claim 9 or 10, wherein only at least an inner region of the reaction vessel to be brought into contact with the packed shape portions in the above-described reaction vessel is made of metal nickel, high nickel alloy, nickel compound or a combination of at least two of the three materials described above. The composite material described above, or made of metal nickel or high nickel alloy having an oxide film formed on its surface or otherwise, or made of a composite material comprising a metal nickel or high nickel alloy and a nickel compound, The manufacturing method of the positive electrode active material for nonaqueous secondary batteries which has an oxide film formed on the surface.
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