KR20060046546A - Modified lithium manganese nickel composite oxide, method for preparing the same, positive electrode active material of lithium secondary battery, and lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 유용한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질 및 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수한 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a modified lithium manganese nickel-based composite oxide useful as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, a lithium secondary battery positive electrode active material, and a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 산화물로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질, 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention is characterized in that the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the following formula (1) is coated with a metal oxide containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr, and Zn. A modified lithium manganese nickel-based composite oxide, a method for producing the same, a lithium secondary battery positive electrode active material, and a lithium secondary battery.

<화학식 1><Formula 1>

LixMn1.5Ni0.5O4-w Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4-w

식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2.

개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 정극 활성 물질, 리튬 이차 전지 Modified lithium manganese nickel-based composite oxide, positive electrode active material, lithium secondary battery

Description

개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질 및 리튬 이차 전지{Modified Lithium Manganese Nickel Composite Oxide, Method For Preparing The Same, Positive Electrode Active Material of Lithium Secondary Battery, and Lithium Secondary Battery}Modified Lithium Manganese Nickel Composite Oxide, Method For Preparing The Same, Positive Electrode Active Material of Lithium Secondary Battery, and Lithium Secondary Battery

도 1은 실시예 1에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면 상태를 나타내는 주사형 전자 현미경 사진. 1 is a scanning electron micrograph showing the particle surface state of the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in Example 1. FIG.

도 2는 실시예 2에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면 상태를 나타내는 주사형 전자 현미경 사진. 2 is a scanning electron micrograph showing the particle surface state of the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in Example 2. FIG.

도 3은 실시예 1에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 사용한 경우의 초기 방전 용량 곡선을 나타내는 도. 3 is a diagram showing an initial discharge capacity curve when the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in Example 1 is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery.

도 4는 실시예 2에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 사용한 경우의 초기 방전 용량 곡선을 나타내는 도. 4 is a diagram showing an initial discharge capacity curve when the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in Example 2 is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery.

도 5는 실시예 3에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 사용한 경우의 초기 방전 용량 곡선을 나타내는 도. 5 is a diagram showing an initial discharge capacity curve when the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in Example 3 is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery.

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-122626호 공보[Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-122626

[문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-226213호 공보[Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-226213

[문헌 3] 일본 특허 공개 제2001-185148호 공보[Document 3] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-185148

[문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-158007호 공보[Document 4] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-158007

[문헌 5] 일본 특허 공개 제2003-81637호 공보[Document 5] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-81637

본 발명은 리튬 이차 전지 정극 활성 물질로서 유용한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질 및 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수한 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a modified lithium manganese nickel-based composite oxide useful as a lithium secondary battery positive electrode active material, a manufacturing method thereof, a lithium secondary battery positive electrode active material, and a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

본 출원인은 이전에, 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 유용한 리튬 망간 복합 산화물의 제조 방법을 제안하였다(일본 특허 공개 제2001-122626호 공보, 일본 특허 공개 제2002-226213호 공보). 이 제조 방법에 따라 제조되는 리튬 망간 복합 산화물은 입도 분포가 뚜렷하면서 유동성이 높으며, 이를 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 사용하면, 초기 방전 용량이 높아지면서 방전 용량의 용량 유지율이 높아진다는 특징을 갖는다. 또한, 이 리튬 망간 복합 산화물은 리튬 이차 전지의 비수성 전해액과 접촉하더라도 망간 이온의 용출량이 적고, 보존 특성이 높아진다는 특징을 갖는다. The present applicant previously proposed a method for producing a lithium manganese composite oxide useful as a positive electrode active material of a lithium secondary battery (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-122626 and Japanese Patent Laid-Open No. 2002-226213). The lithium manganese composite oxide prepared according to this manufacturing method has a distinctive particle size distribution and high fluidity. When the lithium manganese composite oxide is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, the initial discharge capacity is increased and the capacity retention rate of the discharge capacity is increased. . In addition, this lithium manganese composite oxide is characterized by low elution amount of manganese ions and high storage characteristics even when contacted with a nonaqueous electrolyte solution of a lithium secondary battery.

상기한 리튬 망간 복합 산화물에서 망간의 일부를 니켈 등과 같은 다른 전이 금속 원소로 치환한 리튬 망간 니켈 복합 산화물도 알려져 있고(일본 특허 공개 제2001-185148호 공보, 일본 특허 공개 제2002-158007호 공보, 일본 특허 공개 제 2003-81637호 공보), 특히 Li[Mn3 /2Ni1 /2]O4의 조성을 갖는 것은 다른 리튬 망간 복합 산화물에 비해 사이클 특성이 양호하고, 리튬 망간 복합 산화물이 4 V 영역의 기전력을 갖는 데에 비해 5 V 영역의 기전력을 갖는다는 이점이 있다. In the above lithium manganese composite oxide, a lithium manganese nickel composite oxide in which a part of manganese is replaced with another transition metal element such as nickel is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-185148, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-158007, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-81637 gazette), in particular Li [Mn 3/2 Ni 1 /2] O 4, those having a composition of other than the lithium-manganese composite oxide has good cycle characteristics, and the lithium manganese composite oxide is 4 V region It has the advantage of having an electromotive force in the 5 V region compared to having an electromotive force of.

그러나, 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 망간 이온의 용출량이 많고, 또한 니켈 산화물, 망간 산화물 및 리튬 화합물을 혼합하여 Li화 소성한 경우, 실제 방전 용량은 이론양의 수분의 일 정도밖에 발현되지 않는다는 문제점이 있었다. 따라서, 상술한 종래 기술이 갖는 여러가지의 결점이 개선된 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질 및 특히 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수한 리튬 이차 전지의 개발이 요구되었다. However, lithium manganese nickel-based composite oxides have a large amount of elution of manganese ions, and in the case of Li calcination by mixing nickel oxide, manganese oxide, and lithium compound, the actual discharge capacity is expressed only about the theoretical amount of moisture. There was this. Therefore, there has been a demand for development of a lithium manganese nickel-based composite oxide, a manufacturing method thereof, a lithium secondary battery positive electrode active material, and particularly a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

본 발명의 목적은 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 유용한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물, 그의 제조 방법, 리튬 이차 전지 정극 활성 물질, 및 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수한 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a modified lithium manganese nickel-based composite oxide useful as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, a method for producing the same, a lithium secondary battery positive electrode active material, and a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

본 발명자들은 이러한 실정에서 예의 연구를 거듭한 결과, 특정식으로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면을 특정 금속의 산화물로 피복한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질을 사용한 리튬 이차 전지는 전지 성능, 특히 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수해진다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. As a result of intensive studies in this situation, the present inventors have found that lithium secondary manganese modified lithium manganese nickel-based composite oxide coated with a specific metal oxide particle surface of a lithium manganese nickel-based composite oxide represented by a specific formula is a lithium secondary material using a positive electrode active material. The battery was found to be excellent in battery performance, in particular in cycle characteristics and coulombic efficiency, and came to complete the present invention.

본 발명이 제공하는 제1 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 산화물로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이다. The first invention provided by the present invention is a metal oxide wherein the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the following formula (1) contains at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn. A modified lithium manganese nickel-based composite oxide, which is coated.

LixMn1.5Ni0.5O4-w Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4-w

식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2.

또한, 본 발명이 제공하는 제2 발명은, Moreover, the 2nd invention which this invention provides,

제1 공정; 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물과, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 화합물의 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 건식 혼합하여 상기 복합 산화물의 입자 표면에 상기 금속 산화물의 입자를 부착시키는 공정, 및First process; Lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the formula (1) and one or two or more metal oxides of a compound containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn by dry mixing the composite Attaching the particles of the metal oxide to the particle surface of the oxide, and

제2 공정; 제1 공정에서 얻어진 금속 산화물이 부착된 복합 산화물을 가열 처리하여 개질 리튬 망간계 복합 산화물을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법이다.Second process; A method of producing a modified lithium manganese nickel-based composite oxide, comprising the step of heating the composite oxide with a metal oxide obtained in the first step to obtain a modified lithium manganese-based composite oxide.

<화학식 1> <Formula 1>

LixMn1 .5Ni0 .5O4 -w Li x Mn 1 .5 Ni 0 .5 O 4 -w

식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다. In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2.

또한, 본 발명이 제공하는 제3 발명은, 상기 제1 발명에 기재된 개질 리튬 망간계 복합 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지 정극 활성 물질이다. 또한, 본 발명이 제공하는 제4 발명은, 상기 제3 발명에 기재된 리튬 이차 전지 정극 활성 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지이다. Moreover, the 3rd invention which this invention provides is a lithium secondary battery positive electrode active material characterized by including the modified lithium manganese complex oxide of the said 1st invention. Moreover, 4th invention provided by this invention uses the lithium secondary battery positive electrode active material of the said 3rd invention, It is a lithium secondary battery characterized by the above-mentioned.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 망간 이온의 용출이 억제된 것이며, 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지는 우수한 사이클 특성 및 쿨롱 효율을 나타낸다. In the modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention, elution of manganese ions is suppressed, and a lithium secondary battery using the modified lithium manganese nickel-based composite oxide as a positive electrode active material exhibits excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention

이하, 본 발명을 그의 바람직한 실시 형태에 기초하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated based on the preferable embodiment.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 산화물로 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention is a metal oxide in which the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the following formula (1) contains at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr, and Zn. It is characterized by being covered with.

<화학식 1> <Formula 1>

LixMn1.5Ni0.5O4-w Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4-w

식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2.

(리튬 망간 니켈계 복합 산화물)(Lithium Manganese Nickel Composite Oxide)

상기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 바람직한 물성은 평균 입경이 5 내지 15 ㎛, 바람직하게는 8 내지 12 ㎛인 것이다. 그 이유는, 평균 입경이 5 ㎛ 미만이면 전극 밀도가 작아 비표면적의 증대에 의해 망간의 용출량 이 많아지는 경향이 있고, 한편 15 ㎛를 초과하면 충방전 특성이 열악해지는 경향이 있기 때문이다. Preferred physical properties of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by Chemical Formula 1 are those having an average particle diameter of 5 to 15 µm, preferably 8 to 12 µm. The reason is that if the average particle diameter is less than 5 µm, the electrode density is small and the amount of manganese elution tends to increase due to the increase of the specific surface area, while if the average particle diameter exceeds 15 µm, the charge and discharge characteristics tend to be poor.

또한, 평균 입경은 레이저법 입도 분포 측정 방법으로 구할 수 있다(이하, 평균 입경과 같은 경우에는 이 측정 방법으로 구해진 값을 의미함). In addition, an average particle diameter can be calculated | required by the laser method particle size distribution measuring method (Hereafter, in the case of an average particle diameter, it means the value calculated | required by this measuring method).

또한, 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 1차 입자이거나, 또는 1차 입자가 집합된 응집 입자일 수도 있다. In addition, the lithium manganese nickel-based composite oxide may be primary particles or aggregated particles in which primary particles are aggregated.

또한, 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 BET 비표면적은 0.2 내지 0.6 ㎡/g, 바람직하게는 0.2 내지 0.45 ㎡/g이다. BET 비표면적이 상기 범위 내에 있으면, 얻어지는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로서 사용한 리튬 이차 전지의 안전성이 양호하기 때문에 바람직하다. In addition, the BET specific surface area of the lithium manganese nickel-based composite oxide is 0.2 to 0.6 m 2 / g, preferably 0.2 to 0.45 m 2 / g. When the BET specific surface area is in the above range, it is preferable because the safety of the lithium secondary battery using the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained as a positive electrode active material is good.

또한, 본 발명에서의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이란, 1차 입자 또는 1차 입자가 집합된 응집 입자의 표면도 포함하는 것이다.  In addition, the particle surface of the lithium manganese nickel system complex oxide in this invention also includes the surface of the aggregate particle which the primary particle or the primary particle aggregated.

개질시키고자 하는 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 어떠한 제조 방법으로도 얻어질 수 있다. 그 일례를 나타내면, (A) pH 9 내지 13의 수용액 중에서 착화제의 존재하에 망간과 니켈의 원자비가 실질적으로 3:1인 망간염과 니켈염의 혼합 수용액을 알칼리 용액과 반응시키고 공침전시켜, 망간과 니켈의 원자비가 실질적으로 3:1인 망간 니켈 복합 수산화물 및(또는) 망간 니켈 복합 산화물을 얻는 제A-1 공정과, 망간과 니켈의 합계 원자비와 리튬의 원자비가 실질적으로 2:1이 되도록, 상기 수산화물 및(또는) 산화물과 리튬 화합물의 혼합물을 850 ℃ 이상에서 소성하는 제A-2 공정과, 제A-2 공정에서 얻어진 소성 후의 혼합물을 650 내지 800 ℃에서 더 소성하는 제A-3 공정을 행하는 방법(예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-158007호 공보 참조), (B) 망간 및 니켈의 복합 화합물 또는 망간 화합물과 니켈 화합물의 혼합물을 출발 물질로서 사용하고, 이것을 950 내지 1050 ℃로 가열 처리하여 제1 전구체를 형성하고, 제1 전구체를 냉각한 후에 550 내지 750 ℃로 가열 처리하여 제2 전구체를 형성하고, 제2 전구체를 냉각한 후에 이것을 리튬 화합물과 혼합하여 800 내지 1000 ℃로 소성하는 방법 등을 들 수 있지만, 본 발명에 있어서 특히 상기 (B)의 제조 방법으로 얻어지는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 사용하면 효과적으로 망간 이온의 용출이 억제되고, 또한 이 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면을 상기 금속 산화물로 피복 처리한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로서 사용한 리튬 이차 전지는 특히 우수한 사이클 특성 및 쿨롱 효율을 나타낸다는 점에서 바람직하다. The lithium manganese nickel-based composite oxide to be modified can be obtained by any manufacturing method. As an example thereof, (A) a mixed aqueous solution of manganese salt and nickel salt having an atomic ratio of manganese and nickel of 3: 1 in the presence of a complexing agent in an aqueous solution of pH 9 to 13 is reacted with an alkaline solution and coprecipitated to give manganese. Step A-1 to obtain a manganese nickel composite hydroxide and / or manganese nickel composite oxide having an atomic ratio of 3: 1 to 3; and a total atomic ratio of manganese and nickel to 2: 1 in an atomic ratio of lithium. Preferably, the A-2 step of firing the mixture of the hydroxide and / or oxide and the lithium compound at 850 ° C. or higher, and the A-B of further firing the mixture after firing obtained in the A-2 step at 650 to 800 ° C. (3) A method of carrying out the step 3 (see, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-158007), (B) a complex compound of manganese and nickel or a mixture of manganese compounds and nickel compounds is used as a starting material, which is 950 to Heat treatment at 1050 ° C. to form a first precursor, and after cooling the first precursor, heat treatment at 550 to 750 ° C. to form a second precursor, and after cooling the second precursor, it is mixed with a lithium compound to 800 to Although the method of baking at 1000 degreeC, etc. are mentioned, In this invention, especially when using the lithium manganese nickel system complex oxide obtained by the manufacturing method of said (B), elution of a manganese ion is effectively suppressed, and this lithium manganese nickel system A lithium secondary battery using a modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained by coating the particle surface of the composite oxide with the metal oxide as the positive electrode active material is particularly preferable in that it exhibits excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

(B)의 제조 방법은 구체적으로 (a) 출발 물질의 제조 공정, (b) 1 단계째 가열 처리 공정, (c) 2 단계째 가열 처리 공정, (d) Li화 소성 공정으로 크게 나눠진다. The manufacturing method of (B) is divided roughly into (a) manufacturing process of starting material, (b) heat processing of 1st stage, (c) heat processing of 2nd stage, and (d) Li calcination process.

이하, 각각의 공정에 대해 설명한다. Hereinafter, each process is demonstrated.

(a) 출발 물질의 제조 공정(a) Process for preparing starting material

이 공정에서의 출발 물질은 (가) 망간 및 니켈의 복합 화합물 또는 (나) 망간 화합물과 니켈 화합물과의 혼합물이다. (가)의 복합 화합물로는 망간 및 니켈의 복합 수산화물, 복합 옥시수산화물, 복합 탄산염 또는 복합 산화물이 바람직하게 사용된다. 이들 복합 화합물은 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 복합 수산화물과 복합 옥시수산화물을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 복합 화합물에서는 망간과 니켈의 원자비가 Mn:Ni = 75:25인 것이 바람직하다. 이들 복합 산화물 중, 복합 수산화물 또는 복합 옥시수산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 복합 산화물은, 예를 들면 공침법으로 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 복합 수산화물을 제조하는 경우에는 망간 화합물 및 니켈 화합물을 포함하는 혼합 수용액, 착화제 수용액, 알칼리 수용액을 혼합함으로써 복합 수산화물을 공침시킬 수 있다. 혼합 수용액에서의 망간 화합물 및 니켈 화합물의 비율은 얻어지는 복합 수산화물 중에서의 망간 및 니켈의 원자비가 75:25가 되도록 한다. The starting materials in this process are (a) complex compounds of manganese and nickel or (b) mixtures of manganese compounds with nickel compounds. As the complex compound (a), a complex hydroxide, a complex oxyhydroxide, a complex carbonate or a complex oxide of manganese and nickel is preferably used. These complex compounds can be used 1 type or in combination of 2 or more types. For example, a composite hydroxide and a composite oxyhydroxide can be used in combination. In these composite compounds, it is preferable that the atomic ratio of manganese and nickel is Mn: Ni = 75: 25. It is preferable to use a composite hydroxide or a composite oxyhydroxide among these complex oxides. Said composite oxide can be manufactured by co-precipitation method, for example. Specifically, for example, when manufacturing a composite hydroxide, the composite hydroxide can be co-precipitated by mixing a mixed aqueous solution containing a manganese compound and a nickel compound, an aqueous complexing agent solution, and an aqueous alkali solution. The ratio of the manganese compound and the nickel compound in the mixed aqueous solution is such that the atomic ratio of manganese and nickel in the obtained composite hydroxide is 75:25.

상기 혼합 수용액에서의 망간 화합물로서는, 예를 들면 황산망간, 질산망간, 염화망간 등과 같은 망간의 수용성염을 들 수 있다. 니켈 화합물로서는, 예를 들면 황산니켈, 질산니켈, 염화니켈 등과 같은 니켈의 수용성염을 들 수 있다. As a manganese compound in the said mixed aqueous solution, the water-soluble salt of manganese, such as manganese sulfate, manganese nitrate, manganese chloride, etc. is mentioned, for example. As a nickel compound, the water-soluble salt of nickel, such as nickel sulfate, nickel nitrate, nickel chloride, etc. is mentioned, for example.

착화제로서는 망간 및 니켈과 착체 형성이 가능한 것이 사용된다. 예를 들면, 암모늄 이온원(암모니아, 염화암모늄, 탄산암모늄, 불화암모늄), 히드라진, 에틸렌디아민 사아세트산염, 글리신 등을 들 수 있다. 공침 조작 중, 반응액의 pH는 9 내지 13 정도의 범위로 유지된다. pH의 유지에는 상기 알칼리 수용액, 예를 들면 수산화나트륨이나 수산화칼륨이 사용된다. 복합 수산화물의 제조 방법으로는 상술한 방법 이외에, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-201028호 공보에 기재된 방법을 이용할 수도 있다. As the complexing agent, those which can form a complex with manganese and nickel are used. For example, an ammonium ion source (ammonia, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride), hydrazine, ethylenediamine tetraacetate, glycine, etc. are mentioned. During the coprecipitation operation, the pH of the reaction solution is maintained in the range of about 9 to about 13. In the maintenance of pH, the said alkali aqueous solution, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide is used. As a manufacturing method of a composite hydroxide, in addition to the method mentioned above, the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-201028 can also be used, for example.

상술한 복합 수산화물 대신에 복합 옥시수산화물을 사용하는 경우에는, 상술 한 공침 조작에 따라 복합 수산화물의 침전물을 얻은 후, 반응액 중에 공기를 불어 넣어 복합 수산화물의 산화를 행할 수 있다. 이에 따라 복합 옥시수산화물이 얻어진다. In the case of using the composite oxyhydroxide instead of the above-described complex hydroxide, after obtaining the precipitate of the composite hydroxide according to the coprecipitation operation described above, air can be blown into the reaction solution to oxidize the composite hydroxide. Thereby, a composite oxyhydroxide is obtained.

복합 산화물을 사용하는 경우에는 공침 조작에 따라 복합 수산화물의 침전물을 얻은 후, 이것을 예를 들면 200 내지 500 ℃에서 가열 처리할 수 있다. 이에 따라 복합 산화물이 얻어진다. In the case of using a composite oxide, after obtaining a precipitate of the composite hydroxide by coprecipitation operation, it can be heat-treated at 200-500 degreeC, for example. As a result, a composite oxide is obtained.

복합 탄산염을 사용하는 경우에는 망간 화합물 및 니켈 화합물을 포함하는 혼합 수용액, 착화제 수용액, 탄산알칼리 또는 탄산수소알칼리 수용액을 혼합함으로써 복합 탄산염을 공침시킬 수 있다. 또한, 상기 혼합 수용액에 탄산 가스를 도입함으로써도 복합 탄산염을 얻을 수 있다. 혼합 수용액에서의 망간 화합물과 니켈 화합물의 비율은 얻어지는 복합 탄산염에서의 망간과 니켈의 원자비가 75:25가 되도록 하는 것이 바람직하다. 탄산알칼리 또는 탄산수소알칼리로는, 예를 들면 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 등을 들 수 있다. In the case of using the composite carbonate, the composite carbonate can be coprecipitated by mixing a mixed aqueous solution containing a manganese compound and a nickel compound, an aqueous solution of a complexing agent, an alkali carbonate or an aqueous alkali carbonate solution. Moreover, a composite carbonate can also be obtained by introducing a carbon dioxide gas into the mixed aqueous solution. The ratio of the manganese compound and the nickel compound in the mixed aqueous solution is preferably such that the atomic ratio of manganese and nickel in the obtained composite carbonate is 75:25. As an alkali carbonate or an alkali hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogencarbonate, etc. are mentioned, for example.

한편, 출발 물질로서 (나)의 혼합물을 사용하는 경우, 망간 화합물로는 망간 산화물, 수산화물, 옥시수산화물 또는 탄산염이 바람직하게 사용된다. 마찬가지로 니켈 화합물로서도 니켈 산화물, 수산화물, 옥시수산화물 또는 탄산염이 바람직하게 사용된다. 이 경우, 망간 화합물의 종류와 니켈 화합물은 동종의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 망간 화합물로서 산화물을 사용하는 경우에는 니켈 화합물로서도 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 조합은 이산화망간과 산화니켈의 조합이다. 망간 화합물과 니켈 화합물은 혼합물 중에서 망간 과 니켈의 원자비가 Mn:Ni = 75:25가 되는 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. On the other hand, when using a mixture of (b) as a starting material, manganese oxide, hydroxide, oxyhydroxide or carbonate is preferably used as the manganese compound. Likewise, nickel oxides, hydroxides, oxyhydroxides or carbonates are preferably used as the nickel compound. In this case, it is preferable to use the same kind as a kind of manganese compound and a nickel compound. For example, when using an oxide as a manganese compound, it is preferable to use an oxide also as a nickel compound. A particularly preferred combination is a combination of manganese dioxide and nickel oxide. The manganese compound and the nickel compound are preferably mixed in a mixture such that the atomic ratio of manganese and nickel in the mixture is Mn: Ni = 75: 25.

(b) 1 단계째 가열 처리 공정 (b) Step 1 heat treatment process

(a)의 공정에서 얻어진 출발 물질은 950 내지 1050 ℃, 바람직하게는 970 내지 1030 ℃, 더욱 바람직하게는 980 내지 1010 ℃로 가열 처리된다. 이 가열 처리에 의해 출발 물질은 제1 전구체가 된다. 제1 전구체의 구체적 구조는 명확하지 않지만, 출발 물질이 산화되어 형성된 산화물인 것으로 추정된다. 가열 처리는 일반적으로 대기 중에서 행해진다. 가열 처리의 시간은, 후술하는 제1 전구체의 BET 비표면적을 고려하면 5 내지 20 시간, 특히 8 내지 12 시간인 것이 바람직하다. The starting material obtained in the process of (a) is heat treated to 950 to 1050 ° C, preferably 970 to 1030 ° C, more preferably 980 to 1010 ° C. By this heat treatment, the starting material becomes a first precursor. Although the specific structure of the first precursor is not clear, it is assumed that the starting material is an oxide formed by oxidation. Heat treatment is generally performed in air | atmosphere. It is preferable that the time of heat processing is 5 to 20 hours, especially 8 to 12 hours in consideration of the BET specific surface area of the 1st precursor mentioned later.

1 단계째 가열 처리 공정에서는, 그로부터 얻어지는 제1 전구체의 비표면적을 조절하는 것이 망간 용출량이 적은 리튬 망간 니켈 복합 산화물을 얻는다는 점에서 유리하다. 구체적으로는 (a)의 공정에서 얻어진 출발 물질의 BET 비표면적은 일반적으로 10 내지 15 ㎡/g이고, 이것을 상기 범위의 온도에서 가열 처리함으로써 BET 비표면적이 0.2 내지 0.6 ㎡/g, 특히 0.2 내지 0.45 ㎡/g이 되도록 제1 전구체를 형성하는 것이 바람직하다. 이 조작에 의해, 다공체상의 입자인 출발 물질이 치밀한 입자인 제1 전구체로 변화한다. 제1 전구체의 BET 비표면적을 상기한 범위 내로 하기 위해서는, 예를 들면 1 단계째 가열 처리 공정의 가열 온도 및 시간을 적절히 조정할 수 있다. In the first heat treatment step, adjusting the specific surface area of the first precursor obtained therefrom is advantageous in that a lithium manganese nickel composite oxide having a low manganese elution amount is obtained. Specifically, the BET specific surface area of the starting material obtained in the process of (a) is generally 10 to 15 m 2 / g, and the BET specific surface area is 0.2 to 0.6 m 2 / g, in particular 0.2 to 2 by heat treatment at this temperature. It is preferable to form the first precursor so as to be 0.45 m 2 / g. By this operation, the starting material, which is a porous particle, is changed into a first precursor, which is a dense particle. In order to make the BET specific surface area of a 1st precursor into the said range, the heating temperature and time of a 1st heat processing process can be adjusted suitably, for example.

(c) 2 단계째 가열 처리 공정(c) second stage heat treatment process

(b)의 공정에서 얻어진 제1 전구체는 일단 냉각된다. 냉각 온도는 50 ℃ 이하로 하고, 간편하게는 실온까지 냉각한다. 냉각된 제1 전구체는 가볍게 분쇄되어 2 단계째 가열 처리 공정을 수행한다. 이 공정에서 제1 전구체는 550 내지 750 ℃, 바람직하게는 625 내지 675 ℃에서 가열 처리된다. 이 가열 처리에 의해 제1 전구체는 제2 전구체가 된다. 제2 전구체의 구체적 구조는 명확하지 않지만, 망간의 산화 상태가 제1 전구체와는 다른 산화물인 것으로 추정된다. 가열 처리의 분위기는 1 단계째 가열 처리 공정과 동일하게 할 수 있다. 가열 처리의 시간은 8 내지 20 시간, 특히 10 내지 15 시간인 것이 바람직하다. The first precursor obtained in the step (b) is once cooled. Cooling temperature shall be 50 degrees C or less, and simply cools to room temperature. The cooled first precursor is lightly ground to perform a second heat treatment process. In this process the first precursor is heat treated at 550 to 750 ° C., preferably 625 to 675 ° C. By this heat treatment, the first precursor becomes a second precursor. Although the specific structure of the second precursor is not clear, it is assumed that the oxidation state of manganese is an oxide different from that of the first precursor. The atmosphere of the heat treatment can be the same as in the first heat treatment process. It is preferable that the time of heat processing is 8 to 20 hours, especially 10 to 15 hours.

2 단계째 가열 처리 공정에 의해 얻어지는 제2 전구체는 그의 BET 비표면적이 제1 전구체와 동일한 정도이거나 또는 제1 전구체보다 다소 작아진다. 제1 전구체의 BET 비표면적보다 작아지는 경우, 제2 전구체는 제1 전구체의 BET 비표면적의 95 내지 99 % 정도의 비표면적을 갖는다. The second precursor obtained by the second stage heat treatment process has the same BET specific surface area as the first precursor or is somewhat smaller than the first precursor. When smaller than the BET specific surface area of the first precursor, the second precursor has a specific surface area of about 95 to 99% of the BET specific surface area of the first precursor.

(d) 리튬 소성 공정(d) lithium firing process

(c)의 공정에서 얻어진 제2 전구체는 일단 냉각된다. 냉각 온도는 제1 전구체의 냉각 온도와 동일하게 할 수 있다. 냉각된 제2 전구체는 가볍게 분쇄되고, 이어서 Li화 소성 공정을 수행한다. Li화 소성 공정에서는 제2 전구체와 리튬 화합물을 혼합하여 800 내지 1000 ℃, 바람직하게는 850 내지 950 ℃, 더욱 바람직하게는 850 내지 900 ℃에서 소성한다. 소성의 분위기는 제1 및 제2 가열 처리 공정과 동일하게 할 수 있다. 소성 시간은 8 내지 20 시간, 특히 10 내지 15 시간인 것이 바람직하다. The second precursor obtained in the step (c) is once cooled. The cooling temperature can be the same as the cooling temperature of the first precursor. The cooled second precursor is lightly ground and then subjected to a Li calcination process. In the Li calcination process, the second precursor and the lithium compound are mixed and calcined at 800 to 1000 ° C, preferably 850 to 950 ° C, and more preferably 850 to 900 ° C. The atmosphere of baking can be made the same as a 1st and 2nd heat processing process. The firing time is preferably 8 to 20 hours, in particular 10 to 15 hours.

제2 전구체와 리튬 화합물의 혼합 비율은 소성에 의해 스피넬형의 산화물이 얻어지는 값으로 한다. 구체적으로는 리튬의 몰수와 망간 및 니켈의 합계량의 비 가 Li화 소성 공정 후에 0.5가 되도록 둘을 혼합하는 것이 바람직하다. 리튬 화합물로는 탄산리튬을 사용하는 것이 공업적으로 입수하기 쉽고, 염가이므로 바람직하다. 물론, 다른 리튬 화합물, 예를 들면 수산화리튬, 질산리튬, 산화리튬 등을 사용할 수도 있다. The mixing ratio of the second precursor and the lithium compound is a value at which a spinel oxide is obtained by firing. Specifically, it is preferable to mix the two so that the ratio of the number of moles of lithium and the total amount of manganese and nickel is 0.5 after the Li calcination process. As a lithium compound, it is preferable to use lithium carbonate because it is easy to obtain industrially and is inexpensive. Of course, other lithium compounds such as lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium oxide and the like can also be used.

이상의 소성 조작에 의해 목적물인 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈 복합 산화물이 얻어진다. 이 복합 산화물은 이를 앞서 설명한 1 단계째 가열 처리 공정에서 얻어지는 제1 전구체의 BET 비표면적을 조절함으로써 한층 더 소량이 된다. By the above baking operation, the lithium manganese nickel composite oxide represented by General formula (1) which is a target object is obtained. This composite oxide is further reduced in amount by adjusting the BET specific surface area of the first precursor obtained in the first stage heat treatment step described above.

소성 공정에 의해 얻어지는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 그의 BET 비표면적이 제2 전구체와 동일한 정도이거나 또는 제2 전구체보다도 다소 작아진다. 따라서, 제1 전구체의 BET 비표면적과 동일한 정도이거나 또는 그보다도 작아진다. 제2 전구체의 BET 비표면적보다 작아지는 경우, 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 제2 전구체의 BET 비표면적의 95 내지 99 % 정도의 비표면적을 갖는다. 비표면적 그 자체의 값으로는 0.2 내지 0.6 ㎡/g, 특히 0.2 내지 0.45 ㎡/g인 것이, 망간 용출량이 감소된다는 점에서 바람직하다. 또한, 리튬 망간 니켈 복합 산화물은 전극 밀도 및 TAP 밀도, 또한 전지 성능의 관점에서 그 평균 입경이 8 내지 12 ㎛, 특히 10 내지 12 ㎛인 것이 바람직하다. The lithium manganese nickel-based composite oxide obtained by the calcination step has a BET specific surface area of the same degree as that of the second precursor or somewhat smaller than the second precursor. Therefore, it becomes about the same as or smaller than the BET specific surface area of a 1st precursor. When smaller than the BET specific surface area of the second precursor, the lithium manganese nickel-based composite oxide has a specific surface area of about 95 to 99% of the BET specific surface area of the second precursor. The value of the specific surface area itself is preferably 0.2 to 0.6 m 2 / g, particularly 0.2 to 0.45 m 2 / g, in that the amount of elution of manganese is reduced. In addition, the lithium manganese nickel composite oxide preferably has an average particle diameter of 8 to 12 µm, particularly 10 to 12 µm, in view of electrode density, TAP density, and battery performance.

본 발명에서 사용하는 리튬 망간 니켈계 화합물은 상술한 (a) 내지 (d)의 공정에 추가로, (e) 후가열 처리 공정을 행할 수 있다. 후가열 처리 공정에서는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 냉각한 후에 바람직하게는 550 내지 650 ℃, 더욱 바람직하게는 600 내지 650 ℃에서 가열 처리한다. 이 조작에 의해 얻어진 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 사용하면, 망간의 용출량이 한층 더 감소되어, 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 얻을 수 있다. 그 이유는, 스피넬 중의 산소 결손의 구조가 보수되어 용출의 원인이라고 여겨지는 3가의 망간이, 용출이 어려운 것으로 여겨지는 4가의 망간으로 변화하기 때문이라고 생각된다. 또한, 3가의 망간이 4가의 망간으로 변화함으로써 쿨롱 효율이 높아지는, 즉 비가역 용량이 작아지는 것도 판명되었다. 또한, 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 제조하는 데에 있어서, 3가의 망간을 4가의 망간으로 변화시킴으로써 5 V 영역의 존재 비율(5 V 영역의 방전 용량과 5 V 영역 및 4 V 영역의 방전 용량의 총합의 비)이 커진다는 것도 판명되었다. The lithium manganese nickel compound used by this invention can perform the post-heating process (e) in addition to the process of (a)-(d) mentioned above. In the post-heat treatment step, after cooling the lithium manganese nickel-based composite oxide, heat treatment is preferably performed at 550 to 650 ° C, more preferably 600 to 650 ° C. When the lithium manganese nickel composite oxide obtained by this operation is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, the amount of leaching of manganese is further reduced, and a modified lithium manganese nickel composite oxide can be obtained. The reason is considered that the structure of the oxygen deficiency in spinel is repaired and trivalent manganese which is considered to be the cause of elution changes to tetravalent manganese which is considered to be difficult to elute. In addition, it has also been found that the coulombic efficiency increases, that is, the irreversible capacity is reduced by changing trivalent manganese to tetravalent manganese. In addition, in the preparation of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the general formula (1), by changing trivalent manganese to tetravalent manganese, the existence ratio of 5V region (discharge capacity of 5V region and 5V region and 4V It has also been found that the ratio of the sum of the discharge capacities of the regions increases.

후가열 처리 공정에서는 Li화 소성 공정에 의해 얻어진 리튬 망간 니켈 복합 산화물을 냉각하고, 이어서 가볍게 분쇄한 후에 가열 처리한다. 가열 온도는 제1 및 제2 전구체의 가열 온도와 동일하게 할 수 있다. 후가열 처리 공정의 분위기는 1 단계째 및 2 단계째 가열 처리 공정의 분위기와 동일하게 할 수 있다. 또한, 산소 분위기를 이용할 수도 있다. 가열 시간은 스피넬 중의 산소 결손의 구조가 충분히 보수되는 시간으로 하고, 길면 길수록 유효하다. 구체적으로는 산소 결손의 구조 보수와 제조 효율의 균형을 고려하여, 5 내지 48 시간, 특히 10 내지 48 시간인 것이 바람직하다. 후가열 처리된 리튬 망간 니켈 복합 산화물은 가열 처리 전의 것과 실질적으로 동일한 조성이다. 또한, BET 비표면적 및 평균 입경과 같은 입자 성상도 실질적으로 거의 동일하다. In the post-heat treatment step, the lithium manganese nickel composite oxide obtained by the Li calcination step is cooled, and then lightly pulverized, followed by heat treatment. The heating temperature can be the same as the heating temperature of the first and second precursors. The atmosphere of the post-heat treatment step can be the same as the atmosphere of the first and second heat treatment steps. In addition, an oxygen atmosphere can also be used. The heating time is a time at which the structure of the oxygen deficiency in the spinel is sufficiently repaired, and the longer it is, the more effective. It is preferable that it is 5 to 48 hours, especially 10 to 48 hours, considering the balance of structural repair of oxygen deficiency and manufacturing efficiency specifically ,. The post-heat-treated lithium manganese nickel composite oxide is substantially the same composition as before the heat treatment. In addition, the particle properties such as the BET specific surface area and the average particle diameter are also substantially the same.

후가열 처리 공정 후의 리튬 망간 니켈 복합 산화물은 그의 BET 비표면적이 가열 처리 전과 동일한 정도이거나, 또는 가열 처리 전에 비해 다소 작아진다. 가열 처리 전의 BET 비표면적보다 작아지는 경우, 후가열 처리 공정의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 가열 처리 전의 BET 비표면적의 95 내지 99 % 정도의 비표면적을 갖는다. The lithium manganese nickel composite oxide after the post-heat treatment step has the same BET specific surface area as before the heat treatment or is somewhat smaller than before the heat treatment. When it becomes smaller than the BET specific surface area before heat processing, the lithium manganese nickel complex oxide of a post-heating process has a specific surface area of about 95 to 99% of the BET specific surface area before heat processing.

이렇게 하여 얻어지는 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 상기한 특정한 평균 입경과 BET 비표면적을 갖는다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 식 중의 Mn의 몰비 1.5는 ± 0.05의 오차 범위, 또한 Ni의 몰비 0.5는 ± 0.05의 오차 범위를 포함하는 것이다. The lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the general formula (1) thus obtained has the above-described specific average particle diameter and BET specific surface area. In the present invention, the molar ratio 1.5 of Mn in the formula of the lithium manganese nickel-based composite oxide includes an error range of ± 0.05, and a molar ratio of Ni of 0.5 includes an error range of ± 0.05.

(개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물)(Modified Lithium Manganese Nickel Composite Oxide)

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 상기한 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 산화물로 피복되어 있는 것이다. In the modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention, the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide is coated with a metal oxide containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn. will be.

본 발명에 있어서, 특히 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면을 피복하는 금속 산화물로서 Mg, Al 및 Ti로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 것을 사용하면, 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지에 있어서, 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 한층 더 우수하다는 점에서 바람직하다. In the present invention, the modified lithium manganese nickel-based composite oxide is used, in particular, when the metal oxide covering the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide contains one or more metal elements selected from Mg, Al and Ti. In a lithium secondary battery having the positive electrode active material as an active material, the cycle characteristics and the coulombic efficiency are further preferred in that the lithium secondary battery is more excellent.

상기 금속 산화물의 피복량은 0.05 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%이고, 이 피복량이 0.05 내지 1 중량%이면 효과적으로 망간 이온의 용 출이 억제되고, 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지에 있어서 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 향상될 수 있다. The coating amount of the metal oxide is 0.05 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight. When the coating amount is 0.05 to 1% by weight, the elution of manganese ions is effectively suppressed, and the modified lithium manganese nickel-based composite oxide In the lithium secondary battery using the positive electrode active material, the cycle characteristics and the coulombic efficiency can be improved.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 바람직한 물성으로는 평균 입경이 5 내지 15 ㎛, 바람직하게는 8 내지 12 ㎛이다. 그 이유는, 평균 입경이 5 ㎛ 미만이면 전극 밀도가 작아 비표면적의 증대에 의해 망간의 용출량이 많아지는 경향이 있고, 한편 15 ㎛를 초과하면 충방전 특성이 열악해지는 경향이 있기 때문이다. 또한, BET 비표면적이 0.3 내지 1.0 ㎡/g, 바람직하게는 0.4 내지 0.9 ㎡/g, 특히 바람직하게는 0.5 내지 0.8 ㎡/g이고, 이 BET 비표면적이 0.3 내지 1.0 ㎡/g이면 망간의 용출이 억제되고, 또한 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로서 사용한 이차 전지에 있어서 충방전 특성이 양호해진다는 점에서 바람직하다. 또한, 에틸렌카르보네이트와 디에틸카르보네이트의 부피비 1:2의 혼합액에 LiPF6 1 몰/L를 용해시킨 전해액 5 g에 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물 1 g을 첨가하고, 80 ℃에서 168 시간 방치한 후 상기 전해액 중에 용해된 Mn의 용출량이 100 ppm 이하이고, 바람직하게는 90 ppm 이하이며, 특히 바람직하게는 80 ppm 이하이다. As a preferable physical property of the modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention, the average particle diameter is 5 to 15 µm, and preferably 8 to 12 µm. The reason is that, if the average particle diameter is less than 5 µm, the electrode density is small and the amount of elution of manganese tends to increase due to the increase of the specific surface area, while if it exceeds 15 µm, the charge and discharge characteristics tend to be poor. Further, when the BET specific surface area is 0.3 to 1.0 m 2 / g, preferably 0.4 to 0.9 m 2 / g, particularly preferably 0.5 to 0.8 m 2 / g, and the BET specific surface area is 0.3 to 1.0 m 2 / g, manganese elutes This is suppressed, and furthermore, the secondary battery using the modified lithium manganese nickel-based composite oxide as the positive electrode active material is preferable in that the charge and discharge characteristics are good. Further, 1 g of a modified lithium manganese nickel-based composite oxide was added to 5 g of an electrolyte solution in which 1 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 2, and 168 at 80 ° C. The amount of Mn dissolved in the electrolyte after being left for a while is 100 ppm or less, preferably 90 ppm or less, and particularly preferably 80 ppm or less.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 상기 복합 산화물을 상기 금속 산화물로 피복 처리함으로써 제조할 수 있다. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention can be produced by coating the composite oxide with the metal oxide.

피복 처리하는 방법으로는, 예를 들면 (1) 상기 복합 산화물을 함유하는 수성 슬러리를 제조하고, 이어서 이 복합 산화물을 함유하는 슬러리에, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 수용성 금속염과 알칼리제를 첨가하여 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 이들 금속의 수산화물 또는 산화물을 침전시키고, 이어서 얻어진 생성물을 가열 처리하는 방법, (2) 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 유기 용매에 분산시킨 슬러리를 제조하고, 이어서 이 복합 산화물을 유기 용매에 분산시킨 슬러리에 가수분해 가능한 상기 금속의 유기 화합물을 용해시키고, 이어서 상기 금속의 유기 화합물을 가수분해 가능한 가수분해제를 첨가하여 복합 산화물의 입자 표면에 이들 금속의 수산화물 또는 산화물을 침전시키고, 이어서, 얻어진 생성물을 가열 처리하는 방법, 또는 (3) 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면을 기계 화학적으로 상기 금속 산화물로 건식 피복하는 방법 등을 들 수 있지만, 본 발명에서는 이 중, 건식으로 피복 처리하여 얻어지는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 특히 망간 이온이 감소되고, 또한 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지는 우수한 사이클 특성 및 쿨롱 효율을 갖는다는 점에서 특히 바람직하다. As a method of coating, for example, (1) an aqueous slurry containing the complex oxide is prepared, and then at least one selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn in the slurry containing the complex oxide. A method of precipitating hydroxides or oxides of these metals on the particle surface of a lithium manganese nickel-based composite oxide by adding a water-soluble metal salt and an alkali agent, and then heating the obtained product (2) to the organic solvent of the lithium manganese nickel-based composite oxide. The dispersed slurry was prepared, and then, a hydrolyzable organic compound of the metal was dissolved in a slurry in which the composite oxide was dispersed in an organic solvent, and then a hydrolyzable agent capable of hydrolyzing the organic compound of the metal was added to obtain a composite oxide. A hydroxide or oxide of these metals is precipitated on the particle surface, and then the obtained product is The method of heat-processing, or (3) the method of dry-coating the surface of the particle | grains of the said lithium manganese nickel system complex oxide with the said metal oxide, etc. are mentioned in this invention, Among these, the modification obtained by carrying out the coating process by dryness is mentioned. The lithium manganese nickel-based composite oxide is particularly preferable in that manganese ions are reduced, and a lithium secondary battery having the modified lithium manganese nickel-based composite oxide as a positive electrode active material has excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

이어서, 건식으로 본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 제조하는 방법에 대해 자세하게 설명한다. Next, the method for producing the modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention in a dry manner will be described in detail.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 하기의 제1 내지 제2 공정을 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention can be produced by a method including the following first to second steps.

제1 공정; 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물과, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 화합물의 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 건식 혼합하여 상기 복합 산화물의 입자 표면에 상기 금속 산화물의 입자를 부착시키는 공정. First process; Lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the formula (1) and one or two or more metal oxides of a compound containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn by dry mixing the composite Adhering the particles of the metal oxide to the particle surface of the oxide.

<화학식 1><Formula 1>

LixMn1.5Ni0.5O4-w Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4-w

식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2.

제2 공정; 제1 공정에서 얻어진 금속 산화물이 부착된 복합 산화물을 가열 처리하여 개질 리튬 망간계 복합 산화물을 얻는 공정. Second process; The process of heat-processing the complex oxide with a metal oxide obtained at the 1st process, and obtaining a modified lithium manganese system complex oxide.

또한, 제1 공정에서 사용하는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 상술한 것을 사용하는 관계상, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다. In addition, since the lithium manganese nickel complex oxide used by a 1st process uses the thing mentioned above, the detailed description is abbreviate | omitted here.

또 다른 원료인 Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 금속 산화물은 MgO, γ-Al2O3, TiO2, ZrO2 및 ZnO로부터 선택되는 것이 바람직하고, 이들은 1종 또는 2종 이상으로 사용할 수 있다. The metal oxide selected from another raw material, Mg, Al, Ti, Zr and Zn, is preferably selected from MgO, γ-Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 and ZnO, and these may be one or two or more. Can be used.

또한, 이들 금속 산화물은 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 균일하면서도 밀착성있게 부착시키기 위해 미세한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 평균 입경이 0.005 내지 1 ㎛ 이하이다. 그 이유는, 1 ㎛를 초과하면 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 금속 산화물이 부착되기 어렵고, 또한 단순한 이들의 혼합 분말이 되는 경향이 있으며, 한편 금속 산화물의 입경이 0.005 ㎛ 미만이면 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에서 부착한 금속 산화물 입자가 응집하여, 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면과 접촉이 없는 1차 입자는 원상태로 돌아가 불순물로서 작용하는 경향이 있기 때문이다. 또한, 금속 산화 물의 평균 입경은 0.01 내지 0.25 ㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to use fine ones in order to adhere these metal oxides uniformly and tightly to the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide, and have an average particle diameter of 0.005 to 1 µm or less. The reason for this is that when it exceeds 1 m, the metal oxide is hard to adhere to the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide and tends to be a simple mixed powder thereof. On the other hand, when the particle size of the metal oxide is less than 0.005 m, lithium manganese This is because the metal oxide particles adhering on the particle surface of the nickel-based composite oxide aggregate and the primary particles which are not in contact with the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide tend to return to their original state and act as impurities. Moreover, it is preferable to use the thing of 0.01-0.25 micrometers in average particle diameter of a metal oxide.

또한, 이들 원료의 금속 산화물의 배합량은 0.05 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%인 것이 바람직하다. 그 이유는, 0.05 중량% 미만이면 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 존재하는 금속 산화물의 상대적인 피복량이 부족해지기 때문에 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이 충분히 개질되지 않고, 한편 1 중량%를 초과하더라도 본 발명에 따른 효과만 포화할 뿐, 반대로 중량당의 방전 용량이 감소하는 경향이 있다. Moreover, the compounding quantity of the metal oxide of these raw materials is 0.05-1 weight%, Preferably it is 0.1-0.5 weight%. The reason for this is that if the amount is less than 0.05% by weight, the relative coating amount of the metal oxide present on the surface of the particles of the lithium manganese nickel-based composite oxide is insufficient. Only the effect according to the invention is saturated, on the contrary, the discharge capacity per weight tends to decrease.

이어서, 상기한 원료의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물과 금속 산화물의 소정량을 혼합기 등으로 균일하게 혼합하고, 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 미세한 Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물을 입자 표면에 균일하게 부착시킨다. Subsequently, a predetermined amount of the lithium manganese nickel-based composite oxide and the metal oxide of the raw material is uniformly mixed with a mixer or the like, and selected from fine Mg, Al, Ti, Zr and Zn on the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide. One or more metal oxides to be uniformly attached to the particle surface.

제2 공정은, 상기 제1 공정에서 얻어진 금속 산화물이 부착된 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 그대로 가열 처리하여 목적하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 얻는 공정이다. A 2nd process is a process of heat-processing the lithium manganese nickel system complex oxide with a metal oxide obtained at the said 1st process as it is, and obtaining a target modified lithium manganese nickel system complex oxide.

가열 처리하는 온도는 300 내지 600 ℃, 바람직하게는 400 내지 500 ℃이고, 이 가열 처리를 300 내지 600 ℃로 행하면 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에 상기 금속 산화물을 보다 밀착시켜 부착시킬 수 있다. 즉, 이 가열 처리에 의해 금속 산화물의 입자 표면의 에너지가 저하되고, 상기 금속 산화물의 입자 표면이 매끈해져서 리튬 망간 니켈계 복합 산화물 입자와 금속 산화물 입자가 보다 접근하기 쉬워져 밀착성이 높아진다고 생각되며, 이는 가열 처리하기 전에 비해 가 열 처리한 후의 것은 BET 비표면적이 3 내지 15 % 감소한다는 점에서도 확인할 수 있다. The heat treatment temperature is 300 to 600 ° C., preferably 400 to 500 ° C., and the heat treatment can be performed at 300 to 600 ° C. to allow the metal oxide to adhere more closely to the particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide. . That is, it is thought that the energy of the surface of the metal oxide particle is reduced by this heat treatment, the surface of the metal oxide particle is smoothed, and the lithium manganese nickel-based composite oxide particles and the metal oxide particles are more accessible and the adhesion is increased. This can also be confirmed by the fact that the BET specific surface area is reduced by 3 to 15% after the heat treatment compared to before the heat treatment.

본 발명에 있어서, 특히 이와 같이 상기 온도 범위에서 가열 처리하여 얻어지는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지는 우수한 사이클 특성 및 쿨롱 효율을 나타낸다. 또한, 가열 처리 시간은 5 시간 이상, 바람직하게는 8 내지 20 시간이다. 가열 처리의 분위기는 특별히 제한되는 것은 아니지만 통상적으로는 대기 중에서 행해진다. In the present invention, in particular, a lithium secondary battery having a modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained by heat treatment in the above temperature range as a positive electrode active material exhibits excellent cycle characteristics and coulombic efficiency. Moreover, heat processing time is 5 hours or more, Preferably it is 8 to 20 hours. Although the atmosphere of heat processing is not specifically limited, Usually, it is performed in air | atmosphere.

제2 공정 종료 후, 적절하게 냉각하여 필요에 따라 분쇄 및 분급하여 본 발명에 따른 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면에, Mg, Ti, Al, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물을 밀착성있게 피복한 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 얻는다. 또한, 분쇄는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이 약한 블럭상의 것인 경우 등에 적절하게 행한다. After completion of the second step, at least one metal oxide selected from Mg, Ti, Al, Zr, and Zn on the surface of the particles of the lithium manganese nickel-based composite oxide according to the present invention by appropriate cooling, pulverization and classification as necessary. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide coated in an adhesive manner is obtained. In addition, grinding is suitably carried out when the modified lithium manganese nickel-based composite oxide is in the form of a weak block.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 정극, 부극, 격리막 및 리튬염을 함유하는 비수 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지의 정극 활성 물질로서 바람직하게 사용할 수 있다. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention thus obtained can be suitably used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery containing a nonaqueous electrolyte containing a positive electrode, a negative electrode, a separator and a lithium salt.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지 정극 활성 물질은 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이 사용된다. 정극 활성 물질은 후술하는 리튬 이차 전지의 정극 합제, 즉 정극 활성 물질, 도전제, 결착제, 및 필요에 따라 충전제 등을 포함하는 혼합물의 한 원료이다. 본 발명에 따른 리튬 이차 전지 정극 활성 물질은 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물 분말이며, 상술한 바와 같은 바람직한 입도 특성 을 갖는 것을 사용함으로써, 다른 원료와 함께 혼합하여 정극 합제를 제조할 때 혼련이 용이하고, 또한 얻어진 정극 합제를 정극 집전체에 도포할 때의 도공성이 쉬워진다. As the lithium secondary battery positive electrode active material according to the present invention, the modified lithium manganese nickel-based composite oxide is used. The positive electrode active material is a raw material of a positive electrode mixture of a lithium secondary battery described later, that is, a mixture containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, a filler, and the like, as necessary. The lithium secondary battery positive electrode active material according to the present invention is the modified lithium manganese nickel-based composite oxide powder, by mixing with other raw materials to prepare a positive electrode mixture by using the one having a desirable particle size characteristics as described above Moreover, coating property at the time of apply | coating the obtained positive electrode mixture to a positive electrode electrical power collector becomes easy.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 상기 리튬 이차 전지 정극 활성 물질을 사용함으로써, 정극, 부극, 격리막 및 리튬염을 함유하는 비수 전해질을 포함한다. 정극은, 예를 들면 정극 집전체 상에 정극 합제를 도포 건조 등을 행하여 형성되는 것이며, 정극 합제는 정극 활성 물질, 도전제, 결착제, 및 필요에 따라 첨가되는 충전제 등을 포함한다. 본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 정극에 정극 활성 물질인 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이 균일하게 도포되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지는, 특히 부하 특성과 사이클 특성의 저하가 발생하기 어렵다.  The lithium secondary battery according to the present invention includes a nonaqueous electrolyte containing a positive electrode, a negative electrode, a separator and a lithium salt by using the lithium secondary battery positive electrode active material. The positive electrode is formed by, for example, coating and drying the positive electrode mixture on the positive electrode current collector, and the positive electrode mixture contains a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, a filler added as necessary, and the like. In the lithium secondary battery according to the present invention, the modified lithium manganese nickel-based composite oxide, which is a positive electrode active material, is uniformly coated on a positive electrode. Therefore, especially in the lithium secondary battery according to the present invention, deterioration in load characteristics and cycle characteristics is unlikely to occur.

정극 집전체로서는 구성된 전지에서 화학 변화를 일으키지 않는 전자 전도체이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 소성 탄소, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리한 것 등을 들 수 있다. 이들 재료의 표면을 산화하여 사용할 수도 있고, 표면 처리로 집전체 표면에 요철을 접착하여 사용할 수도 있다. 또한, 집전체의 형태로서는, 예를 들면 호일, 필름, 시트, 네트, 펀칭된 것, 라스(lath)체, 다공질체, 발포체, 섬유군, 부직포의 성형체 등을 들 수 있다. 집전체의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 500 ㎛로 하는 것이 바람직하다. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor that does not cause chemical change in the battery constituted. For example, carbon, nickel, titanium, silver may be applied to the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, aluminum, or stainless steel. Surface-treated, etc. are mentioned. The surface of these materials may be oxidized, or may be used by adhering irregularities to the surface of the current collector by surface treatment. Moreover, as a form of an electrical power collector, a foil, a film, a sheet, a net, a punched thing, a lath body, a porous body, a foam, a fiber group, the molded object of a nonwoven fabric, etc. are mentioned, for example. Although the thickness of an electrical power collector is not specifically limited, It is preferable to set it as 1-500 micrometers.

도전제로서는 구성된 전지에서 화학 변화를 일으키지 않는 전자 전도재료이 면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 천연 흑연 및 인공 흑연 등과 같은 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등과 같은 카본 블랙류, 탄소 섬유나 금속 섬유 등과 같은 도전성 섬유류, 불화카본, 알루미늄, 니켈 분말 등과 같은 금속 분말류, 산화아연, 티탄산칼륨 등과 같은 도전성 휘스커류, 산화티탄 등과 같은 도전성 금속 산화물, 또는 폴리페닐렌 유도체 등과 같은 도전성 재료를 들 수 있고, 천연 흑연으로는, 예를 들면 비늘상 흑연, 비늘 조각상 흑연 및 토상 흑연 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 도전제의 배합 비율은 정극 합제 중 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 2 내지 30 중량%이다. The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electron conductive material which does not cause chemical change in the battery configured. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, conductive fibers such as carbon fiber or metal fiber, fluoride Metal powders such as carbon, aluminum, nickel powder and the like, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, or conductive materials such as polyphenylene derivatives, and the like, and natural graphite, For example, scaly graphite, scaly graphite, soil graphite, etc. are mentioned. These can be used 1 type or in combination or 2 or more types. The blending ratio of the conductive agent is 1 to 50% by weight, preferably 2 to 30% by weight in the positive electrode mixture.

결착제로서는, 예를 들면 전분, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메탈셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리든, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔터 중합체(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌부타디엔 고무, 불소 고무, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 불화비닐리덴-펜타플루오로프로필렌 공중합체, 프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-퍼플루오로메틸비 닐에테르-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 그의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 또는 그의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-아크릴산메틸 공중합체 또는 그의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-메타크릴산메틸 공중합체 또는 그의 (Na+) 이온 가교체, 폴리에틸렌옥시드 등과 같은 다당류, 열가소성 수지, 고무 탄성을 갖는 중합체 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 다당류와 같이 리튬과 반응하는 것과 같은 관능기를 포함하는 화합물을 사용할 때에는, 예를 들면 이소시아네이트기와 같은 화합물을 첨가하여 그 관능기를 실활시키는 것이 바람직하다. 결착제의 배합 비율은 정극 합제 중 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%이다. As the binder, for example, starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymetal cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, Ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrenebutadiene rubber, fluororubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, fluoride Vinylidene-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene ball Copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinylether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid Copolymer or (Na + ) ion crosslinker, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinker, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinker thereof, ethylene-methacrylic acid Polysaccharides, such as a methyl copolymer or its (Na + ) ion crosslinked body, polyethylene oxide, a thermoplastic resin, a polymer which has rubber elasticity, etc. are mentioned, These can be used 1 type or in combination of 2 or more types. In addition, when using the compound containing a functional group, such as reacting with lithium like a polysaccharide, it is preferable to add a compound, such as an isocyanate group, and inactivate the functional group. The blending ratio of the binder is 1 to 50% by weight, preferably 5 to 15% by weight in the positive electrode mixture.

충전제는 정극 합제에서 정극의 부피 팽창 등을 억제하는 것이며, 필요에 따라 첨가된다. 충전제로서는 구성된 전지에서 화학 변화를 일으키지 않는 섬유상 재료이면 어느 것이든 사용할 수 있지만, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등과 같은 올레핀계 중합체, 유리, 탄소 등과 같은 섬유가 사용된다. 충전제의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 정극 합제 중 0 내지 30 중량%가 바람직하다. A filler suppresses the volume expansion of a positive electrode, etc. in positive mix and is added as needed. Any filler may be used as long as it is a fibrous material which does not cause chemical change in the battery constituted. For example, an olefin polymer such as polypropylene, polyethylene or the like, or fiber such as glass or carbon is used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 weight% is preferable in positive mix.

부극은 부극 집전체 상에 부극 재료의 도포 건조 등에 의해 형성된다. 부극집전체로는 구성된 전지에서 화학 변화를 일으키지 않는 전자 전도체이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄, 알루미늄, 소성 탄소, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리한 것, 및 알루미늄-카드뮴 합금 등을 들 수 있다. 또한, 이들 재료의 표면을 산화시 켜 사용할 수도 있고, 표면 처리에 의해 집전체 표면에 요철을 접착하여 사용할 수 도 있다. 또한, 집전체의 형태로서는, 예를 들면 호일, 필름, 시트, 네트, 펀칭된 것, 라스체, 다공질체, 발포체, 섬유군, 부직포의 성형체 등을 들 수 있다. 집전체의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 500 ㎛로 하는 것이 바람직하다. The negative electrode is formed on the negative electrode current collector by coating and drying of the negative electrode material. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor that does not cause chemical change in a battery composed of, for example, carbon, nickel, titanium on the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium, aluminum, calcined carbon, copper, or stainless steel. And the surface-treated silver, aluminum-cadmium alloy, etc. are mentioned. Moreover, the surface of these materials may be oxidized and used, and unevenness may be adhere | attached on the surface of an electrical power collector by surface treatment. Moreover, as a form of an electrical power collector, a foil, a film, a sheet, a net, a punched thing, a lath body, a porous body, a foam, a fiber group, the molded object of a nonwoven fabric, etc. are mentioned, for example. Although the thickness of an electrical power collector is not specifically limited, It is preferable to set it as 1-500 micrometers.

부극 재료로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 탄소질 재료, 금속 복합 산화물, 리튬 금속, 리튬 합금, 규소계 합금, 주석계 합금, 금속 산화물, 도전성 고분자, 칼코겐 화합물, Li-Co-Ni계 재료 등을 들 수 있다. 탄소질 재료로는, 예를 들면 난흑연화 탄소 재료, 흑연계 탄소 재료 등을 들 수 있다. 금속복합 산화물로는, 예를 들면 SnpM1 l - pM2 qOr(여기서, M1은 Mn, Fe, Pb 및 Ge로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 나타내고, M2는 Al, B, P, Si, 주기율표 제1족, 제2족, 제3족 및 할로겐 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 나타내며, 0 〈 p ≤ 1, 1 ≤ q ≤ 3, 1 ≤ r ≤ 8을 나타냄), LixFe2O3(0 ≤ x ≤ 1), LixWO2(0 ≤ x ≤ 1) 등과 같은 화합물을 들 수 있다. 금속 산화물로는 GeO, GeO2, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등을 들 수 있다. 도전성 고분자로는 폴리아세틸렌, 폴리-p-페닐렌 등을 들 수 있다. Although it does not restrict | limit especially as a negative electrode material, For example, a carbonaceous material, a metal complex oxide, lithium metal, a lithium alloy, a silicon type alloy, a tin type alloy, a metal oxide, a conductive polymer, a chalcogen compound, a Li-Co-Ni type material Etc. can be mentioned. Examples of the carbonaceous material include hardly graphitized carbon materials and graphite carbon materials. Metal composite oxides include, for example, Sn p M 1 l - p M 2 q O r ( wherein, M 1 represents at least one element selected from Mn, Fe, Pb, and Ge, M 2 is Al, B , P, Si, at least one element selected from group 1, 2, 3, and halogen of the periodic table, and represents 0 <p ≦ 1, 1 ≦ q ≦ 3, 1 ≦ r ≦ 8) , Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), and the like. Metal oxides include GeO, GeO 2 , SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4, and the like Bi 2 O 5. Examples of the conductive polymer include polyacetylene and poly-p-phenylene.

격리막으로는 큰 이온 투과도를 갖고 소정의 기계적 강도를 갖는 절연성 박막이 사용된다. 내유기 용매성과 소수성 때문에 폴리프로필렌 등과 같은 올레핀계 중합체 또는 유리 섬유 또는 폴리에틸렌 등으로부터 만들어진 시트나 부직포가 사 용된다. 격리막의 공경으로는 일반적으로 전지용으로서 유용한 범위이면 좋고, 예를 들면 0.01 내지 10 ㎛이다. 격리막의 두께로서는 일반적인 전지용의 범위이면 좋고, 예를 들면 5 내지 300 ㎛이다. 또한, 후술하는 전해질로서 중합체 등과 같은 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 격리막을 겸할 수도 있다. As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Due to the organic solvent resistance and hydrophobicity, sheets or nonwovens made from olefinic polymers such as polypropylene or glass fibers or polyethylene are used. As a pore size of the separator, generally useful range for a battery is used, for example, 0.01 to 10 mu m. As thickness of a separator, what is necessary is just the range for general batteries, for example, 5-300 micrometers. In addition, when a solid electrolyte, such as a polymer, is used as the electrolyte to be described later, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염을 함유하는 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염을 포함하는 것이다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질이 사용된다. 비수 전해액으로는, 예를 들면 N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 부틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, γ-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥솔란, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥솔란, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메틸, 아세트산메틸, 인산트리에스테르, 트리메톡시메탄, 디옥솔란 유도체, 술포란, 메틸술포란, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌카르보네이트 유도체, 테트라히드로푸란 유도체, 디에틸에테르, 1,3-프로판술톤, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸 등과 같은 비양성자성 유기 용매의 1종 또는 2종 이상을 혼합한 용매를 들 수 있다. The nonaqueous electrolyte containing a lithium salt includes a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. As the nonaqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte are used. As the nonaqueous electrolyte, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone , 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate , Methyl acetate, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo The solvent which mixed 1 type, or 2 or more types of an aprotic organic solvent, such as a nate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1, 3- propane sultone, methyl propionate, ethyl propionate, is mentioned.

유기 고체 전해질로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌옥시드 유도체 또는 이를 포함하는 중합체, 폴리프로필렌옥시드 유도체 또는 이를 포함하는 중합체, 인산에스테르 중합체, 폴리포스파젠, 폴리아지리딘, 폴리에틸렌술피드, 폴리비닐알코올, 폴리불화비닐리덴, 폴리헥사플루오로프로필렌 등과 같은 이온성 해리기를 포함하는 중합체, 이온성 해리기를 포함하는 중합체와 상기 비수 전해액 의 혼합물 등을 들 수 있다. As the organic solid electrolyte, for example, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the same, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the same, a phosphate ester polymer, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl Polymers containing ionic dissociating groups such as alcohols, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, and the like, polymers containing ionic dissociating groups, and mixtures of the above non-aqueous electrolytes.

무기 고체 전해질로는 Li의 질화물, 할로겐화물, 산소산염 등을 사용할 수 있고, 예를 들면 Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2, 황화인 화합물 등을 들 수 있다. An inorganic solid electrolyte used may be a nitride, halide, oxygen acid salts of Li, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2, Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4, LiSiO 4 -LiI- LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , phosphorus sulfide compounds, and the like.

리튬염으로는 상기 비수 전해질에 용해되는 것이 사용되고, 예를 들면 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4 , LiBF4 , LiB10Cl10, LiPF6 , LiCF3SO3 , LiCF3CO2 , LiAsF6, LiSbF6 , LiB10Cl10, LiAlCl4 , CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급 지방족 카르복실산리튬, 사페닐붕산리튬, 이미드류 등과 같은 1종 또는 2종 이상을 혼합한 염을 들 수 있다. As the lithium salt, those dissolved in the nonaqueous electrolyte are used, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic lithium carboxylate, lithium tetraphenylborate, imides, etc. The salt which mixed the same 1 type, or 2 or more types is mentioned.

또한, 비수 전해질에는 방전, 충전 특성, 난연성을 개량할 목적으로 이하에 나타낸 화합물을 첨가할 수 있다. 예를 들면, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌디아민, n-그라임, 헥사인산트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 황, 퀴논이민 염료, N-치환 옥사졸리디논과 N,N-치환 이미다졸리신, 에틸렌글리콜디알킬에테르, 암모늄염, 폴리에틸렌글루콜, 피롤, 2-메톡시에탄올, 삼 염화알루미늄, 도전성 중합체-전극 활성 물질의 단량체, 트리에틸렌포스폰아미드, 트리알킬포스핀, 모르폴린, 카르보닐기를 갖는 아릴 화합물, 헥사메틸포스포릭리아미드와 4-알킬모르폴린, 2환성의 3급 아민, 오일, 포스포늄염 및 3급 술포늄염, 포스파젠, 탄산에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 전해액을 불연성으로 하기 위해 할 로겐 함유 용매, 예를 들면 사염화탄소, 삼불화에틸렌을 전해액에 포함할 수 있다. 또한, 고온 보존에 적성을 갖게 하기 위해서는 전해액에 탄산 가스를 포함할 수 있다.  In addition, the compound shown below can be added to a nonaqueous electrolyte in order to improve discharge, a charging characteristic, and a flame retardance. For example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-lime, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinoneimine dye, N-substituted oxazolidinone and N, N -Substituted imidazolysin, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, polyethylene glycol, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, monomer of conductive polymer-electrode active material, triethylenephosphonamide, trialkylphosphine Aryl compounds having a morpholine, carbonyl group, hexamethylphosphoryriamide and 4-alkyl morpholine, bicyclic tertiary amines, oils, phosphonium salts and tertiary sulfonium salts, phosphazenes, carbonate esters, and the like. have. In addition, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be included in the electrolyte to render the electrolyte nonflammable. In addition, in order to make it suitable for high temperature storage, carbon dioxide gas may be included in electrolyte solution.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 전지 성능, 특히 사이클 특성 및 쿨롱 효율이 우수한 리튬 이차 전지가 된다. 전지의 형상은 버튼, 시트, 실린더, 각형, 코인형 등 어느 형상이 될 수도 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 용도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 노트북, 랩탑 퍼스널 컴퓨터, 포켓 워드 프로세서, 휴대 전화, 무선 송수화기, 포터블 CD 플레이어, 라디오, 액정 텔레비젼, 백업 전원, 전기 셰이버, 메모리 카드, 비디오 무비 등과 같은 전자 기기, 자동차, 전동 차량, 게임 기기 등과 같은 민간용 전자 기기를 들 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention is a lithium secondary battery excellent in battery performance, particularly cycle characteristics and coulombic efficiency. The shape of the battery may be any shape such as a button, a sheet, a cylinder, a square, or a coin. Although the use of the lithium secondary battery according to the present invention is not particularly limited, for example, a notebook, a laptop personal computer, a pocket word processor, a mobile phone, a wireless handset, a portable CD player, a radio, a liquid crystal television, a backup power supply, an electric shaver, Electronic devices such as memory cards, video movies, and the like, and civilian electronic devices such as automobiles, electric vehicles, and game devices.

<실시예> <Example>

<복합 산화물 시료> <Complex Oxide Sample>

(a) 출발 물질의 제조 공정(a) Process for preparing starting material

0.4 mol/l의 NiSO4·6H2O 및 1.2 mol/l의 MnSO4·5H2O의 혼합염 수용액(용량비 1:1) 300 ㎖를 준비하였다. 이와는 별도로 착화제로서 1.5 mol/l의 암모니아 수용액 100 ㎖ 및 6 mol/l의 NaOH 수용액 200 ㎖를 준비하였다. 이들 세가지 수용액을 200 ㎖의 물을 넣은 1 ℓ용량의 비커에 동시에 적하하였다. 적하 중, 반응액의 pH가 11이 되도록 각 수용액의 적하 속도를 조정하였다. 적하 속도는 혼합염 수용액이 60 ㎖/분, 암모니아 수용액이 20 ㎖/분, NaOH 수용액이 40 ㎖/분이었다. 반응액은 50 ℃로 유지하였다. 이에 따라, Mn 및 Ni의 수산화물을 공침시켰다. 공침물을 9 시간 동안 교반하여 숙성시켰다. 그 동안, 오버 플로우 방식으로 반응계 내의 액체량을 제어하여 3 시간마다 오버 플로우한 액체를 교환하였다. 여과 후에 침전 생성된 수산화물을 리펄프 세정하였다. 전도도계로 세정 효과를 판단하면서 충분히 세정을 행하였다. 건조 후, 침전 생성물의 X선 회절을 행하였다. 그 결과, 침전 생성물은 비정질이 아니고 Mn과 Ni이 서로 고체 용융된 Mn과 Ni과의 공정체(共晶體)이며, 조성은 Mn0 .75Ni0 .25(OH)2로 거의 표시된다는 것이 확인되었다. 이 침전 생성물의 BET 비표면적은 12.2 ㎡/g이었고, 평균 입경은 9.7 ㎛였다. 300 ml of an aqueous mixed salt solution (volume ratio 1: 1) of 0.4 mol / l NiSO 4 .6H 2 O and 1.2 mol / l MnSO 4 .5H 2 O was prepared. Separately, 100 ml of an aqueous 1.5 mol / l ammonia solution and 200 ml of a 6 mol / l NaOH aqueous solution were prepared as complexing agents. These three aqueous solutions were simultaneously added to a 1 L beaker containing 200 mL of water. During the dropping, the dropping rate of each aqueous solution was adjusted so that the pH of the reaction solution was 11. The dropping rate was 60 ml / min for an aqueous mixed salt solution, 20 ml / min for an aqueous ammonia solution and 40 ml / min for an NaOH aqueous solution. The reaction solution was maintained at 50 ° C. Thus, the hydroxides of Mn and Ni were co-precipitated. The coprecipitate was aged by stirring for 9 hours. In the meantime, the amount of liquid in the reaction system was controlled in an overflow manner to replace the overflowed liquid every three hours. After filtration, the precipitated hydroxide was repulsed. The cleaning was sufficiently performed while the conductivity meter judged the cleaning effect. After drying, X-ray diffraction of the precipitated product was performed. As a result, confirmed that the amorphous precipitated product is not Mn and Ni are each ball and jams (共晶體) of the solid solution of Mn and Ni, the composition is substantially represented by Mn 0 .75 Ni 0 .25 (OH ) 2 It became. The BET specific surface area of this precipitated product was 12.2 m 2 / g and the average particle diameter was 9.7 μm.

(b) 1 단계째 가열 처리 공정(b) Step 1 heat treatment process

(a)의 공정에서 얻어진 출발 물질을 대기 중에 1000 ℃에서 12 시간 동안 가열 처리하여 제1 전구체를 얻었다. 최고 온도대에 도달하기까지의 승온 속도는 100 ℃/시로 하였다. 제1 전구체를 실온(20 ℃)까지 자연 냉각하였다. 강온(降溫) 속도는 100 ℃/시로 하였다. 냉각 후, 가정용 믹서를 이용하여 가볍게 분쇄하였다. 제1 전구체의 BET 비표면적은 0.43 ㎡/g이었다. The starting material obtained in the step (a) was heat-treated at 1000 ° C. for 12 hours in the air to obtain a first precursor. The temperature increase rate until reaching the maximum temperature range was 100 degreeC / hour. The first precursor was naturally cooled to room temperature (20 ° C.). Temperature-fall rate was 100 degreeC / hour. After cooling, it was ground lightly using a domestic mixer. The BET specific surface area of the first precursor was 0.43 m 2 / g.

(c) 2 단계째 가열 처리 공정(c) second stage heat treatment process

이어서, (b)의 공정에서 얻어진 제1 전구체를 대기 중에 650 ℃에서 10 시간 동안 가열 처리하여 제2 전구체를 얻었다. 최고 온도대에 도달하기까지의 승온 속도는 100 ℃/시로 하였다. 가열 처리 후, 강온 속도 100 ℃/시로 실온(20 ℃)까지 냉각하였다. 얻어진 제2 전구체의 BET 비표면적은 0.41 ㎡/g이었다. Subsequently, the first precursor obtained in the step (b) was heat treated at 650 ° C. for 10 hours in the air to obtain a second precursor. The temperature increase rate until reaching the maximum temperature range was 100 degreeC / hour. After heat processing, it cooled to room temperature (20 degreeC) at the temperature-fall rate of 100 degreeC / hour. The BET specific surface area of the obtained second precursor was 0.41 m 2 / g.

(d) Li화 소성 공정(d) Liification firing process

(c)의 공정에서 얻어진 제2 전구체와 탄산리튬을 건식으로 혼합하였다. 혼합은 리튬의 몰수와, Mn 및 Ni의 몰수의 합계량과의 비(전자/후자)가 0.5가 되도록 행하였다. 이어서, 대기 중에 900 ℃에서 12 시간 소성하였다. 최고 온도대에 도달하기까지의 승온 속도는 100 ℃/시로 하였다. 소성 후, 강온 속도 100 ℃/시로 실온(20 ℃)까지 냉각하였다. 이어서, 가정용 믹서를 이용하여 분쇄하였다. 얻어진 리튬 망간 니켈 복합 산화물의 조성은 LiMn1.5Ni0.5O4로 거의 표시된다는 것이 확인되었다. 이 복합 산화물의 BET 비표면적은 0.39 ㎡/g이었고, 평균 입경은 10.5 ㎛ 였다. The second precursor obtained in the step (c) and lithium carbonate were mixed dry. Mixing was performed so that the ratio (the former / the latter) of the total number of moles of lithium and the number of moles of Mn and Ni would be 0.5. Then, it was calcined at 900 ° C for 12 hours in the air. The temperature increase rate until reaching the maximum temperature range was 100 degreeC / hour. After baking, it cooled to room temperature (20 degreeC) by 100 degreeC / hour of temperature-fall rates. Then, it was ground using a domestic mixer. It was confirmed that the composition of the obtained lithium manganese nickel composite oxide was almost expressed as LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 . The BET specific surface area of this composite oxide was 0.39 m 2 / g, and the average particle diameter was 10.5 m.

(e) 가열 처리(e) heat treatment

이어서, (d)의 공정에서 얻어진 리튬 망간 니켈 복합 산화물을 대기 중에 600 ℃에서 5 시간 동안 가열 처리하였다(후가열 처리). 최고 온도대에 도달하기까지의 승온 속도는 100 ℃/시로 하였다. 후가열 처리 후, 강온 속도 100 ℃/시로 실온(20 ℃)까지 냉각하였다. 얻어진 리튬 망간 니켈 복합 산화물의 조성은 LiMn1.5Ni0.5O4로 거의 표시된다는 것이 확인되었다. 이 복합 산화물의 BET 비표면적은 0.38 ㎡/g이고, 평균 입경은 10.6 ㎛였다. Subsequently, the lithium manganese nickel composite oxide obtained by the process of (d) was heat-processed at 600 degreeC for 5 hours in air | atmosphere (after-heating process). The temperature increase rate until reaching the maximum temperature range was 100 degreeC / hour. After the post-heating treatment, the mixture was cooled to room temperature (20 ° C) at a temperature-fall rate of 100 ° C / hour. It was confirmed that the composition of the obtained lithium manganese nickel composite oxide was almost expressed as LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 . The BET specific surface area of this composite oxide was 0.38 m 2 / g, and the average particle diameter was 10.6 µm.

또한, 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 망간 용출량을 이하의 방법으로 측정한 결과, 98 ppm이었다. Moreover, it was 98 ppm when the manganese elution amount of the lithium manganese nickel system complex oxide was measured with the following method.

[망간 용출량][Manganese Elution]

1 g의 리튬 망간 니켈 복합 산화물을 밀폐 가능한 테플론(등록 상표) 용기에 넣었다. 이 용기를 120 ℃로 가열된 진공 건조기에 하룻밤 동안 넣어 수분을 제거하였다. 용기를 진공 건조기로부터 추출한 후, 건식 공기 분위기하에서 5 g의 전해액을 테플론(등록 상표) 용기 내에 넣어 용기의 뚜껑을 덮었다. 전해액은 에틸렌카르보네이트와 디에틸카르보네이트의 부피비 1:2 혼합액 1 리터에 LiPF6 1 몰을 용해한 것이었다. 용기를 상하로 흔들어 복합 산화물과 전해액을 완전히 혼합시킨 후, 용기를 80 ℃의 항온조에 넣어 일주일간 방치하였다. 그 동안, 2 내지 3일에 1회는 용기를 흔들어 양자를 혼합시켰다. 일주일 경과 후, 용기를 항온조로부터 추출하고, 용기 내의 전해액을 0.1 ㎛의 필터로 여과하였다. 1 g의 여액을 100 ㎖의 메스 플라스크에 넣고, 그 메스 플라스크에 초순수 : 에탄올 = 80 : 20(중량비)의 혼합 용매를 첨가하고 희석하여 정용하였다. 메스 플라스크를 잘 흔든 후, 원자 흡광 분석법으로 Mn의 농도를 균일화하였다. 그 정량값에 기초하여 5 g의 전해액 중에 얼마만큼의 Mn이 용해되었는 지를 환산하여 용출량을 산출하였다. 1 g of lithium manganese nickel composite oxide was placed in a sealable Teflon® container. The vessel was placed in a vacuum dryer heated to 120 ° C. overnight to remove moisture. After the container was extracted from the vacuum dryer, 5 g of electrolyte was placed in a Teflon (registered trademark) container under a dry air atmosphere to cover the container. The electrolyte solution was obtained by dissolving 1 mol of LiPF 6 in 1 liter of a volume ratio 1: 2 mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate. The container was shaken up and down to completely mix the composite oxide and the electrolyte solution, and then the container was placed in a constant temperature bath at 80 ° C. and left for one week. In the meantime, the container was shaken once every 2-3 days, and both were mixed. After one week, the vessel was extracted from the thermostat and the electrolyte in the vessel was filtered with a 0.1 μm filter. 1 g of the filtrate was placed in a 100 ml volumetric flask, and a mixed solvent of ultrapure water: ethanol = 80: 20 (weight ratio) was added to the volumetric flask, and the mixture was diluted. After shaking the measuring flask well, the concentration of Mn was uniformed by atomic absorption spectrometry. Based on the quantitative value, the amount of Mn dissolved in 5 g of electrolyte solution was calculated, and the elution amount was computed.

<금속 산화물 시료>  <Metal Oxide Sample>

금속 산화물 시료는 하기 표 1에 나타낸 여러 물질을 가진 것을 사용하였다.Metal oxide samples were used having various materials shown in Table 1 below.

Figure 112005039693223-PAT00001
Figure 112005039693223-PAT00001

주) MgO; 우베 메터리얼즈사 제조, Al2O3; 쇼와 덴꼬사 제조, TiO2; 쇼와 타이타늄사 제조Note) MgO; Ube Materials, Inc., Al 2 O 3 ; Showa Denko Co., Ltd., TiO 2 ; Showa Titanium Corporation

<실시예 1><Example 1>

(제1 공정)(First process)

상기에서 제조한 LiMn1.5Ni0.5O4 각 200 g과 금속 산화물 각 1 g을 가정용 믹서를 이용하여 60 초간 충분히 혼합함으로써 LiMn1.5Ni0.5O4의 입자 표면에 각 금속 산화물을 부착시켰다. 또한, 제1 공정 후의 BET 비표면적을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. Each metal oxide was attached to the surface of the particles of LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 by sufficiently mixing 60 g of each of the LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and 1 g of the metal oxide prepared above for 60 seconds using a domestic mixer. In addition, the BET specific surface area after the first step was measured, and the results are shown in Table 2 below.

(제2 공정)(Second process)

이어서, 알루미나질의 화로에서 500 ℃로 5 시간 동안 가열 처리를 행하였다. 냉각 후, 분쇄 및 분급을 행하여 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 얻었다. 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 여러 물질을 표 2에 나타내었다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 전자 현미경 사진을 도 1 및 도 2에 나타내었다. 또한, 망간 용출량을 상기 와 같이 측정하였다. 그 결과, 망간 용출량은 각각 78 ppm, 86 ppm, 91 ppm이었다. Subsequently, heat treatment was performed at 500 ° C. for 5 hours in an alumina furnace. After cooling, pulverization and classification were performed to obtain a modified lithium manganese nickel-based composite oxide. Table 2 shows the various materials of the obtained modified lithium manganese nickel-based composite oxide. In addition, electron micrographs of the modified lithium manganese nickel-based composite oxides obtained in Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 1 and 2. In addition, the amount of manganese elution was measured as described above. As a result, the amount of manganese elution was 78 ppm, 86 ppm and 91 ppm, respectively.

<참고예 1>Reference Example 1

상기에서 제조한 피복 처리를 행하지 않은 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 참고 시료로 하였다. The lithium manganese nickel composite oxide which was not subjected to the coating treatment prepared above was used as a reference sample.

Figure 112005039693223-PAT00002
Figure 112005039693223-PAT00002

(성능 평가) (Performance evaluation)

실시예에서 얻어진 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물 및 참고예 1의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로서 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 이 전지에 대해 초기 방전 용량, 10 사이클째의 쿨롱 효율, 5 V 영역/5 V 및 4 V 영역의 방전 용량비를 이하의 방법으로 측정하였다. 이들 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 실시예 1 내지 3에 대해 초기 방전 용량 곡선을 도 3, 도 4 및 도 5에 각각 나타내었다. A lithium secondary battery was manufactured using the modified lithium manganese nickel-based composite oxide obtained in the examples and the lithium manganese nickel-based composite oxide of Reference Example 1 as the positive electrode active material. About this battery, the initial discharge capacity, the coulombic efficiency of the 10th cycle, and the discharge capacity ratio of 5V area / 5V and 4V area were measured with the following method. These results are shown in Table 3 below. In addition, the initial discharge capacity curves for Examples 1 to 3 are shown in Figs. 3, 4 and 5, respectively.

[초기 방전 용량] [Initial discharge capacity]

리튬 망간 니켈 복합 산화물 5.7 g, 도전제(도전성 카본, 에라켐사제의 Super P) 0.15 g 및 결합제(폴리불화비닐리덴) 0.15 g을 혼합하였다. 이어서, N-메틸피롤리디논을 약 5 ㎖ 첨가하여 교반기로 균일한 도료를 제조하였다. 알루미늄제의 시트에 도료를 도포하여 120 ℃에서 2 시간 동안 건조함으로써 정극 시트를 얻었다. 도포 두께는 120 ㎛로 하였다. 정극 시트를 압축한 후, φ 15 mm의 크기로 펀칭하여 정극판을 얻었다. 이 정극판을 사용하여 격리판, 부극, 집전판, 부착 쇠장식물, 외부 단자, 전해액 등과 같은 각 부재를 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 부극으로는 금속 리튬박, 전해액으로는 에틸렌카르보네이트와 디에틸카르보네이트의 부피비 1:2 혼합액 1 ℓ에 LiPF6 1몰을 용해한 것을 사용하였다. 이 리튬 이차 전지에 대해 25 ℃에서 초기 방전 용량을 측정하였다. 충전은 전류값 0.5 C에서 5.0 V까지 CCCV(0.05 C의 전류값이 되면 충전 종료)로 행하고, 방전은 전류값 0.2 C에서 3.0 V까지 CC로 행하였다. 5.7 g of lithium manganese nickel composite oxide, 0.15 g of a conductive agent (conductive carbon, Super P manufactured by Erachem Co., Ltd.), and 0.15 g of a binder (polyvinylidene fluoride) were mixed. Subsequently, about 5 ml of N-methylpyrrolidinone was added to prepare a uniform paint with a stirrer. The coating material was apply | coated to the sheet | seat made from aluminum, and it dried for 2 hours at 120 degreeC, and obtained the positive electrode sheet. Coating thickness was 120 micrometers. After compressing the positive electrode sheet, it was punched to a size of φ 15 mm to obtain a positive electrode plate. Using this positive electrode plate, a lithium secondary battery was manufactured using each member such as a separator, a negative electrode, a current collector plate, a metal fitting, an external terminal, and an electrolyte solution. A negative electrode include metallic lithium foil, electrolyte solution is ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: was used by dissolving LiPF 6 1 mol to 2 mixture 1 ℓ. The initial discharge capacity was measured at 25 ° C. for this lithium secondary battery. Charging was performed at CCCV (current is charged at the current value of 0.05 C) to 5.0 V at a current value of 0.5 C, and discharge was performed at CC at a current value of 0.2 C to 3.0 V.

[10 사이클째의 쿨롱 효율][Coulomb efficiency of the tenth cycle]

상술한 초기 방전 용량의 측정에 사용한 리튬 이차 전지에 대해 10 사이클째의 방전 용량 및 10 사이클째의 충전 용량을 측정하고, 10 사이클째의 방전 용량/10 사이클째의 충전 용량×100으로부터 10 사이클째의 쿨롱 효율을 산출하였다. Discharge capacity of the 10th cycle and the charge capacity of the 10th cycle were measured about the lithium secondary battery used for the measurement of the initial discharge capacity mentioned above, and it is 10 cycles from the discharge capacity of 10th cycle / 10th charge capacity * 100 Coulomb efficiency of was calculated.

[5 V 영역/5 V 및 4 V 영역의 방전 용량비][Discharge capacity ratio in 5 V region / 5 V and 4 V region]

상술한 초기 방전 용량의 측정에 사용한 리튬 이차 전지에 대해 20 사이클까지의 충방전을 반복하고, 4.6 내지 4.7 V 부근의 방전 용량(5 V 영역의 방전 용량) 및 3.9 내지 4.1 V 부근의 방전 용량(4 V 영역의 방전 용량)을 측정하였다. 또한, 5 V 영역의 방전 용량/(5 V 영역의 방전 용량+4 V 영역의 방전 용량)×100으로부터 방전 용량비를 산출하였다. Charge and discharge up to 20 cycles are repeated for the lithium secondary battery used for the measurement of the initial discharge capacity described above, and the discharge capacity at 4.6 to 4.7 V (discharge capacity at 5 V region) and discharge capacity at 3.9 to 4.1 V ( Discharge capacity in the 4 V region). The discharge capacity ratio was calculated from the discharge capacity in the 5 V region / (discharge capacity in the 5 V region + discharge capacity in the 4 V region) × 100.

Figure 112005039693223-PAT00003
Figure 112005039693223-PAT00003

표 3의 결과로부터 쿨롱 효율과 5 V 영역/5 V 및 4 V 영역의 방전 용량비가 향상되었다는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 3, 도 4 및 도 5로부터 충방전 곡선의 열화가 작다는 점에서 사이클 특성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. From the results in Table 3, it was found that the coulombic efficiency and the discharge capacity ratio in the 5 V region / 5 V and 4 V region were improved. 3, 4, and 5 also show that the cycle characteristics are excellent in that the deterioration of the charge / discharge curve is small.

본 발명의 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물은 망간 이온의 용출이 억제된 것이고, 상기 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 정극 활성 물질로 하는 리튬 이차 전지는 우수한 사이클 특성 및 쿨롱 효율을 나타낸다. In the modified lithium manganese nickel-based composite oxide of the present invention, elution of manganese ions is suppressed, and a lithium secondary battery using the modified lithium manganese nickel-based composite oxide as a positive electrode active material exhibits excellent cycle characteristics and coulombic efficiency.

Claims (13)

하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 입자 표면이, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 산화물로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물.Particle surface of the lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the formula (1) is coated with a metal oxide containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn modified lithium manganese Nickel-based composite oxides. <화학식 1> <Formula 1> LixMn1.5Ni0.5O4-w Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4-w 식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.In the formula, 0 <x <2, 0 ≦ w <2. 제1항에 있어서, 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물과, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 화합물의 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 건식 혼합하고, 이어서 가열 처리하여 얻어진 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물. The method according to claim 1, wherein the lithium manganese nickel-based composite oxide and one or two or more metal oxides of a compound containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr, and Zn are dry mixed, Next, the modified lithium manganese nickel-based composite oxide, which is obtained by heat treatment. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 산화물의 피복량이 0.05 내지 1 중량%인 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide according to claim 1 or 2, wherein the coating amount of the metal oxide is 0.05 to 1% by weight. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, BET 비표면적이 0.3 내지 1.0 ㎡/g인 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the BET specific surface area is 0.3 to 1.0 m 2 / g. 제1항에 있어서, 에틸렌카르보네이트와 디에틸카르보네이트의 부피비 1:2의 혼합액에 LiPF6 1 몰/L를 용해시킨 전해액 5 g에 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물 1 g을 첨가하고, 80 ℃에서 168 시간 방치한 후 상기 전해액 중에 용해된 Mn의 용출량이 100 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물. 2 g of a modified lithium manganese nickel-based composite oxide is added to 5 g of an electrolyte solution in which 1 mol / L of LiPF 6 is dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 2. A modified lithium manganese nickel-based composite oxide, characterized in that the amount of Mn dissolved in the electrolyte after 100 hours at 80 ° C. is 100 ppm or less. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 금속 원소가 Mg, Al 및 Ti로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소인 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물. The modified lithium manganese nickel-based composite oxide according to claim 1, wherein the at least one metal element is at least one metal element selected from Mg, Al, and Ti. 제1 공정; 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 니켈계 복합 산화물과, Mg, Al, Ti, Zr 및 Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 화합물의 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 건식 혼합하여 상기 복합 산화물의 입자 표면에 상기 금속 산화물의 입자를 부착시키는 공정, 및First process; Lithium manganese nickel-based composite oxide represented by the formula (1) and one or two or more metal oxides of a compound containing at least one metal element selected from Mg, Al, Ti, Zr and Zn by dry mixing the composite Attaching the particles of the metal oxide to the particle surface of the oxide, and 제2 공정; 제1 공정에서 얻어진 금속 산화물이 부착된 복합 산화물을 가열 처리하여 개질 리튬 망간계 복합 산화물을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법.  Second process; A method for producing a modified lithium manganese nickel-based composite oxide, comprising the step of heating the composite oxide with a metal oxide obtained in the first step to obtain a modified lithium manganese-based composite oxide. <화학식 1> <Formula 1> LixMn1 .5Ni0 .5O4 -w Li x Mn 1 .5 Ni 0 .5 O 4 -w (식 중, 0 〈 x 〈 2, 0 ≤ w 〈 2이다.) (In formula, 0 <x <2 and 0 <w <2.) 제7항에 있어서, 상기 제1 공정의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이, 망간 및 니켈의 복합 화합물 또는 망간 화합물과 니켈 화합물의 혼합물을 출발 물질로서 사용하고, 이것을 950 내지 1050 ℃로 가열 처리하여 제1 전구체를 형성하고, 제1 전구체를 냉각한 후에 550 내지 750 ℃로 가열 처리하여 제2 전구체를 형성하고, 제2 전구체를 냉각한 후에 이것을 리튬 화합물과 혼합하여 800 내지 1000 ℃에서 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법. 8. The lithium manganese nickel-based composite oxide of the first step is prepared by using a manganese and nickel complex compound or a mixture of a manganese compound and a nickel compound as a starting material. 1 precursor was formed, the first precursor was cooled, and then heated to 550 to 750 ° C. to form a second precursor, and after cooling the second precursor, it was mixed with a lithium compound to be baked at 800 to 1000 ° C. Method for producing a modified lithium manganese nickel-based composite oxide, characterized in that. 제8항에 있어서, 상기 제1 공정의 리튬 망간 니켈계 복합 산화물이, 상기 제2 전구체와 리튬 화합물의 혼합·소성에 의해 얻어진 상기 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 냉각한 후에 550 내지 650 ℃로 가열 처리하여 얻어진 것을 특징으로 하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법. The method of claim 8, wherein the lithium manganese nickel-based composite oxide of the first step is heated to 550 to 650 ° C after cooling the lithium manganese nickel-based composite oxide obtained by mixing and baking the second precursor and the lithium compound. A process for producing a modified lithium manganese nickel-based composite oxide, which is obtained by treatment. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공정에서 사용하는 금속 산화물의 평균 입경이 1.0 ㎛ 이하인 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법. The manufacturing method of the modified lithium manganese nickel complex oxide of any one of Claims 7-9 whose average particle diameter of the metal oxide used at a said 1st process is 1.0 micrometer or less. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공정의 가열 처리를 300 내지 600 ℃에서 행하는 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물의 제조 방법. The method for producing a modified lithium manganese nickel-based composite oxide according to any one of claims 7 to 10, wherein the heat treatment of the second step is performed at 300 to 600 ° C. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 개질 리튬 망간 니켈계 복합 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지 정극 활성 물질. A lithium secondary battery positive electrode active material comprising the modified lithium manganese nickel-based composite oxide according to any one of claims 1 to 6. 제12항에 기재된 리튬 이차 전지 정극 활성 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery positive electrode active material of Claim 12 is used, The lithium secondary battery characterized by the above-mentioned.
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