KR20130095572A - Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery - Google Patents

Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery Download PDF

Info

Publication number
KR20130095572A
KR20130095572A KR1020120017124A KR20120017124A KR20130095572A KR 20130095572 A KR20130095572 A KR 20130095572A KR 1020120017124 A KR1020120017124 A KR 1020120017124A KR 20120017124 A KR20120017124 A KR 20120017124A KR 20130095572 A KR20130095572 A KR 20130095572A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
manganese
active material
secondary battery
cathode active
Prior art date
Application number
KR1020120017124A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101418060B1 (en
Inventor
정연욱
김원태
강경완
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020120017124A priority Critical patent/KR101418060B1/en
Priority to PCT/KR2013/000715 priority patent/WO2013125798A1/en
Publication of KR20130095572A publication Critical patent/KR20130095572A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101418060B1 publication Critical patent/KR101418060B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00Compounds of manganese
    • C01G45/12Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/1228Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type [MnO2]n-, e.g. LiMnO2, Li[MxMn1-x]O2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a cathode active material is provided to be able to manufacture a LiMnO2 cathode active material with an improved capacitance and an excellent charge/discharge efficiency by precipitating manganese, vanadium or niobium with reduction. CONSTITUTION: A manufacturing method of a cathode active material comprises a step of producing manganese complex precipitate by precipitating manganese and hetero metal elements with reduction from a mixed solution including a hetero metal compound containing at least one hetero metal element selected from V and Nb, and a manganese compound; and a step of mixing the manganese complex participate and the lithium compound, and plasticizing the mixture to produce a lithium manganese complex oxide represented by Chemical formula 1: Li_(1+a)(Mn_(1-b)M_b)_(1-a)O_2; wherein a is 0<=a<=1/3, b is 0<=b<=0.5, M is at least one metal element selected from V and Nb.

Description

리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법 {PREPARATION METHOD OF A POSITIVE ACTIVE FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery,

본 발명은 우수한 용량 특성과 충방전 효율이 가능한 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 망간과 바나듐이나 니오븀 등을 함께 환원 침전시켜 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery capable of excellent capacity characteristics and charge / discharge efficiency, and more particularly to a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery by reducing and precipitating manganese, vanadium, niobium, will be.

현재 상업화되어 사용 중인 리튬 이차전지는 평균 방전 전위가 3.7 V, 즉 4 V 대의 전지로서 3C라 일컬어지는 휴대용전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등에 급속도로 적용되고 있는 디지털 시대의 심장에 해당하는 요소이다. The lithium rechargeable battery which is currently commercialized and used is equivalent to the heart of the digital era in which the average discharge potential is rapidly applied to portable phones, notebook computers, camcorders, and the like, which is referred to as 3C as a 3.7V battery.

이러한 리튬이차전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -x CoxO2, LiMnO2 등의 복합산화물이 사용되고 있다. LiCoO2는 양호한 전기 전도도와 높은 전지 전압 그리고 우수한 전극 특성을 보이며, 현재 SONY사 등에서 상업화되어 시판되고 있는 대표적인 양극 활물질이나, 가격이 비싸다는 단점이 있다. LiNiO2는 위에서 언급한 양극 활물질 중 가장 값이 싸며, 가장 높은 방전용량의 전지 특성을 나타내고 있으나 합성하기가 어려운 단점이 있다. Composite oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1- x Co x O 2 , and LiMnO 2 are used as positive electrode active materials of such lithium secondary batteries. LiCoO 2 exhibits good electrical conductivity, high battery voltage, and excellent electrode characteristics, and is a representative cathode active material currently commercialized and marketed by SONY, etc., but has a disadvantage of being expensive. LiNiO 2 is the least expensive of the above-mentioned positive electrode active material, and exhibits the highest discharge capacity of the battery characteristics, but it is difficult to synthesize.

현재 전 세계에 유통되고 있는 전지의 95% 이상이 고 가격의 LiCoO2를 사용하고 있으며, 이러한 LiCoO2를 대체하고자 하는 노력들이 많이 진행되고 있다. 그리하여 합성하기도 쉽고, 값이 비교적 싸며, 환경에 대한 오염도도 적은 LiMn2O4, LiMnO2 등의 Mn-계 양극 활물질에 대한 연구가 활발하다. 하지만 이러한 LiMn2O4, LiMnO2 등은 용량이 작고 반복 사용에 따른 충방전 효율이 우수하지 않다는 문제점이 있다.Currently, more than 95% of the batteries in the world use high-priced LiCoO 2 , and efforts are being made to replace such LiCoO 2 . Thus, Mn-based cathode active materials such as LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , which are easy to synthesize, relatively inexpensive, and have little pollution to the environment are actively researched. However, such LiMn 2 O 4 , LiMnO 2, etc. have a small capacity and are not excellent in charging / discharging efficiency due to repeated use.

따라서, 리튬 이차 전지에 사용시 용량이 개선되고, 충방전 효율이 우수하며, LiCoO2에 비해 생산 비용이 절감되는 리튬 이차전지용 양극 활물질 소재 및 공정 개발에 대한 연구가 필요하다.Therefore, it is necessary to study the development of a cathode active material and a process for a lithium secondary battery, which have improved capacity when used for a lithium secondary battery, excellent charge / discharge efficiency, and reduced production cost compared to LiCoO 2 .

본 발명은 망간과 바나듐이나 니오븀 등의 환원 침전법을 통해 용량이 개선되고 충방전 효율이 우수한 리튬 망간계 복합 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, which comprises lithium manganese composite oxide having improved capacity and excellent charge / discharge efficiency through reduction precipitation of manganese and vanadium or niobium.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공하고자 한다.The present invention also provides a cathode active material for a lithium secondary battery manufactured by the above method.

본 발명은 또한, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하고자 한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the cathode active material.

본 발명은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 이종 금속 원소를 포함하는 이종 금속 화합물과 망간 화합물을 포함하는 혼합 용액으로부터, 망간과 이종 금속 원소를 환원 침전시켜 망간 복합 침전물을 생성시키는 단계; 및 상기 망간 복합 침전물과 리튬 화합물을 혼합하고, 300 내지 800 ℃의 조건 하에서 소성시켜 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 복합 산화물 생성시키는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a process for producing a manganese composite precipitate by reducing and precipitating manganese and a dissimilar metal element from a mixed solution containing a dissimilar metal compound containing at least one dissimilar metal element selected from the group consisting of V and Nb and a manganese compound, And mixing the manganese composite precipitate with a lithium compound to form a lithium manganese composite oxide represented by the following formula (1), followed by calcination at 300 to 800 ° C.

[화학식 1][Formula 1]

Li1 +a(Mn1 - bMb)1- aO2 Li 1 + a (Mn 1 - b M b ) 1 - a O 2

식 중, a는 0≤a≤1/3이며, b는 0≤b≤0.5이고, M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소이다. In the formula, a is 0 ≦ a ≦ 1/3, b is 0 ≦ b ≦ 0.5, and M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공한다.The present invention also provides a cathode active material for a lithium secondary battery produced by the above method.

본 발명은 또한, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the cathode active material.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법 및 이에 따라 제조되는 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이를 포함하는 리튬 이차전지에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery according to a specific embodiment of the present invention, a cathode active material for a lithium secondary battery produced thereby, and a lithium secondary battery including the same will be described in detail. It will be apparent to those skilled in the art, however, that this is not intended to limit the scope of the invention, which is set forth as an example of the invention, and that various modifications may be made to the embodiments within the scope of the invention.

본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.&Quot; Including "or" containing ", unless the context clearly dictates otherwise throughout the specification, refers to any element (or component) including without limitation, excluding the addition of another component .

본 발명에서 "리튬 이차전지"라 함은 충전과 방전을 지속적으로 수행 할 수 있는 것을 말하는 것이다. 이러한 리튬 이차전지는 전기에너지를 저장하는 매개체 특징을 갖는다. 다만, 전술한 바와 같이, 리튬 이차전지(리튬 이차전지용 양극활물질)는 탈리 시에 이온의 형태로 빠져 나와야 하기 때문에 구조적 안정성을 가져야 하며, 이러한 구조적 안정성을 갖는 전이금속 소재를 주로 사용해야 하는 부분에서 제조 공정과 소재의 제한적인 단점이 있다. In the present invention, the term "lithium secondary battery" refers to a battery capable of continuously performing charging and discharging. Such a lithium secondary battery has a characteristic feature of storing electric energy. However, as described above, since lithium secondary batteries (cathode active materials for lithium secondary batteries) must escape in the form of ions upon desorption, they must have structural stability. In the portion where the transition metal material having such structural stability is mainly used, There are limited disadvantages of process and material.

이에 따라, 본 발명은 망간과 바나듐을 환원 침전시켜 양극 활물질을 제조함으로써, 리튬 이차 전지에 사용시 용량이 개선되고, 충방전 효율이 우수하며, LiCoO2에 비해 생산 비용이 절감되는 저온 소성 공정으로 우수한 공정 개선 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, the present invention provides a lithium secondary battery having improved capacity, excellent charge / discharge efficiency, and low-temperature sintering process which reduces production cost compared with LiCoO 2 , by producing a cathode active material by reducing and precipitating manganese and vanadium A process improvement effect can be obtained.

특히, 본 발명자들의 실험 결과, 환원 침전 및 도핑을 통한 방법으로 양극 활물질을 제조하여 리튬 이차전지에 적용함에 따라, 일정한 방전용량을 유지할 수 있는 우수한 특성을 확보할 수 있음이 밝혀졌다.In particular, as a result of experiments conducted by the inventors of the present invention, it has been found that excellent characteristics that can maintain a constant discharge capacity can be secured by manufacturing a cathode active material by a reduction precipitation and doping method and applying the cathode active material to a lithium secondary battery.

일반적으로 Li2MnO3 활물질은 Li이 풍부하기 때문에 단독으로 사용할 경우 큰 용량 구현을 할 수 있으며, Mn은 활물질 내에서 4가의 가장 안정한 형태를 취하고 있기 때문에 LiMn2O4에서 발생하는 Mn 용출에 의한 안정성 문제를 갖고 있지 않다. 그리고 대부분의 스피넬 또는 층상 구조의 양극 활물질은 리튬의 삽입과 탈리를 반복적으로 거치게 될 경우 부피 변화가 일어나게 되고 이로 인해 일부의 구조가 붕괴하여 용량 감소를 일으키게 된다. 하지만, Mn 4가의 경우는 가장 안정한 형태를 취하고 있기 때문에 구조 붕괴가 쉽게 일어나지 않는다. 또한 현재 HEV 또는 EV에 적합한 양극 활물질은 고출력을 요구하고 있고 Mn 4가는 활성화가 되기 위해서 4.4V 이상에서 구동이 되어야 하며 활성화가 이루어지면 4.8~5V의 고전압으로 사용이 가능하다.Generally, Li 2 MnO 3 active material is rich in Li. Therefore, it is possible to realize a large capacity when used alone, and since Mn has the most stable form of quadrivalent in the active material, the Mn dissolution occurs in LiMn 2 O 4 There is no stability problem. Most of the spinel or layered cathode active material is subject to volume change when repeatedly inserting and desorbing lithium, which causes the structure to collapse and cause a decrease in capacity. However, in the case of Mn 4, the structure is most stable, so structural collapse does not occur easily. In addition, the cathode active material suitable for HEV or EV requires high output, and Mn 4 should be driven at 4.4V or higher in order to be activated. If activated, it can be used at a high voltage of 4.8 ~ 5V.

기존에 알려진 양극 활물질의 단점은 첫 방전 용량은 크지만 사이클이 진행할수록 용량이 감소하는 경향을 보이고 있다. 이것은 지속된 사이클 중에 Li2O를 생성하게 되고 이로 인해 구조내 산소를 계속 잃어버리게 되어 Mn이 4가를 유지하지 못하기 때문이다. 이에 따라, 본 발명에서는 바나듐이나 니오븀 등의 5가의 이종원소 도핑을 통해 Mn이 4가 및 3가와 4가 사이의 산화수를 갖는 혼합 산화수(mixed valency)를 유도하여 4.4 V 이하에서도 활성화를 띄게 하며, 구조가 붕괴되는 것을 개선하여 용량을 증가 혹은 유지할 수 있다. 현재 본 양극 활물질은 Ni 풍부(Ni-rich)한 조성의 Li[NixCoyMnz]O2를 제조할 때 하프(half) 조성의 Li2MnO3 존재하도록 하여 초기 충/방전 용량 발현시 Li2MnO3의 리튬을 이용하려는 목적으로 생산 및 전기화학 특성 측정 등을 진행하고 있는 상황에 있다.The disadvantage of the known cathode active material is that the first discharge capacity is large but the capacity tends to decrease as the cycle progresses. This is because Li 2 O is produced during the sustained cycle, which leads to the continual loss of oxygen in the structure and Mn does not maintain quadrivalent. Accordingly, in the present invention, Mn is doped with a pentavalent element such as vanadium or niobium to induce mixed valency in which Mn has an oxidation number between 4 and 3 and 4, The capacity can be increased or sustained by improving the collapse of the structure. The present cathode active material has a half composition of Li 2 MnO 3 in the production of Ni-rich Li [Ni x Co y Mn z ] O 2 , Production and electrochemical characteristics of Li 2 MnO 3 are under investigation.

이에 발명의 일 구현예에 따라, 소정의 공정 조건으로 망간과 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등을 함께 환원 침전시키는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, which comprises subjecting manganese, vanadium (V), niobium (Nb), and the like to reduction precipitation under predetermined process conditions.

이러한 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 이종 금속 원소를 포함하는 이종 금속 화합물과 망간 화합물을 포함하는 혼합 용액을 사용하여 망간과 이종 금속 원소를 환원 침전시켜 망간 복합 침전물을 생성시키는 단계; 및 상기 망간 복합 침전물과 리튬 화합물을 혼합한 후에, 300 내지 800 ℃의 조건 하에서 소성시켜 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 복합 산화물 생성시키는 단계;를 포함한다. The method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery includes the steps of subjecting manganese and a dissimilar metal element to reduction precipitation using a mixed solution containing a dissimilar metal compound containing at least one dissimilar metal element selected from the group consisting of V and Nb and a manganese compound Producing a manganese composite precipitate; And mixing the manganese composite precipitate with a lithium compound, followed by calcination at 300 to 800 ° C to produce a lithium manganese composite oxide represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Li1 +a(Mn1 - bMb)1- aO2 Li 1 + a (Mn 1 - b M b ) 1 - a O 2

식 중, a는 0≤a≤1/3일 수 있으며; b는 0≤b≤0.5, 바람직하게는 0≤b≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤b≤0.2일 수 있으며; M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소가 될 수 있다. Wherein a may be 0? A? 1/3; b may be 0 ≦ b ≦ 0.5, preferably 0 ≦ b ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ b ≦ 0.2; M may be at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.

특히, 상기 화학식 1에서 a, b의 지수는 바나듐(V) 도핑된 리튬 망간 복합 산화물인 경우에는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.5, 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.2가 될 수 있으며, 니오븀(Nb) 도핑된 리튬 망간 복합 산화물인 경우에는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.3, 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.25, 좀더 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.2가 될 수 있다. In particular, in the formula (1), the indexes of a and b are 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 ≦ b ≦ 0.5, preferably 0 ≦ a ≦ 1/3, for the vanadium (V) doped lithium manganese composite oxide. 0 ≦ b ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 ≦ b ≦ 0.2, and 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 for niobium (Nb) doped lithium manganese composite oxide ≤ b ≤ 0.3, preferably 0 ≤ a ≤ 1/3, 0 ≤ b ≤ 0.25, more preferably 0 ≤ a ≤ 1/3, 0 ≤ b ≤ 0.2.

상기 리튬 망간 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The lithium manganese complex oxide may be represented by the following general formula (2).

[화학식 2](2)

Li4 /3(Mn1 - xMx)2/3O2 Li 4/3 (Mn 1 - x M x) 2/3 O 2

식 중, x는 0≤x≤0.5, 바람직하게는 0≤x≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤x≤0.2일 수 있으며; M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소이다. Wherein x may be 0 ≦ x ≦ 0.5, preferably 0 ≦ x ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.2; M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.

이러한 리튬 망간 복합 산화물로는 Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2, Li4/3(Mn0.85V0.15)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .995Nb0 .05)2/3O2 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. In the lithium manganese composite oxide is Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2, Li 4 / 3 (Mn 0.85 V 0.15) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2, it may be mentioned Li 4/3 (Mn 0 .995 Nb 0 .05) 1 alone or in combination of two or more, such as 2/3 O 2.

본 발명에서 상기 리튬 망간 복합 산화물의 전구체(precursor)가 되는 망간 복합 침전물은 망간(Mn)과 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등이 함께 환원 침전되어 생성되는 것으로, 망간(Mn)과 함께 바나듐(V) 및 니오븀(Nb)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소를 동시에 포함하는 것이다. 본 발명의 망간 복합 침전물은 비정질상을 나타내는 것을 특징으로 하며, 이러한 비정질 결정상의 높은 엔탈피 에너지로 인하여 800 ℃ 이상의 높은 온도로 열처리 공정을 수반하는 건식법(solid process)에 비해 현저히 낮은 열처리 공정(500~600 ℃)을 통해서도 얻고자 하는 최종 Li2MnO3 등의 단일 결정상을 얻을 수 있으며 열처리 온도가 낮기 때문에 입자 크기 또한 목적하는 바에 따라 제어가 가능하다. In the present invention, the manganese composite precipitate to be a precursor of the lithium manganese composite oxide is produced by reduction deposition of manganese (Mn) and vanadium (V) or niobium (Nb) together with manganese (Mn) (V), and niobium (Nb). The manganese composite precipitate of the present invention is characterized by showing an amorphous phase. Due to the high enthalpy energy of the amorphous crystal phase, the annealing process (500-600 ° C) is significantly lower than the solid process involving the heat treatment at a temperature higher than 800 ° C ℃) can be obtained through a single crystal phase, such as the final Li 2 MnO 3 to be obtained, and it is possible to control, as the particle size is also an object due to the low heating temperature.

특히, 기존의 습식 공정의 경우 공침법으로 리튬 복합산화물의 전구체가 수산화물(NiCoMn-OH) 또는 옥사이드 화합물로 결정상 형태로 생성되어, 단일상 결정 형태의 최종 리튬 복합 산화물를 제조하기 위해서는 소성 열처리 단계를 고온으로 수행해야 하는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 경우에는 비정질상의 리튬 망간 복합 산화물 전구체를 생성할 수 있어, 기존의 습식 공정 등에 현저히 낮은 온도로 소성 공정을 수행한다고 하여도 우수한 결정성의 단일상 결정 형태의 최종 리튬 망간 복합 산화물을 얻을 수 있는 장점이 있다. In particular, in the case of a conventional wet process, a precursor of a lithium composite oxide is produced in a crystal phase from a hydroxide (NiCoMn-OH) or an oxide compound by a co-precipitation method, There is a problem that needs to be done. However, in the case of the present invention, it is possible to produce an amorphous lithium manganese complex oxide precursor, and even if a calcination process is performed at a remarkably low temperature in a conventional wet process or the like, a final crystalline lithium manganese composite oxide There are advantages to be gained.

본 발명에서 망간(Mn)과 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등을 환원 침전시켜 망간 복합 침전물을 생성시키는 단계는 pH 9 내지 13, 바람직하게는 pH 9.5 내지 12.5, 좀더 바람직하게는 pH 10 내지 12의 조건 하에서 수행할 수 있다. 상기 pH 범위는 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등의 이종 금속 원소를 포함하는 이종 금속 화합물과 망간 화합물이 모두 용해된 혼합 용액에 해당하는 값이다. 상기 혼합 용액에서 망간(Mn)과 함께 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등의 이종 금속 원소가 동시에 환원 침전되기 위해서는 상기 pH값이 9 이상이 될 수 있고, 침전량 및 조성 변경 측면에서 상기 pH값이 13 이하가 될 수 있다. In the present invention, the step of subjecting manganese (Mn), vanadium (V), niobium (Nb) and the like to reduction precipitation to produce a manganese composite precipitate is carried out at a pH of 9 to 13, preferably at a pH of 9.5 to 12.5, 12. &Lt; / RTI &gt; The pH range corresponds to a mixed solution in which a dissimilar metal compound including a dissimilar metal element such as vanadium (V) or niobium (Nb) and a manganese compound are dissolved. In order for the dissimilar metal elements such as vanadium (V) and niobium (Nb) to be simultaneously reduced and precipitated together with manganese (Mn) in the mixed solution, the pH value may be 9 or more, and the pH value Can be 13 or less.

이러한 pH 값은 상기 혼합 용액에 환원제를 이용하여 조절할 수 있으며, 이러한 환원제로는 KBH4, LiBH4, NaBH4, NaAlH4, LiAlH4로 이루어진 군에선 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 상기 환원제로는 비정질 형태의 침전물 제조 측면에서 NaBH4, KBH4 등이 바람직하다. 또한, 상기 환원제와 함께 추가로 산이나 염기성 화합물을 투입하여 pH값을 최적 범위로 조절하거나 pH값의 급격한 상승을 방지하는 데 사용할 수 있다. 이러한 산성 화합물로는 HCl, HClO4, H2SO4, HBr 등을 들 수 있으며, 염기성 화합물로는 암모니아, KOH, LiOH, NaOH, NH4OH, CH3COOH, HCN 등을 들 수 있다. 다만, 상술한 바와 같은 환원제 없이 염기성 화합물을 단독으로 투입하였을 경우에는 망간(Mn)과 바나듐(V)이나 니오븀(Nb) 등이 동시에 침전되지 않고 예컨대 Mn3O4만이 침전되어 바람직하지 못할 수도 있다. Such a pH value can be adjusted by using a reducing agent in the mixed solution. As the reducing agent, one or more selected from the group consisting of KBH 4 , LiBH 4 , NaBH 4 , NaAlH 4 and LiAlH 4 can be used. As the reducing agent, NaBH 4 , KBH 4 and the like are preferable in terms of producing an amorphous type precipitate. In addition, an acid or a basic compound may be added in addition to the reducing agent to adjust the pH value to the optimum range or to prevent a sharp rise in the pH value. Examples of such acidic compounds include HCl, HClO 4 , H 2 SO 4 and HBr. Examples of basic compounds include ammonia, KOH, LiOH, NaOH, NH 4 OH, CH 3 COOH and HCN. However, when a basic compound is added alone without the reducing agent as described above, manganese (Mn), vanadium (V), niobium (Nb) and the like may not be precipitated at the same time and only Mn 3 O 4 may precipitate .

한편, 망간 화합물과 바나듐, 니오븀 등의 이종 금속 원소를 포함하는 금속 화합물을 모두 포함하는 혼합 용액은 먼저, 상기 이종 금속 화합물을 pH 9 내 13, 바람직하게는 pH 10 내지 12, 좀더 바람직하게는 pH 10 내지 11의 염기성 용매에 용해시킨 후에, 여기에 망간 화합물을 용해시켜 제조할 수 있다. 다만, 망간 화합물을 pH 범위에 따라, 상기 이종 금속 화합물을 포함하는 용액의 pH 2 내지 6, 바람직하게는 pH 3 내지 5, 좀더 바람직하게는 pH 4 내지 5로 조절한 후에 상기 망간 화합물을 첨가할 수 있다. On the other hand, a mixed solution containing both a manganese compound and a metal compound including a different metal element such as vanadium or niobium is first prepared by mixing the dissimilar metal compound at a pH of 9 to 13, preferably at a pH of 10 to 12, 10 to 11 in a basic solvent, and then dissolving the manganese compound therein. However, after the manganese compound is adjusted to pH 2 to 6, preferably pH 3 to 5, more preferably pH 4 to 5, of the solution containing the dissimilar metal compound according to the pH range, the manganese compound is added .

여기서, 상기 망간 화합물로는 황산망간, 질산망간, 초산망간, 망간아세트산, 염화망간, 이산화망간, 삼산화망간, 및 사산화망간으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서 망간 원료의 용해 측면에서 황산망간, 질산망간, 초산망간을 사용하는 것이 좀더 바람직하다. 또한, 상기 바나듐 화합물로는 상기 이종 금속 화합물은 바나듐 금속, 산화바나듐(V2O5, V2O4, V2O3, V3O4), 옥시염화바나듐, 사염화바나듐, 삼염화바나듐, 메타바나듐산암모늄, 메타바나듐산나트륨 및 메타바나듐산칼륨, 염화리튬, 산화니오븀(NbO, NbO2, Nb2O5), 염화니오븀, 인화니오븀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서 이종 금속 원소 원료의 용해 측면에서 산화바나듐, 메타바나듐산나트륨, 산화니오븀을 사용하는 것이 좀더 바람직하다.The manganese compound may be at least one selected from the group consisting of manganese sulfate, manganese nitrate, manganese nitrate, manganese acetic acid, manganese chloride, manganese dioxide, manganese trioxide, and manganese oxide. Among them, manganese sulfate, manganese nitrate and manganese acetate are preferably used in terms of dissolving the manganese raw material. The vanadium compound may be at least one selected from the group consisting of vanadium metal, vanadium oxide (V 2 O 5 , V 2 O 4 , V 2 O 3 , V 3 O 4 ), vanadium oxychloride, vanadium tetrachloride, vanadium trichloride At least one selected from the group consisting of ammonium vanadium oxide, sodium metavanadate and potassium metavanadate, lithium chloride, niobium oxide (NbO, NbO 2 , Nb 2 O 5 ), niobium chloride, and niobium phosphate can be used. Among them, vanadium oxide, sodium metavanadate and niobium oxide are preferably used in terms of dissolving the dissimilar metal element raw material.

또한, 상기 바나듐이나 니오븀 등의 이종 금속 원소의 망간에 대한 몰수비는 0.01 내지 0.50 mol, 바람직하게는 0.02 내지 0.20 mol, 좀더 바람직하게는 0.05 내지 0.15 mol가 되도록 반응시킬 수 있다. 이종 금속 원소의 최소 치환량 측면에서 상기 바나듐의 망간에 대한 몰수비는 0.01 mol 이상이 될 수 있고, 이종 금속 원소의 최대 치환량 측면에서 상기 바나듐의 망간에 대한 몰수비는 0.50 mol 이하가 될 수 있다. The molar ratio of the dissimilar metal elements such as vanadium and niobium to manganese may be 0.01 to 0.50 mol, preferably 0.02 to 0.20 mol, more preferably 0.05 to 0.15 mol. The molar ratio of vanadium to manganese may be 0.01 mol or more in terms of the minimum substitution amount of the dissimilar metal element, and the molar ratio of vanadium to manganese may be 0.50 mol or less in terms of the maximum substitution amount of the dissimilar metal element.

본 발명에서는 상기 환원 침전 단계로부터 생성된 리튬 망간 복합 산화물 전구체를 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 건조 단계는 40 내지 150 ℃, 바람직하게는 80 내지 130 ℃, 좀더 바람직하게는 100 내지 120 ℃ 조건 하에서 수행할 수 있다. The present invention may further include a step of drying the lithium manganese complex oxide precursor produced from the reduction precipitation step. The drying step may be carried out at a temperature of 40 to 150 ° C, preferably 80 to 130 ° C, more preferably 100 to 120 ° C.

한편, 이렇게 건조후 얻어진 망간 복합 침전물은 리튬 화합물과 혼합한 후에, 300 내지 800 ℃, 바람직하게는 350 내지 700 ℃, 좀더 바람직하게는 400 내지 620 ℃ 조건 하에서 소성시키는 열처리 공정을 통해 리튬 망간 복합 산화물로 전환시킬 수 있다. 이러한 소성 공정은 1차 열처리 및 2차 열처리를 포함하는 2단계의 열처리 과정으로 수행할 수 있다. 여기서, 상기 1차 열처리는 300 내지 700 ℃의 온도에서 7 내지 15 시간 동안, 바람직하게는 350 내지 600 ℃의 온도에서 9 내지 14 시간 동안, 좀더 바람직하게는 400 내지 550 ℃의 온도에서 10 내지 13 시간 동안 가열하여 수행할 수 있다. 또한, 2차 열처리는 상기 1차 열처리를 한 후 300 내지 800 ℃의 온도에서 10 내지 20 시간 동안, 바람직하게는 400 내지 700 ℃의 온도에서 14 내지 18 시간 동안, 좀더 바람직하게는 440 내지 620 ℃의 온도에서 15 내지 17 시간 동안 가열하여 수행할 수 있다.On the other hand, the manganese composite precipitate thus obtained after the drying is mixed with the lithium compound and then subjected to a heat treatment process at a temperature of 300 to 800 ° C, preferably 350 to 700 ° C, more preferably 400 to 620 ° C, . &Lt; / RTI &gt; This firing process can be performed by a two-step heat treatment process including a first heat treatment and a second heat treatment. Here, the primary heat treatment is performed at a temperature of 300 to 700 ° C for 7 to 15 hours, preferably at a temperature of 350 to 600 ° C for 9 to 14 hours, more preferably at a temperature of 400 to 550 ° C, For a period of time. Further, the secondary heat treatment is carried out at a temperature of 300 to 800 ° C for 10 to 20 hours, preferably at a temperature of 400 to 700 ° C for 14 to 18 hours, more preferably at a temperature of 440 to 620 ° C &Lt; / RTI &gt; for 15 to 17 hours.

본 발명에서 상기 리튬 화합물로는 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 플루오르화리튬, 질산리튬, 브롬화리튬, 옥화리튬 및 염화리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 수산화리튬, 탄산리튬 등을 사용할 수 있다.As the lithium compound in the present invention, at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium fluoride, lithium nitrate, lithium bromide, lithium iodide and lithium chloride may be used , Preferably lithium hydroxide, lithium carbonate and the like can be used.

상기 리튬의 망간에 대한 몰수비는 1.60 내지 1.80 mol, 바람직하게는 1.65 내지 1.78 mol, 좀더 바람직하게는 1.70 내지 1.75 mol가 되도록 반응시킬 수 있다. 단일상 제조 측면에서 상기 리튬의 망간에 대한 몰수비는 1.60 mol 이상이 될 수 있고, 각 면지수의 강도 비율(intensity ratio) 조절 측면에서 상기 리튬의 망간에 대한 몰수비는 1.80 mol 이하가 될 수 있다. The molar ratio of lithium to manganese can be 1.60 to 1.80 mol, preferably 1.65 to 1.78 mol, more preferably 1.70 to 1.75 mol. In terms of single-stage production, the molar ratio of lithium to manganese may be 1.60 mol or more, and the molar ratio of lithium to manganese may be 1.80 mol or less in terms of controlling the intensity ratio of each surface index have.

한편, 본 발명의 다른 구현예에 따라, 상술한 바와 같은 방법으로 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질이 제공된다. 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 복합 산화물을 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a cathode active material for a lithium secondary battery produced by the above-described method. The cathode active material for a lithium secondary battery may include a lithium manganese composite oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Li1 +a(Mn1 - bMb)1- aO2 Li 1 + a (Mn 1 - b M b ) 1 - a O 2

식 중, a는 0≤a≤1/3일 수 있으며; b는 0≤b≤0.5, 바람직하게는 0≤b≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤b≤0.2일 수 있으며; M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소가 될 수 있다. Wherein a may be 0? A? 1/3; b may be 0 ≦ b ≦ 0.5, preferably 0 ≦ b ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ b ≦ 0.2; M may be at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.

특히, 상기 화학식 1에서 a, b의 지수는 바나듐(V) 도핑된 리튬 망간 복합 산화물인 경우에는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.5, 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.2가 될 수 있으며, 니오븀(Nb) 도핑된 리튬 망간 복합 산화물인 경우에는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.3, 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.25, 좀더 바람직하게는 0≤a≤1/3, 0≤b≤0.2가 될 수 있다. In particular, in the formula (1), the indexes of a and b are 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 ≦ b ≦ 0.5, preferably 0 ≦ a ≦ 1/3, for the vanadium (V) doped lithium manganese composite oxide. 0 ≦ b ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 ≦ b ≦ 0.2, and 0 ≦ a ≦ 1/3, 0 for niobium (Nb) doped lithium manganese composite oxide ≤ b ≤ 0.3, preferably 0 ≤ a ≤ 1/3, 0 ≤ b ≤ 0.25, more preferably 0 ≤ a ≤ 1/3, 0 ≤ b ≤ 0.2.

상기 리튬 망간 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The lithium manganese complex oxide may be represented by the following general formula (2).

[화학식 2](2)

Li4 /3(Mn1 - xMx)2/3O2 Li 4/3 (Mn 1 - x M x) 2/3 O 2

식 중, x는 0≤x≤0.5, 바람직하게는 0≤x≤0.3, 좀더 바람직하게는 0≤x≤0.2일 수 있으며; M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소이다. Wherein x may be 0 ≦ x ≦ 0.5, preferably 0 ≦ x ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.2; M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.

이러한 리튬 망간 복합 산화물로는 Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2, Li4/3(Mn0.85V0.15)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2, Li4/3(Mn0.995Nb0.05)2/3O2 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. In the lithium manganese composite oxide is Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2, Li 4 / 3 (Mn 0.85 V 0.15) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2 , Li 4/3 (Mn 0.995 Nb 0.05 ) 2/3 O 2, and the like.

본 발명에 따라 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질은 SUS 제품의 케이스를 전극 평가용 시험 셀로 하여 평가한 방법에 따라 측정한 사이클 횟수 2회 이상에서 방전용량(discharge capacity)이 140 mAhg-1 이상 또는 140 내지 220 mAhg-1, 바람직하게는 170 내지 210 mAhg-1, 좀더 바람직하게는 180 내지 200 mAhg-1가 될 수 있다. The cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention has a discharge capacity of 140 mAhg -1 or more at a cycle number of 2 times or more as measured by a method of evaluating a case of an SUS product as a test cell for evaluating an electrode, To 220 mAhg -1 , preferably from 170 to 210 mAhg -1 , more preferably from 180 to 200 mAhg -1 .

한편, 본 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다. 상기 리튬 이차전지는 망간과 바나듐을 환원 침전시켜 제조하여 단일상의 리튬 망간 복합 산화물을 제조한 양극 활물질을 사용함으로써 기존 물질의 전기화학 특성을 개선하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising the cathode active material for the lithium secondary battery. The lithium secondary battery is characterized in that the electrochemical characteristics of a conventional material are improved by using a cathode active material prepared by reducing and precipitating manganese and vanadium to produce a single phase lithium manganese composite oxide.

특히, 본 발명의 리튬 이차전지는 양극 활물질을 포함하는 양극(cathode); 음극 활물질을 포함하는 음극(anode); 및 양극 및 음극 사이의 분리막(separator)을 포함하는 것이 될 수 있다. In particular, the lithium secondary battery of the present invention comprises a cathode including a cathode active material; An anode including a negative electrode active material; And a separator between the anode and the cathode.

본 발명의 리튬 이차전지는 광범위한 특징의 다양한 음극 활물질을 포함할 수 있다.The lithium secondary battery of the present invention may include a wide variety of negative electrode active materials.

본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.In the present invention, matters other than those described above can be added or subtracted as required, and therefore, the present invention is not particularly limited thereto.

본 발명에 따르면, 망간과 바나듐이나 니오븀 등을 함께 환원 침전시켜 용량이 개선되고, 충방전 효율이 우수한 LiMnO2 계통의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조할 수 있다. According to the present invention, a LiMnO 2 system cathode active material for lithium secondary batteries having improved capacity and reduced charge / discharge efficiency by reducing and precipitating manganese and vanadium or niobium together can be produced.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 생산하게 되면 생산 비용이 절감되고 용량이 개선되며, 충방전 효율이 우수한 리튬 이차전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is produced, it is possible to produce a lithium secondary battery having a reduced production cost, improved capacity, and excellent charge / discharge efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 망간과 바나듐을 동시 환원 침전시켜 얻어진 전구체(precursor), 즉, 망간 복합 침전물에 대한 SEM 측정 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 망간과 바나듐을 동시 환원 침전시켜 얻어진 전구체(precursor), 즉, 망간 복합 침전물에 대한 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1~6에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 V 도핑량별 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다[실시예 1: Li4/3(Mn0.95V0.05)2/3O2, 실시예 2: Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2, 실시예 3: Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2, 실시예 4: Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2, 실시예 5: Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2, 실시예 6: Li4/3(Mn0.85Nb0.15)2/3O2, 대조군: Li4 /3Mn2 /3O2].
도 4는 본 발명의 실시예 1~3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 V 도핑량별 SEM 측정 결과를 나타낸 사진이다(실시예 1: M=V, b≤0.05, 실시예 2: M=V, b≤0.10, 실시예 3: M=V, b≤0.15).
도 5는 본 발명의 비교예 1~6에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 V 도핑량별 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다[비교예 1: Li4/3(Mn0.95V0.05)2/3O2, 비교예 2: Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2, 비교예 3: Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2, 비교예 4: Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2, 비교예 5: Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2, 비교예 6: Li4/3(Mn0.85Nb0.15)2/3O2, 대조군: Li4 /3Mn2 /3O2].
도 6은 본 발명의 비교예 1~4에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 V 도핑량별 SEM 측정 결과를 나타낸 사진이다(비교예 1: M=V, b≤0.05, 비교예 2: M=V, b≤0.10, 비교예 3: M=Nb, b≤0.05, 비교예 4: M=Nb, b≤0.10).
도 7은 본 발명의 실시예 1~3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 전기화학 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다[실시예 1: M=V, b≤0.05(습식), 실시예 2: M=V, b≤0.10(습식), 실시예 3: M=V, b≤0.15(습식)].
도 8은 본 발명의 비교예 1~4에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 전기화학 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다[비교예 1: M=V, b≤0.05(건식), 비교예 2: M=V, b≤0.10(건식), 비교예 3: M=Nb, b≤0.05(건식), 비교예 4: M=Nb, b≤0.10(건식)].
도 9는 본 발명의 실시예 1~3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물 및 비교예 1~4에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 수명 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다[실시예 1: Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2 Wet process, 실시예 2: Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2 Wet process, 실시예 3: Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2 Wet process, 비교예 1: Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O23O2 Solid process, 비교예 2: Li4/3(Mn0.9V0.1)2/3O2 Solid process, 비교예 3: Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2 Solid process, 비교예 4: Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2 Solid process].
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물(Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2)에 대하여 Li/M 비율(ratio)에 따른 단일상 형성 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물 및 비교예 2에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물을 사용한 제조품에 대한 SEM 측정 결과를 나타낸 사진이다[(A) 실시예 2, (B) 비교예 2].
도 12는 본 발명의 실시예 2, 3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물 및 비교예 2에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물을 사용한 제조품에 대하여 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프이다[실시예 2: Li4/3(Mn0.9V0.1)2/3O2 Wet process, 실시예 3: Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2 Wet process, 비교예 2: Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2 Solid process].
1 is a photograph showing a SEM measurement result of a precursor, that is, a manganese composite precipitate obtained by simultaneous reduction precipitation of manganese and vanadium according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing XRD measurement results of a precursor, that is, a manganese composite precipitate obtained by simultaneous reduction precipitation of manganese and vanadium according to Example 1 of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the XRD measurement results of the lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 1 to 6 according to the present invention (Example 1: Li 4/3 (Mn 0.95 V 0.05 ) 2/3 O 2, in example 2: Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2, in example 3: Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2 / 3 O 2, example 4: Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2, example 5: Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2, example 6: Li 4/3 (Mn 0.85 Nb 0.15) 2/3 O 2, the control group: Li 4/3 Mn 2/ 3 O 2].
4 is a photograph showing the results of SEM measurement of the lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 1 to 3 of the present invention by V doping amount (Example 1: M = V, b? 0.05, 2: M = V, b? 0.10, Example 3: M = V, b? 0.15).
5 is a graph showing the XRD measurement results of the lithium manganese composite oxide prepared by the dry method according to Comparative Examples 1 to 6 according to the present invention. [Comparative Example 1: Li 4/3 (Mn 0.95 V 0.05 ) 2 / 3 O 2, Comparative example 2: Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2, Comparative example 3: Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2, Comparative example 4: Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2, Comparative example 5: Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2, Comparative example 6: Li 4/3 (Mn 0.85 Nb 0.15) 2/3 O 2, the control group: Li 4/3 Mn 2/ 3 O 2].
6 is a photograph showing the results of SEM measurement of the lithium manganese composite oxide prepared by the dry method according to Comparative Examples 1 to 4 of the present invention by V doping amount (Comparative Example 1: M = V, b? 0.05, Comparative Example 2: M = V, b? 0.10, Comparative Example 3: M = Nb, b? 0.05, and Comparative Example 4: M = Nb, b?
FIG. 7 is a graph showing electrochemical characteristics of a lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 1 to 3 of the present invention. Example 1: M = V, b? 0.05 (wet) Example 2: M = V, b? 0.10 (wet), Example 3: M = V, b? 0.15 (wet).
8 is a graph showing the results of measurement of electrochemical characteristics of a lithium manganese composite oxide prepared by a dry method according to Comparative Examples 1 to 4 of the present invention. Comparative Example 1: M = V, b? 0.05 (dry) 2: M = V, b? 0.10 (dry), Comparative Example 3: M = Nb, b? 0.05 (dry), and Comparative Example 4: M = Nb, b?
9 is a graph showing the results of measurement of lifetime characteristics of the lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 1 to 3 of the present invention and the lithium manganese composite oxide prepared by the dry method according to Comparative Examples 1 to 4 example 1: Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2 Wet process, example 2: Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2 Wet process, example 3: Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2 Wet process, Comparative example 1: Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 23 O 2 Solid process, Comparative example 2: Li 4/3 (Mn 0.9 V 0.1) 2/3 O 2 Solid process, Comparative example 3: Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O Solid process 2, Comparative example 4: Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2 Solid process].
Figure 10 is an exemplary lithium-manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Example 3 of the present invention (Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2) Li / M ratio relative to (ratio XRD &lt; / RTI &gt;
11 is a photograph showing SEM measurement results of a lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Example 2 of the present invention and a product using a lithium manganese composite oxide prepared by a dry method according to Comparative Example 2 ) Example 2, (B) Comparative Example 2].
12 is a graph showing the XRD measurement results of the lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 2 and 3 of the present invention and the product using the lithium manganese composite oxide prepared by the dry method according to Comparative Example 2 example 2: Li 4/3 (Mn 0.9 V 0.1) 2/3 O 2 Wet process, example 3: Li 4/3 Comparative example (Mn 0 .85 0 .15 V) 2/3 O 2 Wet process, 2: Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2 Solid process].

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1 One

LiOH 3.05 g 및 KOH 2.84 g를 증류수 500 mL에 용해하여 pH 10.5의 염기성 용매를 제조한 후에, 상기 염기성 용매에 바나듐 화합물(V2O5, 98%)을 녹였다. 이렇게 V2O5를 용해시킨 염기성 용액은 묽은 HCl을 이용하여 pH 4까지 낮춘 후에, 망간 화합물(MnSO4·5H2O, 98%)을 용해시켜 별도의 침전물이 없는 투명한 연한 갈색을 띄는 용액을 얻었다. 3.05 g of LiOH and 2.84 g of KOH were dissolved in 500 mL of distilled water to prepare a basic solvent having a pH of 10.5. Then, a vanadium compound (V 2 O 5 , 98%) was dissolved in the basic solvent. After dissolving the manganese compound (MnSO 4 · 5H 2 O, 98%) in a basic solution dissolving V 2 O 5 by using dilute HCl to a pH of 4, a transparent pale brown solution .

이렇게 바나듐 화합물과 망간 화합물을 모두 용해시킨 용액에 환원제(KBH4) 용매를 투입하여 pH 10~12까지 상승시킨 후에 바나듐과 망간이 함께 침전된 복합 화합물을 검은 갈색의 침전물로 얻었다. 이때, pH 급격한 상승을 억제하기 위해 HCl을 사용하고, 환원제만으로는 pH 9가 한계이므로 원하는 pH 11.5까지 올리기 위해서 암모니아수를 사용하였다. 이렇게 생성된 바나듐 망간 복합 침전물을 수세하여 불순물을 제거한 후 80 ℃에서 8 시간 이상 건조시켰다. 이렇게 얻어진 바나듐 망간 복합 침전물은 XRD 분석 결과 완전한 비정질이었다(도 2 참조).A KBH 4 solvent was added to the solution of vanadium compound and manganese compound dissolved therein to raise the pH to 10 to 12, and a complex compound in which vanadium and manganese were precipitated together was obtained as a dark brown precipitate. At this time, HCl was used to suppress the rapid increase of pH, and ammonia water was used to raise the pH to 11.5 because the pH was limited to only 9 by the reducing agent alone. The resulting vanadium manganese composite precipitate was washed with water to remove impurities, and then dried at 80 DEG C for 8 hours or more. The vanadium manganese composite precipitate thus obtained was completely amorphous as a result of XRD analysis (see FIG. 2).

건조된 바나듐 망간 복합 침전물은 리튬 화합물(Li2CO3, 98%)과 몰수비 (Li/Mn ratio)가 1.71이 되도록 하여 혼합하였다. 그 후, 10 mm 볼(ball)을 이용하여 플래너터리 볼 밀링(Planetary Ball Milling)으로 균일한 혼합물을 얻었다. The dried vanadium manganese composite precipitate was mixed with the lithium compound (Li 2 CO 3 , 98%) such that the molar ratio (Li / Mn ratio) was 1.71. Thereafter, a uniform mixture was obtained by planetary ball milling using a 10 mm ball.

상기 리튬 망간 바나듐 복합 혼합물 분말을 튜브로(tube furnace)에 넣고 분당 3 ℃의 속도로 승온하여 400~550 ℃까지 온도를 끌어올린 다음, 이 상태를 12 시간 동안 산소 가스를 가하면서 유지하여 1차 열처리를 실시하였다. 그 후 분당 3 ℃의 속도로 승온하여 1차 열처리에 비해 약 40~70 ℃의 온도를 추가로 상승시켜, 즉, 440~620 ℃까지 온도를 끌어올린 다음, 이 상태에서 16 시간 동안 산소 가스를 가하면서 유지하여 2차 열처리를 실시하였다. 이러한 과정을 실시하여 본 발명에 따른 검은 적색의 리튬 망간 복합 산화물[화학식 Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2]을 생성시켜 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다. The lithium manganese vanadium complex mixture powder was placed in a tube furnace, and the temperature was raised at a rate of 3 ° C per minute to raise the temperature to 400 to 550 ° C. Then, this state was maintained for 12 hours by adding oxygen gas, Heat treatment was performed. Thereafter, the temperature was raised at a rate of 3 ° C per minute, and the temperature was further raised to about 40 ° C to 70 ° C, that is, to 440 ° C to 620 ° C, as compared with the first heat treatment. Followed by a secondary heat treatment. To produce a dark red color of the lithium-manganese composite oxide according to the present invention by carrying out the process [the formula Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2] was prepared in the cathode active material for a lithium secondary battery.

이렇게 열처리하여 얻은 분말을 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. 분석 결과 합성된 분말을 입도와 상이 균일하였으며, 불순물이 없는 단일 결정상을 나타내었다. The powder obtained by the heat treatment was confirmed by SEM and XRD. As a result of the analysis, the synthesized powder showed uniform particle size and phase and showed a single crystal phase free of impurities.

실시예Example 2 2

바나듐 화합물(V2O5)과 망간화합물(MnSO4·5H2O)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : V = 0.9 : 0.1가 되도록 달리하여 비정질상 환원 침전물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the amorphous reduced precipitate was prepared by varying the content of the vanadium compound (V 2 O 5 ) and the manganese compound (MnSO 4 .5H 2 O) so that the molar ratio of the metal components was Mn: V = 0.9: 0.1. of example 1, to prepare a cathode active material for a lithium secondary battery [Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2] in the same manner and using the SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure .

실시예Example 3 3

바나듐 화합물(V2O5)과 망간화합물(MnSO4·5H2O)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : V = 0.85 : 0.15가 되도록 달리하여 비정질상 환원 침전물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the amorphous reduced precipitate was prepared by varying the content of the vanadium compound (V 2 O 5 ) and the manganese compound (MnSO 4 .5H 2 O) such that the molar ratio of the metal components was Mn: V = 0.85: 0.15. of example 1, to prepare a cathode active material for a lithium secondary battery [Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2] in the same manner and using the SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure .

실시예Example 4 4

바나듐 화합물(V2O5) 대신에 니오븀 화합물(Nb2O5)을 사용하여 비정질상 환원 침전물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Vanadium compound (V 2 O 5) instead of the niobium compound (Nb 2 O 5) in Example 1, and the cathode active material for a lithium secondary battery in the same manner except that the production of the amorphous phase is reduced sediment using the [Li 4/3 ( Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2] was prepared to determine the size and structure using the SEM, XRD by the same method.

실시예Example 5 5

니오븀 화합물(Nb2O5)과 망간화합물(MnSO4·5H2O)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : Nb = 0.9 : 0.1가 되도록 달리하여 비정질상 환원 침전물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the amorphous phase reduced precipitate was prepared by varying the content of the niobium compound (Nb 2 O 5 ) and the manganese compound (MnSO 4 .5H 2 O) such that the molar ratio of the metal components was Mn: Nb = 0.9: 0.1. example 4 the same method of producing cathode active material for a lithium secondary battery [Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2] in the and using the SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure .

실시예Example 6 6

니오븀 화합물(Nb2O5)과 망간화합물(MnSO4·5H2O)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : Nb = 0.85 : 0.15가 되도록 달리하여 비정질상 환원 침전물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .85Nb0 .15)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the amorphous-phase reduced precipitate was produced by varying the content of the niobium compound (Nb 2 O 5 ) and the manganese compound (MnSO 4 .5H 2 O) so that the molar ratio of the metal components was Mn: Nb = 0.85: 0.15. example 4 the same method of producing cathode active material for a lithium secondary battery [Li 4/3 (Mn 0 .85 Nb 0 .15) 2/3 O 2] in the and using the SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure .

비교예Comparative Example 1 One

습식 공정이 아닌 건식 공정으로 실시예 1과 동일한 조성의 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2]을 제조하였다. Cathode active material for a lithium secondary battery having the same composition as in Example 1 with a dry process instead of a wet process to prepare a [Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2].

먼저, 리튬 화합물(Li2CO3)과 바나듐 화합물(V2O5), 망간화합물(Mn2O3)를 혼합하였다. 이때, 망간에 대한 리튬의 몰수비(Li/Metal ratio)가 2.04가 되도록 하였으며, 바나듐 0.05 mol을 혼합하였다. 그후 10 mm 볼(ball)을 이용하여 플래너터리 볼 밀링(planetary Ball Milling)을 하여 균일한 리튬 망간 바나듐 복합 혼합물을 얻었다. First, a lithium compound (Li 2 CO 3 ), a vanadium compound (V 2 O 5 ), and a manganese compound (Mn 2 O 3 ) were mixed. At this time, the molar ratio of lithium to manganese (Li / metal ratio) was 2.04, and 0.05 mol of vanadium was mixed. Then, a planar ball milling was performed using a 10 mm ball to obtain a uniform mixture of lithium manganese vanadium.

얻어진 리튬 망간 바나듐 복합 혼합물을 튜브로(tube furnace)에 넣고 분당 3 ℃의 속도로 승온하여 650 ℃까지 온도를 끌어올린 다음, 이 상태를 20 시간 동안 산소 가스를 가하면서 유지하여 열처리를 실시하였다. 이러한 과정을 실시하여 본 발명에 따른 검은 적색의 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2]을 건식 공정으로 제조한 후에, 실시예 1과 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. The resulting lithium manganese vanadium complex was placed in a tube furnace and heated at a rate of 3 캜 / min to raise the temperature to 650 캜. The state was maintained for 20 hours while oxygen gas was being applied to perform the heat treatment. A cathode active material for a lithium secondary battery of a black red according to the present invention by carrying out the process [Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2] After producing the dry process, as in Example 1, The particle size and structure were confirmed by SEM and XRD in the same manner.

비교예Comparative Example 2 2

바나듐 화합물(V2O5)과 망간화합물(Mn2O3)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : V = 0.9 : 0.1가 되도록 달리한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2] 을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the content of the vanadium compound (V 2 O 5 ) and the manganese compound (Mn 2 O 3 ) was varied so that the molar ratio of the metal components was Mn: V = 0.9: 0.1, battery positive electrode active material [Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2] , and the production by using a SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure.

비교예Comparative Example 3 3

바나듐 화합물(V2O5) 대신에 니오븀 화합물(Nb2O5)을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Vanadium compound (V 2 O 5) instead of the niobium compound (Nb 2 O 5), and a is, in Comparative Example 1 and a lithium secondary battery positive electrode active material in the same way except that [Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0. 05 ) 2/3 O 2 ] was prepared and the particle size and structure were confirmed by SEM and XRD in the same manner.

비교예Comparative Example 4 4

니오븀 화합물(Nb2O5)과 망간화합물(Mn2O3)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : Nb = 0.9 : 0.1가 되도록 달리한 것을 제외하고는, 비교예 4와 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the content of the niobium compound (Nb 2 O 5 ) and the manganese compound (Mn 2 O 3 ) was varied so that the molar ratio of the metal components was Mn: Nb = 0.9: 0.1, battery positive electrode active material [Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2] , and the production by using a SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure.

비교예Comparative Example 5 5

바나듐 화합물(V2O5)과 망간화합물(Mn2O3)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : V = 0.85 : 0.15가 되도록 달리한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다. Except that the content of the vanadium compound (V 2 O 5 ) and the manganese compound (Mn 2 O 3 ) was varied so that the molar ratio of the metal components was Mn: V = 0.85: 0.15, cells produce a positive electrode active material [Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2] and by using a SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure.

다만, 이렇게 제조된 양극 활물질은 불순물이 존재하기 때문에 전기화학 특성 측정은 진행하지 않았다. However, the thus prepared cathode active material did not undergo electrochemical characteristics measurement because impurities were present.

비교예Comparative Example 6 6

니오븀 화합물(Nb2O5)과 망간화합물(Mn2O3)의 함량을 금속 성분의 몰비가 Mn : Nb = 0.85 : 0.15가 되도록 달리한 것을 제외하고는, 비교예 4와 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질[Li4 /3(Mn0 .85Nb0 .15)2/3O2]을 제조하고 동일한 방법으로 SEM, XRD를 이용하여 입도와 구조를 확인하였다.
Except that the content of the niobium compound (Nb 2 O 5 ) and the manganese compound (Mn 2 O 3 ) was varied so that the molar ratio of the metal components was Mn: Nb = 0.85: 0.15, battery positive electrode active material [Li 4/3 (Mn 0 .85 Nb 0 .15) 2/3 O 2] , and the production by using a SEM, XRD in the same manner was confirmed to particle size and structure.

시험예Test Example

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따라 제조된 양극 활물질을 사용하여 다음과 같은 방법으로 하프셀 리튬 이차전지를 제조한 후에, 이에 대한 전지 성능 평가를 수행하였다.
The cell performance was evaluated by preparing a half cell lithium secondary battery using the cathode active materials prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 in the following manner.

a) 리튬 이차전지 제조a) lithium secondary battery manufacturing

실시예 1~6 및 비교예 1~6에 따라 제조된 양극 활물질 분말을 평균 입경이 20 ㎛가 되도록 분급하였다. 양극 물질 80 wt%, 도전제로 아세틸렌 블랙 10 wt%, 결착제로서 PVdF 10 wt%로 하여, NMP를 용매로 하여 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20 ㎛의 알루미늄 박막(Al foil)에 도포하여 건조 후 프레스로 압밀화시켜, 진공 상에서 120 ℃로 16 시간 건조해 직경 16 mm의 원판 형태로 양극을 제조하였다.The cathode active material powders prepared according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 were classified to have an average particle diameter of 20 占 퐉. A slurry was prepared by using 80 wt% of an anode material, 10 wt% of acetylene black as a conductive agent, and 10 wt% of PVdF as a binder, using NMP as a solvent. This slurry was applied to an aluminum foil (Al foil) having a thickness of 20 탆, dried and compacted by a press, and dried in vacuum at 120 캜 for 16 hours to prepare a positive electrode having a disk diameter of 16 mm.

음극은 직경 16 mm로 펀칭(punching)을 한 리튬 금속박을 사용하고, 분리막으로는 PP 필름을 사용하였다. 전해액으로는 1M의 LiPF6의 EC/EMC 1:2 v/v의 혼합 용액을 사용하였다. 전해액을 분리막에 함침시킨 후, 이 분리막을 양극과 음극 사이에 끼운 후 스테인레스강(SUS) 제품의 케이스를 씌워 전극 평가용 시험 셀, 즉, 리튬 이차전지 반쪽 셀을 제조하였다.Lithium metal foil punched with a diameter of 16 mm was used as a cathode, and a PP film was used as a separator. As the electrolytic solution, a mixed solution of 1: 2 v / v of EC / EMC of 1M LiPF 6 was used. After the electrolyte was impregnated into the separator, the separator was sandwiched between the anode and the cathode, and a stainless steel (SUS) product case was covered to prepare a test cell for evaluating an electrode, that is, a half cell of a lithium secondary battery.

b) 전지 성능 평가b) battery performance evaluation

상술한 바와 같은 방법으로, 실시예 1~6 및 비교예 1~6에 따른 양극 활물질을 사용하여 제조된 하프셀 리튬 이차전지에 대하며, 이의 용량 및 반복된 충방전 사용에 따른 효율을 분석하는 실험을 진행하였다. 즉, 충방전기를 이용하여 10 mAg-1의 전류를 가하여 1.5~4.8 V까지 실시하였다. 그리하여 상기 리튬 이차전지를 완전히 충방전이 되도록 반복적으로 사용한 후, 반복사용 횟수에 따른 용량을 비교 분석하는 실험을 진행하였다.
A half cell lithium secondary battery manufactured by using the cathode active material according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 in the manner as described above was subjected to an experiment to analyze its capacity and efficiency according to repeated charge / . That is, a current of 10 mAg -1 was applied using a charge / discharge device to 1.5 ~ 4.8V. Thus, the lithium secondary battery was repeatedly used to fully charge and discharge, and then an experiment was conducted to compare and analyze the capacity according to the number of repeated use.

또한, 실시예 1~3 및 비교예 1~4에 따른 양극 활물질을 사용한 리튬 이차전지에 대하여 수명 특성 측정 결과는 하기의 표 1에 나타낸 바와 같다.
The results of measurement of lifetime characteristics of the lithium secondary batteries using the cathode active materials according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 below.

구분division 사이클 수(Cycle number)Cycle number 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 실시예1
Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2
Example 1
Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2
충전charge 150.51150.51 170.12170.12 171.25171.25 205.31205.31 203.57203.57 201.42201.42 202.14202.14 202.31202.31 203.17203.17 202.57202.57
방전Discharge 116.55116.55 165.42165.42 169.33169.33 196.05196.05 164.03164.03 187.07187.07 182.52182.52 192.00192.00 198.43198.43 200.10200.10 실시예2
Li4 /3(Mn0 .9V0 .10)2/3O2
Example 2
Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .10) 2/3 O 2
충전charge 175.65175.65 192.45192.45 191.87191.87 190.24190.24 190.38190.38 191.25191.25 193.82193.82 185.36185.36 188.62188.62 187.34187.34
방전Discharge 169.58169.58 187.79187.79 177.74177.74 184.86184.86 185.91185.91 190.25190.25 191.40191.40 188.39188.39 186.58186.58 185.82185.82 실시예3
Li4 /3(Mn0 .85V0 .15)2/3O2
Example 3
Li 4/3 (Mn 0 .85 V 0 .15) 2/3 O 2
충전charge 190.27190.27 202.31202.31 220.72220.72 221.45221.45 222.13222.13 221.84221.84 221.64221.64 224.31224.31 225.48225.48 224.92224.92
방전Discharge 186.21186.21 198.99198.99 216.52216.52 216.73216.73 214.33214.33 217.25217.25 219.28219.28 222.97222.97 225.44225.44 221.27221.27 비교예1
Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2
Comparative Example 1
Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2
충전charge 150.36150.36 150.38150.38 150.29150.29 150.28150.28 150.26150.26 150.32150.32 150.31150.31 150.23150.23 150.22150.22 150.19150.19
방전Discharge 87.6587.65 100.48100.48 107.44107.44 108.29108.29 108.67108.67 114.12114.12 116.68116.68 116.39116.39 118.34118.34 140.20140.20 비교예2
Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2
Comparative Example 2
Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2
충전charge 148.25148.25 149.43149.43 149.67149.67 149.36149.36 149.47149.47 149.50149.50 149.52149.52 149.40149.40 149.46149.46 149.49149.49
방전Discharge 79.8279.82 104.05104.05 103.53103.53 107.24107.24 112.03112.03 113.31113.31 113.76113.76 113.54113.54 113.92113.92 134.05134.05 비교예3
Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2
Comparative Example 3
Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2
충전charge 150.34150.34 150.21150.21 150.20150.20 150.24150.24 150.26150.26 150.24150.24 150.21150.21 150.22150.22 150.26150.26 150.27150.27
방전Discharge 99.8899.88 113.16113.16 119.03119.03 130.29130.29 126.14126.14 125.00125.00 129.80129.80 113.87113.87 115.54115.54 138.03138.03 비교예4
Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2
Comparative Example 4
Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2
충전charge 150.82150.82 150.71150.71 150.93150.93 150.85150.85 150.78150.78 150.83150.83 150.80150.80 150.79150.79 150.80150.80 150.80150.80
방전Discharge 87.6187.61 103.89103.89 125.13125.13 119.02119.02 125.72125.72 129.14129.14 133.18133.18 136.27136.27 136.53136.53 135.41135.41

상기 표 1에서 보는 것과 같이, 환원 침전한 전구체를 이용하여 제조한 실시예 1~3의 양극활물질을 포함한 리튬 이차전지는 방전 효율이 우수하고 단독 양극활물질로 활용하는 데 전혀 문제가 없는 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1~3에 따른 리튬 이차전지의 경우, 바나듐 도핑량의 증가에 따른 최대 방전 용량의 유지율이 현저히 향상된 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 1, it was confirmed that the lithium secondary batteries including the cathode active materials of Examples 1 to 3 prepared using the reduced precipitated precursor had excellent discharge efficiency and had no problems in using the positive active material as a single cathode active material . In particular, in the case of the lithium secondary battery according to Examples 1 to 3, it can be seen that the maintenance rate of the maximum discharge capacity is remarkably improved with an increase in the vanadium doping amount.

반면에, 기존과 같이 수명 진행에 있어 방전 용량 측정 결과에 있어 제조한 비교예 1~4의 양극활물질을 포함한 리튬 이차전지는 이러한 특성을 충족하지 못함이 확인되었다. 특히, 비교예 2 및 4에 따른 리튬 이차 전지는 실시예 1~3과 같이 바나듐 조성 증가에 따른 방전 용량이 현저히 떨어져, 장기 수명 진행에 따른 망간 산화수의 변화를 초래하여 결정 구조의 유지에 문제가 있음을 알 수 있다. 또한, 비교예 3 및 4에 따른 리튬 이차 전지는 니오븀 조성 변화에 따른 전기화학 특성 측정 결과가 방전 용량 개선에 있어 좋지 않아, 단독으로 사용하는 데 한계가 있음을 알 수 있다. On the other hand, it was confirmed that the lithium secondary batteries including the cathode active materials of Comparative Examples 1 to 4 prepared in the discharge capacity measurement results in the past life cycle did not satisfy these characteristics. Particularly, the lithium secondary battery according to Comparative Examples 2 and 4 had a problem in that the discharge capacity due to an increase in the vanadium composition was significantly lowered as in Examples 1 to 3, resulting in a change in oxidation number of manganese . In addition, the lithium secondary batteries according to Comparative Examples 3 and 4 show that the electrochemical characteristics of the lithium secondary battery according to the niobium composition change are not good for improving the discharge capacity, and thus, there is a limit to the use alone.

한편, 본 발명의 실시예 2에 따른 환원 침전법으로 제조되고 비교예 2에 따라 건식법으로 제조된 각각의 리튬 망간 복합 산화물(Li4 /3(Mn0 .90V0 .10)2/3O2)을 사용한 제조품에 대한 SEM 측정 결과를 도 11에 나타내었다 [(A) 실시예 2, (B) 비교예 2]. 여기서, 열처리는 900 ℃ 유지이며, 도 4와 비교했을 때 환원 침전법에 의해 제조된 실시예 2는 900 ℃ 열처리시에도 입자의 크기가 크지 않으며, 건식법 에 의해 제조된 비교예 2의 경우는 900 ℃에 입자 성장이 상당히 일어난 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 2, 3에 따른 환원 침전법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물 및 비교예 2에 따라 건식법으로 제조된 리튬 망간 복합 산화물에 대하여 XRD 측정 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12의 XRD 측정 결과 그래프로부터 V 도핑에 있어 건식과 습식으로 제조한 실시예 2, 3과 비교예 2를 900 ℃에서 열처리 하였을 경우, 건식법에 따른 비교예 2는 불순물이 형성되지만 실시예 2, 3의 환원 침전법을 적용하면 불순물이 생성되지 않는 것을 알 수 있다. 즉 용해도가 습식법에서 더 좋아진다는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, each of the lithium-manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to a second embodiment of the present invention and according to Comparative Example 2 prepared by dry method (Li 4/3 (Mn 0 .90 V 0 .10) 2/3 O The results of SEM measurement of the manufactured product using the above-mentioned ( 2 ) are shown in Fig. 11 ((A) Example 2, (B) Comparative Example 2]. Here, the heat treatment is maintained at 900 占 폚, and the particle size is not large even at 900 占 폚 in Example 2 produced by the reduction precipitation method as compared with that in Fig. 4. In Comparative Example 2 manufactured by the dry method, 0.0 &gt; C, &lt; / RTI &gt; The XRD measurement results of the lithium manganese composite oxide prepared by the reduction precipitation method according to Examples 2 and 3 of the present invention and the lithium manganese composite oxide prepared by the dry method according to Comparative Example 2 are shown in FIG. From the graph of the XRD measurement results of FIG. 12, it can be seen that when heat treatment was performed at 900 ° C for Examples 2 and 3 and wet and dry V-doped Comparative Examples 2 and 3, impurities were formed in Examples 2 and 3, 3 shows that no impurities are produced by the reduction precipitation method. In other words, the solubility is better in the wet method.

Claims (20)

V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 이종 금속 원소를 포함하는 이종 금속 화합물과 망간 화합물을 포함하는 혼합 용액으로부터, 망간과 이종 금속 원소를 환원 침전시켜 망간 복합 침전물을 생성시키는 단계; 및
상기 망간 복합 침전물과 리튬 화합물을 혼합하고, 300 내지 800 ℃의 조건 하에서 소성시켜 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 복합 산화물 생성시키는 단계;
를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법:
[화학식 1]
Li1 +a(Mn1 - bMb)1- aO2
식 중, a는 0≤a≤1/3이며, b는 0≤b≤0.5이고, M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소임.
Generating a manganese complex precipitate by reducing precipitation of manganese and a dissimilar metal element from a mixed solution containing a manganese compound and a dissimilar metal compound including at least one dissimilar metal element selected from the group consisting of V and Nb; And
Mixing the manganese composite precipitate with a lithium compound, and firing the mixture at a temperature of 300 to 800 ° C. to form a lithium manganese composite oxide represented by the following formula (1);
: &Lt; / RTI &gt; a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery comprising:
[Formula 1]
Li 1 + a (Mn 1 - b M b ) 1 - a O 2
Wherein a is 0 ≦ a ≦ 1/3, b is 0 ≦ b ≦ 0.5, and M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.
제1항에 있어서,
상기 리튬 화합물은 탄산리튬, 수산화리튬, 초산리튬, 황산리튬, 아황산리튬, 플루오르화리튬, 질산리튬, 브롬화리튬, 옥화리튬 및 염화리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the lithium compound is at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium fluoride, lithium nitrate, lithium bromide, lithium iodide and lithium chloride. .
제1항에 있어서,
상기 망간 화합물은 황산망간, 질산망간, 초산망간, 망간아세트산, 염화망간, 이산화망간, 삼산화망간, 및 사산화망간으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the manganese compound is at least one selected from the group consisting of manganese sulfate, manganese nitrate, manganese nitrate, manganese acetic acid, manganese chloride, manganese dioxide, manganese trioxide, and manganese oxide.
제1항에 있어서,
상기 이종 금속 화합물은 바나듐 금속, 산화바나듐, 옥시염화바나듐, 사염화바나듐, 삼염화바나듐, 메타바나듐산암모늄, 메타바나듐산나트륨 및 메타바나듐산칼륨, 염화리튬, 산화니오븀, 염화니오븀, 및 인화니오븀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The dissimilar metal compound is composed of vanadium metal, vanadium oxide, vanadium oxychloride, vanadium tetrachloride, vanadium trichloride, ammonium metavanadate, sodium metavanadate and potassium metavanadate, lithium chloride, niobium oxide, niobium chloride, and niobium phosphide Method for producing a positive electrode active material for lithium secondary batteries which is at least one member selected from the group.
제1항에 있어서,
상기 환원 침전 단계는 pH 9 내지 pH 13의 조건 하에서 수행하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the reducing and precipitating is performed under the condition of pH 9 to pH 13. The method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 환원 침전 단계는 상기 혼합 용액에 KBH4, LiBH4, NaBH4, NaAlH4, 및 LiAlH4로 이루어진 군에선 선택된 1종 이상의 환원제를 첨가하여 수행하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The reduction precipitation step is KBH 4, LiBH 4, NaBH 4 , NaAlH 4, and a method of producing a cathode active material for a lithium secondary battery In performing the addition of more than one kinds of the reducing agent is selected the group consisting of LiAlH 4 in the mixed solution.
제1항에 있어서,
상기 환원 침전 단계로부터 생성되는 망간 복합 침전물은 비정질상인 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the manganese composite precipitate produced from the reduction precipitation step is an amorphous phase.
제1항에 있어서,
상기 리튬의 망간에 대한 몰수비는 1.60 내지 1.80 mol가 되도록 반응시키는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the molar ratio of lithium to manganese is from 1.60 to 1.80 mol.
제1항에 있어서,
상기 이종 금속 원소의 망간에 대한 몰수비는 0.01 내지 0.50 mol가 되도록 반응시키는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Method of producing a positive active material for a lithium secondary battery to react so that the molar ratio of the dissimilar metal element to manganese is 0.01 to 0.50 mol.
제1항에 있어서,
상기 소성 단계는 1차 열처리 및 2차 열처리를 포함하는 2단계의 열처리 과정으로 수행하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the firing step is performed in a two-step heat treatment process including a first heat treatment and a second heat treatment.
제10항에 있어서,
상기 1차 열처리는 300 내지 700 ℃의 온도에서 7 내지 15 시간 동안 가열하여 수행하며, 2차 열처리는 상기 1차 열처리를 한 후 300 내지 800 ℃의 온도에서 10 내지 20 시간 동안 가열하여 수행하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 10,
The first heat treatment is performed by heating at a temperature of 300 to 700 ° C. for 7 to 15 hours, and the second heat treatment is performed by performing the first heat treatment and then heating the mixture at a temperature of 300 to 800 ° C. for 10 to 20 hours A method for producing a cathode active material for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 이종 금속 화합물을 pH 9 내지 13의 염기성 용매에 용해시키고 pH 2 내지 6으로 조절한 후에 망간 화합물을 용해시켜 혼합 용액을 제조하는 단계를 추가로 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
And dissolving the dissimilar metal compound in a basic solvent having a pH of 9 to 13, adjusting the pH to 2 to 6, and dissolving a manganese compound to prepare a mixed solution.
제1항에 있어서,
상기 환원 침전 단계로부터 생성된 망간 복합 침전물을 40 내지 150 ℃의 조건 하에서 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
And drying the manganese composite precipitate produced from the reduction precipitation step at a temperature of 40 to 150 ° C.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질. 14. A cathode active material for a lithium secondary battery produced by the method according to any one of claims 1 to 13. 제14항에 있어서,
하기 화학식 1로 표시되는 리튬 망간 복합 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질:
[화학식 1]
Li1 +a(Mn1 - bMb)1- aO2
식 중, a는 0≤a≤1/3이며, b는 0≤b≤0.5이고, M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소임.
15. The method of claim 14,
A cathode active material for a lithium secondary battery including a lithium manganese composite oxide represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Li 1 + a (Mn 1 - b M b ) 1 - a O 2
Wherein a is 0 ≦ a ≦ 1/3, b is 0 ≦ b ≦ 0.5, and M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.
제15항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 리튬 이차전지용 양극 활물질:
[화학식 2]
Li4 /3(Mn1 - xMx)2/3O2
식 중, x는 0≤x≤0.5이며, M은 V 및 Nb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 원소임.
16. The method of claim 15,
The lithium manganese composite oxide is a cathode active material for a lithium secondary battery that is represented by the following formula (2):
(2)
Li 4/3 (Mn 1 - x M x) 2/3 O 2
Wherein x is 0 ≦ x ≦ 0.5 and M is at least one metal element selected from the group consisting of V and Nb.
제16항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합 산화물은 Li4 /3(Mn0 .95V0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9V0 .1)2/3O2, Li4/3(Mn0.85V0.15)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .95Nb0 .05)2/3O2, Li4 /3(Mn0 .9Nb0 .1)2/3O2, 및 Li4/3(Mn0.995Nb0.05)2/3O2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이차전지용 양극 활물질.
17. The method of claim 16,
The lithium manganese composite oxide is Li 4/3 (Mn 0 .95 V 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 V 0 .1) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0.85 V 0.15) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .95 Nb 0 .05) 2/3 O 2, Li 4/3 (Mn 0 .9 Nb 0 .1) 2/3 O 2 , and Li 4/3 (Mn 0.995 Nb 0.05 ) 2/3 O 2, as a cathode active material for a lithium secondary battery.
제14항에 있어서,
사이클 횟수 2회 이상에서 방전용량(discharge capacity)이 140 mAhg-1 이상인 리튬 이차전지용 양극 활물질.
15. The method of claim 14,
A cathode active material for a lithium secondary battery having a discharge capacity of 140 mAhg -1 or more at two or more cycles.
제14항에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지. A lithium secondary battery comprising the cathode active material according to claim 14. 제19항에 있어서,
양극 활물질을 포함하는 양극(cathode);
음극 활물질을 포함하는 음극(anode); 및
양극 및 음극 사이의 분리막(separator)
을 포함하는 리튬 이차전지.
20. The method of claim 19,
A cathode including a cathode active material;
An anode including a negative electrode active material; And
A separator between the anode and the cathode,
&Lt; / RTI &gt;
KR1020120017124A 2012-02-20 2012-02-20 Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery KR101418060B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120017124A KR101418060B1 (en) 2012-02-20 2012-02-20 Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery
PCT/KR2013/000715 WO2013125798A1 (en) 2012-02-20 2013-01-29 Method for manufacturing cathode active material for lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120017124A KR101418060B1 (en) 2012-02-20 2012-02-20 Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130095572A true KR20130095572A (en) 2013-08-28
KR101418060B1 KR101418060B1 (en) 2014-07-10

Family

ID=49005940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120017124A KR101418060B1 (en) 2012-02-20 2012-02-20 Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101418060B1 (en)
WO (1) WO2013125798A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150094344A (en) * 2014-02-11 2015-08-19 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
US9979019B2 (en) 2014-12-30 2018-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite positive electrode active material, method of manufacturing the same, positive electrode including the composite positive electrode active material, and lithium secondary battery including the positive electrode
KR20180071714A (en) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 포스코 Positive electrode active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
US10305101B2 (en) 2015-08-24 2019-05-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Cathode active material, cathode and lithium secondary battery including the same, and method of preparing cathode active material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111969209B (en) * 2020-08-26 2022-01-07 江苏超电新能源科技发展有限公司 Long-life lithium ion power battery and preparation method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700598A (en) 1996-07-11 1997-12-23 Bell Communications Research, Inc. Method for preparing mixed amorphous vanadium oxides and their use as electrodes in reachargeable lithium cells
JP2000072443A (en) 1998-08-26 2000-03-07 Ube Ind Ltd Production of lithium manganese multiple oxide and its use
KR100814881B1 (en) 2006-11-24 2008-03-18 삼성에스디아이 주식회사 Active material for battery, and electrode and battery comprising same
KR101553582B1 (en) * 2008-12-05 2015-09-16 삼성에스디아이 주식회사 Cathode active material and cathode and lithium battery comprising same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150094344A (en) * 2014-02-11 2015-08-19 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
US9972835B2 (en) 2014-02-11 2018-05-15 Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
US9979019B2 (en) 2014-12-30 2018-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite positive electrode active material, method of manufacturing the same, positive electrode including the composite positive electrode active material, and lithium secondary battery including the positive electrode
US10305101B2 (en) 2015-08-24 2019-05-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Cathode active material, cathode and lithium secondary battery including the same, and method of preparing cathode active material
KR20180071714A (en) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 포스코 Positive electrode active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101418060B1 (en) 2014-07-10
WO2013125798A1 (en) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8865349B2 (en) Method of producing positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery using the same
KR101473322B1 (en) Cathode active material and cathode and lithium battery containing the material
KR101378580B1 (en) Cathod active material, lithium rechargeble battery including the same, and method of activiting the same
CN103872311B (en) Lithium rechargeable battery positive active material, positive pole and lithium rechargeable battery
KR101501823B1 (en) Manufacturing method of cathode complex material for lithium batteries and manufacturing method of electrode of lithium batteries using the cathode complex material, and charge and discharge method of the the lithium batteries
CN107492643A (en) A kind of titanium phosphate lithium coats LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2Positive electrode and preparation method thereof
KR101522756B1 (en) A positive active for a lithium secondary battery and preparation method thereof
CN111771301A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
KR101418060B1 (en) Preparation method of a positive active for a lithium secondary battery
US6514638B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery including positive and negative electrodes
KR20150078672A (en) Complx metal precursor for lithium secondary battery, method for production thereof, cathode active material, lithium secondary battery including the same
KR20150080219A (en) Cathode active material and lithium secondary batteries comprising the same
JP7142301B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
CN114864894B (en) High-pressure-resistant coating modified lithium-rich manganese-based positive electrode material and preparation method and application thereof
KR101439630B1 (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery including the same
KR101418065B1 (en) Positive composition for lithium secondary battery comprising lithium-manganese based metal oxide substituted other metal and preparation method thereof
KR20160088121A (en) Positive active material for lithium rechargeable battery, lithium rechargeable battery including the same, and manufacturing method for the same
KR101986165B1 (en) A transition metal composite precursor and cathode materials for secondary battery
JPH1145742A (en) Nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2000215895A (en) Nonaqueous secondary battery
US20170324085A1 (en) Precursor for Producing Lithium-rich Cathode Active Material, and Lithium-rich Cathode Active Material Produced Thereby
TW201533965A (en) Manufacturing synthesis method for lithium nickel manganese oxide cathode composite material
KR101668929B1 (en) Secondary battery and method for producing same
Kim et al. Optimization of lithium in Li 1+ x [Mn 0.720 Ni 0.175 Co 0.105] O 2 as a cathode material for lithium ion battery
JP2002208403A (en) Lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190627

Year of fee payment: 6