KR20140012354A - Manufacturing method of cathode material for mg rechargeable batteries, and cathode material for mg rechargeable batteries made by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 마그네슘 이차전지용 양극재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면에 탄소 코팅이 이루어진 쉐브렐 구조의 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 쉐브렐 구조의 마그네슘 이차전지용 양극활물질에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a cathode material for magnesium secondary battery and a cathode material for magnesium secondary battery produced thereby, more particularly, a method for manufacturing a cathode material for chevron structure magnesium secondary battery having a carbon coating on the surface and thereby It relates to a cathode active material for magnesium secondary battery of the Chevrel structure manufactured.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .
그러나, 리튬 이온 전지는 뛰어난 성능에도 불구하고 제조를 위해 사용되는 전이금속의 비용이 높기 때문에 셀 당 제조 비용이 높으며, 리튬의 반응성이 높아 발화나 폭발의 위험이 있고, 리튬 자원의 고갈이 우려되는 문제점이 있다. However, despite the excellent performance of the lithium ion battery, the cost of the transition metal used for manufacturing is high, so the manufacturing cost per cell is high, the reactivity of lithium is high and there is a risk of ignition or explosion, There is a problem.
최근에는 그 대안으로 마그네슘 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 마그네슘 전지는 일반적으로 마그네슘 금속 등을 음극으로 사용하여 마그네슘 이온이 양극재에 삽입-탈리되어 충방전이 가능하게 되는 2차 전지로, 마그네슘은 자원적으로 풍부하고, 리튬에 비하여 훨씬 저가이면서, 단위 체적당 에너지 용량이 리튬 이온 전지에 비하여 이론적으로 2배 이상이고, 대기 중에서 안정하여 차세대 이차전지로 주목받고 있다. In recent years, magnesium batteries have been actively studied as an alternative. Magnesium batteries are generally secondary batteries that use magnesium metal, etc. as a negative electrode, and are capable of charging and discharging by inserting and detaching magnesium ions into a cathode material. The energy capacity per volume is theoretically more than twice that of a lithium ion battery, and is stable in the air, thus attracting attention as a next-generation secondary battery.
마그네슘 이온은 크기가 0.49Å으로 크기가 0.57Å인 리튬과 비슷하여 결과적으로 리튬 이차 전지를 위해 사용되었던 전극 활물질은 마그네슘과도 안정적인 상을 형성할 수 있을 것으로 예상되었다. 그러나, 현재까지 Mo6S8, 또는 황화몰리브덴과 같은 쉐브렐상을 양극재로, Mg(AlCl2BuEt)2/THF을 전해액으로 사용하는 마그네슘 전지가 알려져 있을 뿐이며, 리튬 이온 전지를 넘어서는 고 에너지 밀도의 양극재와 넓은 전위 영역을 가지는 전해액을 포함하는 마그네슘 전지 개발에 많은 어려움을 겪고 있다. The magnesium ion is similar to lithium having a size of 0.49 Å and a size of 0.57 Å. As a result, it was expected that the electrode active material used for the lithium secondary battery could form a stable phase even with magnesium. However, there has been known a magnesium cell using a Schärele phase such as Mo 6 S 8 or molybdenum sulfide as a cathode material and Mg (AlCl 2 BuEt) 2 / THF as an electrolytic solution to date, and a high energy It is difficult to develop a magnesium battery including a cathode material having a high density and an electrolyte having a wide potential range.
또한, 상기 양극재로 사용되는 Mo6S8은 또는 황화 몰리브덴과 같은 쉐브렐상의 양극은 산소를 포함하지 않고 있으며, 산소보다도 산화력이 매우 낮은 유황을 포함하고 있어 결과적으로 마그네슘 이차 전지의 전압이 낮게 나타난다. 보고에 의하면 실온에서의 Mg2Mo6S8의 방전용량은 이론용량의 60%인 73 mAhg- 1정도로 알려져 있다. 실제 Mo6S8를 마그네슘 이차전지의 양극재로 적용시킬 경우, 초기 방전단계에서 (Mo6S8 → Mg2Mo6S8) 삽입된 마그네슘 이온이 호스트(Host) 구조 내 삽입 시 마그네슘 이온의 2 전자가에 의하여 발생하는 강한 상호반응 (interaction)에 의해 호스트(Host) 구조 내에 부분적으로 갖혀서 충전시 나오지 못하게 되기 때문이다. 이러한 현상을 트래핑 효과(Trapping effect)라 하며 용량 감소의 주요 원인으로 알려져 있다. In addition, Mo 6 S 8 used as the cathode material or a sheath-shaped anode such as molybdenum sulfide does not contain oxygen and contains sulfur having a lower oxidizing power than oxygen. As a result, the voltage of the magnesium secondary battery is low appear. According to the report Mg 2 Mo 6 S 8 of the discharge capacity at room temperature of 60% of the theoretical capacity mAhg 73 - known as 1. In fact, when Mo 6 S 8 is applied as a cathode material of magnesium secondary battery, magnesium ions inserted at the initial discharge stage (Mo 6 S 8 → Mg 2 Mo 6 S 8 ) are inserted into the host structure. This is because the electrons are partially trapped in the host structure due to the strong interaction generated by the electrons, which prevents them from charging. This phenomenon is called trapping effect and is known to be the main cause of capacity reduction.
따라서 Mo6S8를 양극활물질로 사용하면서도 이론 용량을 모두 발현하고 전기 전도성이 높은 새로운 구조의 마그네슘 이차전지용 양극활물질을 개발해야 할 필요성이 있다.
Therefore, there is a need to develop a positive electrode active material for magnesium secondary battery having a new structure that expresses all theoretical capacity while using Mo 6 S 8 as a positive electrode active material.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 전기 전도성이 높으면서도 고용량을 발현할 수 있도록 표면이 탄소로 코팅된 새로운 형태의 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a novel method for producing a cathode material for a magnesium secondary battery, the surface of which is coated with carbon so as to exhibit a high electric conductivity while exhibiting a high electric conductivity.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 마그네슘 양극재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention also aims to provide a magnesium cathode material produced by the production method of the present invention.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention has been made to solve the above problems
i)A 원소 화합물, Mo 원소 화합물 및 X 원소 화합물을 화학양론비로 혼합하고, 에너지를 가하여 교반하는 단계;i) mixing the element A element, the Mo element compound and the X element compound at a stoichiometric ratio;
ii)상기 혼합물을 제 1 열처리하여 아래 화학식 2로 표시되는 화합물을 합성하는 단계; ii) subjecting the mixture to a first heat treatment to synthesize a compound represented by Formula 2 below;
[화학식 1] AMo6X8 [Formula 1] AMo 6 X 8
iii)상기 화학식 1의 화합물에서 A를 제거하고 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 합성하는 단계; iii) removing A from the compound of Formula 1 and synthesizing the compound represented by Formula 2;
[화학식 2] MgyMo6X8 (X = S, Se, 0≤y≤2) Mg y Mo 6 X 8 (X = S, Se, 0≤y≤2)
iv)상기 화학식 2로 표시되는 화합물에 탄소 원소 화합물을 첨가하고 에너지를 가하여 교반하는 단계; 및 iv) adding a carbon element compound to the compound represented by Chemical Formula 2, adding energy and stirring; And
v)상기 iv)단계에서 제조된 혼합물을 제 2 열처리하는 단계로 구성되는 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법을 제공한다.
v) provides a method of manufacturing a cathode material for magnesium secondary battery comprising a second heat treatment of the mixture prepared in step iv).
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 i)단계에서는 볼밀을 이용하여 6시간 동안 균일하게 혼합하여 입자 크기가 10 nm 내지 100 nm 가 되도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조 방법은 반응물을 혼합하는 단계에서 입자 크기를 나노 크기로 제어함으로써 반응효율을 높이고 부반응 비율을 낮추게 된다. In the production method of the present invention, in step i) it is characterized in that the particle size is 10 nm to 100 nm by uniformly mixing for 6 hours using a ball mill. The process of the present invention increases the reaction efficiency and lowers the side reaction ratio by controlling the particle size to the nano size in the step of mixing the reactants.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 ii)단계에서는 상기 i) 단계의 혼합물을 1100℃에서 24시간 동안 비활성 분위기에서 제 1 열처리 하는 것을 특징으로 한다. In the production method of the present invention, in step ii), the mixture of step i) is first heat treated in an inert atmosphere for 24 hours at 1100 ° C.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 iv)단계에서 상기 탄소 원소 화합물은 표면을 탄소로 코팅되도록 하기 위해 사용하며, 소수성과 친수성이 공존하는 탄소 원소 화합물이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는 시트르산(Citric Acid), 수크로스(Sucrose), 수퍼-P(Super-P), 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(Ketchen Black), 스테아릭산(Stearic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀렉산(Linolic acid), 팔미산(Palmitic acid), 라우릭산(Lauric acid), 카프릴산(caprylic acid), 야자지방산(coconut fatty acid), 스테아릴 알코올(Stearyl alcohol), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 및 PVB(polyvinyl butyral) 으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다. In the production method of the present invention, the carbon element compound in step iv) is used to coat the surface with carbon, preferably a carbon element compound in which hydrophobicity and hydrophilicity coexist, but is not limited thereto. Specifically, citric acid, sucrose, super-P, acetylene black, ketchen black, stearic acid, oleic acid, linolenic acid Linolic acid, Palmitic acid, Lauric acid, Caprylic acid, Coconut fatty acid, Stearyl alcohol, Polyvinyl alcohol and It is characterized in that it is selected from the group consisting of PVB (polyvinyl butyral).
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 iv)단계에서는 상기 탄소 원소 화합물과 함께 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 퀴놀린, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로나프탈렌, 나프탈렌, 메탄올, 아세톤, 메틸-피롤리디논, 시클로헥산, 에테르, 헥산, 에탄올, 및 이소프로필알코올로 이루어진 그룹에서 선택되는 휘발성 유기 용매를 첨가하여 슬러리를 제조하고 에너지를 가하여 교반하는 것을 특징으로 한다. 본원 발명에서는 이와 같은 유기 용매를 사용하는 습식 반응에 의하여 쉐브렐 구조의 양극활물질과 탄소가 균일하게 혼합되어 상기 쉐브렐 구조의 양극활물질의 표면에 탄소가 고르게 코팅되도록 한다. In the production method of the present invention, in step iv), the toluene, benzene, xylene, quinoline, tetrahydrofuran, tetrahydronaphthalene, naphthalene, methanol, acetone, methyl-pyrrolidinone, cyclohexane, A volatile organic solvent selected from the group consisting of ether, hexane, ethanol, and isopropyl alcohol is added to prepare a slurry, and is characterized by stirring by adding energy. In the present invention, the cathode active material and the carbon are uniformly mixed by the wet reaction using the organic solvent to uniformly coat carbon on the surface of the cathode active material of the shavele structure.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 v)단계에서는 400 - 800℃의 온도에서 5 시간 내지 8 시간 동안 제 2 열처리하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 제 2 열처리에 의하여 상기 iv)단계에서 사용된 유기 용매의 잔존량을 제거함과 동시에 쉐브렐 구조의 양극활물질 표면에 탄소가 결합된 복합체를 형성하도록 한다. 즉, 본 발명의 표면이 탄소로 코팅된 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법에 있어서는 쉐브렐 구조의 양극활물질와 탄소를 단순히 물리적으로 혼합하는 것이 아니라, 탄소 화합물을 첨가하고 에너지를 가하여 교반하고 열처리함으로써 탄소 화합물이 탄화되어 표면 탄소층을 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다. In the manufacturing method of the present invention, the step v) is characterized in that the second heat treatment for 5 hours to 8 hours at a temperature of 400-800 ℃. By the second heat treatment, the residual amount of the organic solvent used in the step iv) is removed, and at the same time, a carbon-bonded composite is formed on the surface of the cathode active material of the shebrel structure. That is, in the method for producing a cathode material for magnesium secondary batteries coated with carbon in accordance with the present invention, carbon is not simply physically mixed with the cathode active material of chevron structure, but by adding a carbon compound, adding energy, stirring, and heat treatment. And the compound is carbonized to form a surface carbon layer.
쉐브렐 구조의 양극활물질과 탄소가 단순하게 물리적으로 혼합되어 있는 경우, 탄소 물질이 별도로 응집할 수 있게 되어 분산도가 저하되고 원활한 전기 전도성을 얻을 수 없다. 반면, 쉐브렐 구조의 양극활물질 표면에 탄소 물질이 코팅되어 있는 경우, 쉐브렐 구조의 양극활물질과 탄소 물질이 접촉하는 접점(contact)이 많아지고, 이에 따라 전하의 이동(charge transfer)이 잘 일어나게 되므로 쉐브렐 구조의 양극활물질의 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한 표면에 코팅된 탄소의 결합력에 의하여 합성물 표면의 불순물의 생성 경로를 차단함과 동시에 쉐브렐 구조의 양극활물질의 입자 성장을 억제하여 1차 입자의 크기를 조절할 수 있게 된다. When the cathode active material and the carbon are simply physically mixed with each other, the carbon material may separate and aggregate, resulting in a decrease in the degree of dispersion and a failure to obtain smooth electrical conductivity. On the other hand, when the carbon material is coated on the surface of the cathode active material of the chevron structure, the contact between the cathode active material and the carbon material of the chevron structure increases, thereby causing the charge transfer to occur well. Therefore, it is possible to effectively reduce the resistance of the cathode active material of the Chevrel structure. In addition, due to the bonding force of the carbon coated on the surface, the generation path of the impurities on the surface of the composite material is blocked, and the particle size of the cathode active material of the shale structure is suppressed.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 A 원소는 와이코프 위치(wyckoff position) 18f 를 점유하고 있으며, Cu, Fe, Co, Ni, Cd, Zn, Mn, 및 Ag 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 와이코프 위치는 Ralph W.G. Wyckoff에 의해 공간 그룹의 이론 결과를 분석한 것으로, 결정학의 국제적 표의 기원에 해당한다. 공간 그룹의 와이코프 위치에 의할 때, 결정 그룹의 와이코프 위치에서 '위치'는 평사도법(stereographic projection)내 결정의 위치를 의미한다. 공간 그룹 같은 경우, 결정 그룹도 각각 와이코프 위치를 와이코프 문자로 기재하며, 이에 따르면 상기 A원소는 18f 위치를 점유하고 있다. In the production method of the present invention, the element A occupies the wyckoff position 18f and is selected from the group consisting of Cu, Fe, Co, Ni, Cd, Zn, Mn, do. Waikope location is Ralph W.G. An analysis of the theoretical results of the spatial group by Wyckoff, the origin of the international table of crystallography. By the Wykov position of the spatial group, the 'position' in the Wykov position of the decision group refers to the position of the crystal in the stereographic projection. In the case of a space group, each of the crystal groups also describes the Wykoff position as a Wiekoff character, whereby the A element occupies the 18f position.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조되고 표면이 탄소로 코팅되는 마그네슘 이차전지용 양극재료를 제공한다. 볼밀을 이용하여 입자 크기를 제어하고 표면을 탄소로 코팅하여 입자의 크기를 조절함으로써 높은 비표면적을 가지는 양극재료를 형성한다.The present invention also provides a cathode material for a magnesium secondary battery, which is produced by the production method of the present invention and whose surface is coated with carbon. A ball mill is used to control the particle size and to coat the surface with carbon to control the particle size to form a cathode material having a high specific surface area.
본 발명은 또한 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조되고 표면이 탄소로 코팅되는 마그네슘 이차전지용 양극재료를 포함하는 마그네슘 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a magnesium secondary battery comprising a cathode material for a magnesium secondary battery, which is produced by the production method of the present invention and whose surface is coated with carbon.
본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 이차전지는 양극, 음극, 전해질을 포함한다. 본 발명에 있어서, 상기 양극은 본 발명에 의한 표면이 탄소로 코팅되는 마그네슘 이차전지용 양극재료, 및 바인더 또는 도전재를 추가로 포함할 수 있다. In the present invention, the magnesium secondary battery includes a cathode, a cathode, and an electrolyte. In the present invention, the positive electrode may further include a positive electrode material for a magnesium secondary battery in which the surface of the positive electrode according to the present invention is coated with carbon, and a binder or a conductive material.
상기 도전재는 마그네슘 이차전지에 사용되는 어떠한 것도 사용할 수 있다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄 및 은과 같은 금속 분말이나 금속 섬유; 폴리페닐렌 유도체와 같은 도전성 재료; 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. The conductive material may be used for anything used in the magnesium secondary battery. Examples of the conductive material include carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber; Metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum and silver; Conductive materials such as polyphenylene derivatives; Or a combination thereof.
상기 바인더는 양극재료 입자를 잘 부착시키고, 또한 양극재료를 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더의 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌옥사이드를포함하는폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔러버, 아크릴레이티드스티렌-부타디엔러버, 에폭시수지, 나일론 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The binder serves to adhere the cathode material particles well and to adhere the anode material well to the current collector. Representative examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinylpi Ralidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated butadiene rubber, epoxy resin, nylon or a combination thereof may be used.
상기 양극은, 양극 형성용 재료를 일정한 형성으로 성형하거나, 상기 양극 형성용 재료를 구리 포일(copper foil), 니켈 포일(Nickel foil) 또는 스테인레스 강 포일(stainless steel foil)과 같은 집전체 위에 도포하는 방법에 의해 제조할 수 있다. The positive electrode may be formed by forming the positive electrode forming material into a predetermined formation or by applying the positive electrode forming material onto a current collector such as copper foil, nickel foil, or stainless steel foil ≪ / RTI >
본 발명의 마그네슘 이차전지에 있어서, 상기 음극은 마그네슘 단일 물질 및 마그네슘을 함유하는 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. In the magnesium secondary battery of the present invention, the negative electrode may be at least one selected from the group consisting of a magnesium single material and an alloy containing magnesium.
본 발명의 마그네슘 이차전지는 전해질을 더 포함한다. 상기 전해질은 마그네슘 이온 함유 비수전해질일 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질은 테트라하이드로퓨란(THF)와 같은 유기용매에 Mg(AlCl2EtBu)2와 같은 마그네슘 염을 녹인 용액일 수 있다. 상기 화학식 [Mg(AlCl2EtBu)2]에서 Et는 에틸기이고, Bu는 부틸기이다.The magnesium secondary battery of the present invention further includes an electrolyte. The electrolyte may be a magnesium ion-containing nonaqueous electrolyte. For example, the electrolyte may be a solution in which a magnesium salt such as Mg (AlCl 2 EtBu) 2 is dissolved in an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF). In the formula [Mg (AlCl 2 EtBu) 2 ], Et is an ethyl group and Bu is a butyl group.
본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 이차전지는 상기 양극과 상기 음극을 물리적으로 및 전기적으로 서로 분리시키는 세퍼레이터를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세퍼레이터는 마그네슘 전지에 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 유리필터, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 이러한 세퍼레이터는직포 또는 부직포 형태일 수 있다.
In the present invention, the magnesium secondary battery may further include a separator that physically and electrically separates the positive electrode and the negative electrode from each other. The separator may be one commonly used in magnesium batteries. Such a separator may be a glass filter, polyester, teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a combination thereof. Further, such a separator may be in the form of woven fabric or nonwoven fabric.
본 발명에 의한 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법은 쉐브렐 구조의 양극활물질의 표면을 탄소로 균일하게 코팅함으로써 입자의 성장을 억제하여 균일한 입자를 형성시키고, 높은 표면적을 가지게 되어 쉐브렐 구조 내로의 마그네슘 이온의 확산 속도를 높이게 되어 전기 전도성이 향상될 뿐만 아니라, 이와 같은 마그네슘 이차전지용 양극활물질을 포함하는 전극의 구조적 안정성을 개선시키고, 마그네슘 이차 전지의 초기용량 및 고율특성 등을 향상시키게 된다. In the method of manufacturing a cathode material for a magnesium secondary battery according to the present invention, the surface of the cathode active material of the Chevrel structure is uniformly coated with carbon, thereby suppressing the growth of particles to form uniform particles, and having a high surface area into the Chevrel structure. By increasing the diffusion rate of magnesium ions of not only improves the electrical conductivity, but also improves the structural stability of the electrode including such a cathode active material for magnesium secondary battery, and improve the initial capacity and high rate characteristics of the magnesium secondary battery.
Claims (8)
ii)상기 혼합물을 제 1 열처리하여 아래 화학식 2로 표시되는 화합물을 합성하는 단계;
[화학식 1]AMo6X8
iii)상기 화학식 1의 화합물에서 A 를 제거하고 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 합성하는 단계;
[화학식 2] MgyMo6X8 (X = S, Se, 0≤y≤2)
iv)상기 화학식 2로 표시되는 화합물에 탄소 원소 화합물을 첨가하고 에너지를 가하여 교반하는 단계; 및
v)상기 iv)단계에서 제조된 혼합물을 제 2 열처리하는 단계로 구성되는 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
i) mixing the element A element, the Mo element compound and the X element compound at a stoichiometric ratio;
ii) subjecting the mixture to a first heat treatment to synthesize a compound represented by Formula 2 below;
AMO 6 X 8
iii) removing A from the compound of Formula 1 and synthesizing the compound represented by Formula 2;
MgyMo 6 X 8 (X = S, Se, 0≤y≤2)
iv) adding a carbon element compound to the compound represented by Chemical Formula 2, adding energy and stirring; And
v) a method of manufacturing a positive electrode material for magnesium secondary battery comprising the second heat treatment of the mixture prepared in step iv).
상기 iv)단계에서 상기 탄소 원소 화합물은 시트르산(Citric Acid), 수크로스(Sucrose), 수퍼-P(Super-P), 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(Ketchen Black), 스테아릭산(Stearic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀렉산(Linolic acid), 팔미산(Palmitic acid), 라우릭산(Lauric acid), 카프릴산(caprylic acid), 야자지방산(coconut fatty acid), 스테아릴 알코올(Stearyl alcohol), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 및 PVB(polyvinyl butyral) 으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
The carbon element in step iv) is citric acid (Citric Acid), sucrose (Sucrose), Super-P (Super-P), acetylene black, Ketchen Black, stearic acid (Stearic acid), oleic acid ( Oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, lauric acid, caprylic acid, coconut fatty acid, stearyl alcohol, poly Method for producing a positive electrode material for magnesium secondary battery which is selected from the group consisting of vinyl alcohol (polyvinyl alcohol) and polyvinyl butyral (PVB).
상기 iv)단계에서는 상기 탄소 원소 화합물과 함께 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 퀴놀린, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로나프탈렌, 나프탈렌, 메탄올, 아세톤, 메틸-피롤리디논, 시클로헥산, 에테르, 헥산, 에탄올, 및 이소프로필알코올로 이루어진 그룹에서 선택되는 휘발성 유기 용매를 첨가하여 슬러리를 제조하고 에너지를 가하여 교반하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
In step iv), together with the carbon element compound, toluene, benzene, xylene, quinoline, tetrahydrofuran, tetrahydronaphthalene, naphthalene, methanol, acetone, methyl-pyrrolidinone, cyclohexane, ether, hexane, ethanol, and iso A method of producing a cathode material for magnesium secondary battery, characterized in that a slurry is prepared by adding a volatile organic solvent selected from the group consisting of propyl alcohol, and stirred by applying energy.
상기 v)단계에서는 400 - 800℃의 온도에서 5 시간 내지 8 시간 동안 제 2 열처리하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the step v), a second heat treatment for 5 hours to 8 hours at a temperature of 400-800 ℃ a method of manufacturing a cathode material for a magnesium secondary battery.
상기 i)단계에서는 볼밀을 이용하여 6시간 동안 균일하게 혼합하여 입자 크기가 10 nm 내지 100 nm 가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the step i) it is uniformly mixed for 6 hours using a ball mill to produce a cathode material for magnesium secondary battery, characterized in that the particle size is 10 nm to 100 nm.
상기 ii)단계에서는 상기 i) 단계의 혼합물을 1100℃에서 24시간 동안 비활성 분위기에서 제 1 열처리 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 이차전지용 양극 재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
In step ii), the method of manufacturing a cathode material for magnesium secondary battery, characterized in that the mixture of step i) is first heat-treated in an inert atmosphere for 24 hours at 1100 ℃.
상기 A 원소는 와이코프 위치(wyckoff position) 18f 를 점유하고 있으며, Cu, Fe, Co, Ni, Cd, Zn, Mn, 및 Ag 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 이차전지용 양극재료의 제조 방법.
The method of claim 1,
The element A occupies a wyckoff position 18f, and is prepared from a group consisting of Cu, Fe, Co, Ni, Cd, Zn, Mn, and Ag. Way.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015008942A1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-22 | 전자부품연구원 | Method for manufacturing positive electrode material for magnesium secondary battery and positive electrode material for magnesium secondary battery manufactured by same |
| CN108268750A (en) * | 2018-01-19 | 2018-07-10 | 吉林大学 | Based on the imaginary Inorganic crystal structure Forecasting Methodology for enumerating Wyckoff position groupings |
| KR20200101661A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 숭실대학교산학협력단 | Positive electrode active material having polymer, method for manufacturing the same, and lithium ion secondary battery including the same |
-
2012
- 2012-07-19 KR KR1020120078988A patent/KR20140012354A/en not_active Application Discontinuation
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