KR20140137821A - Positive Electrode Material for Sodium-Ion Batteries and Sodium-Ion Battery Having the Same - Google Patents

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Abstract

Provided are a cathode material for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery including the same. The cathode material includes a cathode active material represented by chemical formula 1; and a carbon layer applied to the surface thereof. [Chemical formula 1] Na(Cr_xM_1-x)O_2 wherein M is Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt or Au, and x ranges from 0.8 to 1.

Description

나트륨 이차전지용 양극 재료 및 이를 포함하는 나트륨 이차전지 {Positive Electrode Material for Sodium-Ion Batteries and Sodium-Ion Battery Having the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a positive electrode material for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery comprising the same. ≪

본 발명은 이차전지에 관한 것으로 구체적으로는 나트륨 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a sodium secondary battery.

이차전지는 방전뿐 아니라 충전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다. 이차전지 중 대표적인 리튬 이차전지는 양극활물질에 포함된 리튬이온이 전해질을 거쳐 음극으로 이동한 후 음극활물질의 층상 구조 내로 삽입되며(충전), 이 후 음극활물질의 층상 구조 내로 삽입되었던 리튬 이온이 다시 양극으로 되돌아가는(방전) 원리를 통해 작동한다. 이러한 리튬 이차전지는 현재 상용화되어 휴대전화, 노트북 컴퓨처 등의 소형전원으로 사용되고 있으며, 하이브리드 자동차 등의 대형 전원으로도 사용가능할 것으로 예측되고 있어, 그 수요가 증대될 것으로 예상된다.The secondary battery refers to a battery that can be charged repeatedly as well as discharged. In a typical lithium secondary battery of the secondary battery, lithium ions contained in the positive electrode active material are transferred to the negative electrode through the electrolyte and then inserted (filled) into the layered structure of the negative electrode active material. Then, lithium ions, which have been inserted into the layered structure of the negative electrode active material, It works through the principle of returning to the anode (discharging). Such a lithium secondary battery is currently commercialized and is being used as a small-sized power source such as a mobile phone, a notebook computer, and the like, and it is expected that the lithium secondary battery will also be usable as a large power source for a hybrid vehicle.

그러나, 리튬 이차전지에서 양극활물질로 주로 사용되는 복합금속산화물은 리튬 등의 희소금속원소를 포함하고 있어, 수요증대에 부응하지 못할 염려가 있다. 이에 따라, 공급량이 풍부고 값싼 나트륨을 양극활물질로 사용하는 나트륨 이차전지에 대한 연구가 진행되고 있다. 일 예로서, 대한민국 공개특허 제2012-0133300호는 양극활물질로서 AxMnPO4F(A=Li 또는 Na, 0 < x ≤ 2)을 개시하고 있다.However, the composite metal oxide, which is mainly used as a cathode active material in a lithium secondary battery, contains a rare metal element such as lithium and may not meet the increase in demand. Accordingly, studies have been made on a sodium secondary battery using sodium, which is rich in supply and low in cost, as a cathode active material. As an example, Korean Laid-Open Patent Application No. 2012-0133300 discloses A x MnPO 4 F (A = Li or Na, 0 <x? 2) as a cathode active material.

그러나, 현재까지 개발된 나트륨 양극 재료들은 여전히 방전용량유지율 및 속도특성 개선이 필요한 것으로 알려져 있다.However, it is known that the sodium anode materials developed so far still need to improve discharge capacity retention rate and speed characteristics.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방전용량유지특성 및 속도특성이 개선된 나트륨 이차전지용 양극재료 및 이를 포함하는 나트륨 이차전지를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cathode material for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery including the same, which have improved discharging capacity holding characteristics and speed characteristics.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 나트륨 이차 전지용 양극 재료를 제공한다. 상기 양극 재료는 하기 화학식 1로 나타내어진 양극활물질 및 이의 표면 상에 코팅된 탄소층을 포함한다:According to an aspect of the present invention, there is provided a cathode material for a sodium secondary battery. The cathode material includes a cathode active material represented by the following formula (1) and a carbon layer coated on the surface of the cathode active material:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Na(CrxM1-x)O2 Na (Cr x M 1-x ) O 2

상기 화학식 1에서, M은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au이고, x는 0.8 내지 1이다.M is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, , Pt or Au, and x is 0.8 to 1.

상기 탄소층은 약 0.1 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다.The carbon layer may have a thickness of about 0.1 to 500 nm.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 나트륨 이차 전지용 양극 재료 제조방법을 제공한다. 먼저, 나트륨 화합물과 크롬 화합물을 함유하는 금속 화합물들을 혼합한다. 상기 혼합된 금속 화합물을 불활성 기체 분위기에서 소성하여 상기 화학식 1에 기재된 양극활물질을 얻는다. 상기 양극활물질, 탄소전구체, 및 유기용매를 혼합하여 환원성 분위기에서 열처리하여 탄소층이 코팅된 양극활물질을 얻는다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a cathode material for a sodium secondary battery. First, the sodium compound and the metal compound containing the chromium compound are mixed. The mixed metal compound is fired in an inert gas atmosphere to obtain the cathode active material of Formula 1. The cathode active material, the carbon precursor, and the organic solvent are mixed and heat-treated in a reducing atmosphere to obtain a cathode active material coated with a carbon layer.

상기 소성 과정에서의 온도는 약 600 내지 1200도일 수 있다. 상기 탄소전구체는 피치(pitch)일 수 있다. 상기 열처리는 약 200 내지 1500도에서 수행할 수 있다. 상기 나트륨 화합물은 탄산나트륨이고, 상기 크롬 화합물은 산화크롬일 수 있다.The temperature during the firing process may be about 600 to 1200 degrees. The carbon precursor may be a pitch. The heat treatment may be performed at about 200 to 1500 degrees. The sodium compound is sodium carbonate, and the chromium compound may be chromium oxide.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 나트륨 이차 전지를 제공한다. 나트륨 이차 전지는 상기 화학식 1로 나타내어진 양극활물질 및 이의 표면 상에 코팅된 탄소층을 함유하는 양극 재료를 포함하는 양극, 나트륨이 탈삽입될 수 있는 음극활물질을 함유하는 음극 재료를 구비하는 음극, 및 이들 사이에 위치하는 전해질을 구비한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a sodium secondary battery. The sodium secondary battery comprises a cathode including a cathode material containing a cathode active material represented by the above formula (1) and a carbon layer coated on the surface thereof, a cathode including a cathode active material capable of sodium intercalation, And an electrolyte positioned therebetween.

본 발명에 따르면, 안정적인 결정구조를 갖는 화학식 1에 기재된 산화물을 양극활물질로 사용하고 또한 이 양극활물질의 표면 상에 탄소층을 균일하게 코팅함으로써, 양극활물질의 결정구조를 더욱 안정화시킴과 동시에 전도성을 향상킬 수 있다. 그 결과, 이차 전지의 방전용량 유지특성 및 속도 특성이 개선될 수 있다.According to the present invention, by using the oxide of Formula 1 having a stable crystal structure as a cathode active material and uniformly coating a carbon layer on the surface of the cathode active material, the crystal structure of the cathode active material is further stabilized and at the same time, Can improve. As a result, the discharge capacity holding characteristic and the speed characteristic of the secondary battery can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극을 제조하는 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
도 2는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말의 XRD 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말을 각각 촬영한 사진들이다.
도 4a 및 도 4b는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말을 각각 촬영한 TEM 사진들이다.
도 5a 및 도 5b는 제조예 4에 따른 반전지와 제조예 3에 따른 반전지의 충방전 특성을 각각 나타낸 그래프들이다.
도 6는 제조예 4에 따른 반전지와 제조예 3에 따른 반전지의 사이클 횟수에 따른 방전용량을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 제조예 4에 따른 반전지의 율(rate) 특성을 나타낸 그래프이다. 도 7b는 제조예 4에 따른 반전지의 사이클 횟수에 따른 방전용량 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a flow chart illustrating a method of fabricating an anode in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the XRD analysis of the powder according to the second NaCrO NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1, the carbon coating in accordance with Preparation 2.
3a and 3b are photographs taken NaCrO 2 powders according to the NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1 the carbon coating in accordance with Preparation Example 2, respectively.
Figures 4a and 4b are a TEM image taken NaCrO 2 powders according to the NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1 the carbon coating in accordance with Preparation Example 2, respectively.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing charging and discharging characteristics of a half-cell according to Production Example 4 and a half-cell according to Production Example 3, respectively.
6 is a graph showing the discharge capacity according to the number of cycles of the half-cell according to Production Example 4 and the half-cell according to Production Example 3. FIG.
7A is a graph showing a rate characteristic of a reversed phase according to Production Example 4. FIG. FIG. 7B is a graph showing a change in discharge capacity according to the number of cycles of the half-cell according to Production Example 4. FIG.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 명세서에서, 어떤 층이 다른 층 "상"에 위치한다고 함은 이들 층들이 직접적으로 접해있는 것 뿐 아니라 이들 층들 사이에 또 다른 층(들)이 위치하는 것을 의미한다.
In this specification, the term " on top of another layer " means that not only these layers are directly in contact but also another layer (s) is located between these layers.

본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨 이차전지는 양극활물질과 이의 표면 상에 코팅된 탄소층을 포함하는 양극재료를 함유하는 양극, 나트륨이 탈삽입될 수 있는 음극활물질을 함유하는 음극, 및 이들 사이에 위치하는 전해질을 구비한다.A sodium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode containing a positive electrode material containing a positive electrode active material and a carbon layer coated on the surface thereof, a negative electrode containing a negative electrode active material into which sodium can be inserted, As shown in FIG.

<양극><Anode>

본 발명의 일 실시예에 따른 양극활물질은 하기 화학식 1로 나타내어진다.The cathode active material according to one embodiment of the present invention is represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Na(CrxM1 -x)O2 Na (Cr x M 1 -x ) O 2

상기 화학식 1에서, M은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au이고, x는 0.8 내지 1이다.M is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, , Pt or Au, and x is 0.8 to 1.

상기 화학식 1로 나타낸 양극활물질은 층상 암염(layered rock salt)구조를 나타내는 물질이며, Cr은 비활성 분위기에서 산화수 감소가 일어나지 않아 비교적 안정적으로 층상구조를 유지할 수 있다.The cathode active material represented by Chemical Formula 1 is a material exhibiting a layered rock salt structure, and Cr does not decrease oxidation water in an inert atmosphere and can maintain a relatively stable layer structure.

탄소층은 상기 화학식 1로 나타낸 양극활물질의 표면 상에 코팅되어 있을 수 있다. 탄소층은 약 0.1 내지 500nm의 균일한 두께를 가질 수 있다. 이러한 탄소층은 상기 화학식 1로 나타낸 양극활물질의 층상구조 즉, 결정구조를 안정화시킬 뿐 아니라, 도전성을 향상시킬 수 있다.
The carbon layer may be coated on the surface of the cathode active material represented by Formula 1 above. The carbon layer may have a uniform thickness of about 0.1 to 500 nm. The carbon layer not only stabilizes the layered structure of the cathode active material represented by Formula 1, that is, the crystal structure, but also improves the conductivity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극을 제조하는 방법을 나타낸 플로우챠트이다.1 is a flow chart illustrating a method of fabricating an anode in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 금속 화합물들 즉, 나트륨 화합물과 크롬 화합물을 혼합할 수 있다(S1). 이 때, 크롬 외 전이금속 화합물을 더 혼합할 수 있다. 혼합된 금속 화합물 중 나트륨, 크롬, 크롬 외 전이금속의 몰비는 1:x:1-x(x는 0.8 내지 1)일 수 있다. 크롬 외 전이금속 화합물은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au 화합물일 수 있다. 금속 화합물들은 금속 산화물 또는 분해 및/또는 산화했을 때 금속 산화물이 될 수 있는 화합물, 예를 들면 금속 수산화물, 금속 탄산염, 금속 질산염, 금속 할로겐화물, 또는 금속 옥살산염일 수 있다. 나트륨 화합물은 Na2CO3, NaHCO3, 또는 Na202일 수 있고, 크롬 화합물은 Cr203일 수 있다. 크롬 외 전이금속 화합물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, MnO2, Mn2O3, Mn3O4, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)O, Co3O4, Co(OH)2, NiO2 등이 될 수 있다. Referring to FIG. 1, metal compounds, that is, a sodium compound and a chromium compound may be mixed (S1). At this time, the chromium-free transition metal compound can be further mixed. The molar ratio of the transition metal other than sodium, chromium, and chromium in the mixed metal compound may be 1: x: 1-x (x is 0.8 to 1). The chromium transition metal compound And may be Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, have. The metal compounds may be metal oxides or compounds which can be metal oxides upon decomposition and / or oxidation, such as metal hydroxides, metal carbonates, metal nitrates, metal halides, or metal oxalates. Sodium compound is Na 2 CO 3, NaHCO 3, or may be a Na 2 0 2, chromium compound can be a Cr 2 0 3. Chrome outer transition metal compound is TiO 2, Ti 2 O 3, V 2 O 5, MnO 2, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, Fe (OH) O, Co 3 O 4 , Co (OH) 2 , NiO 2, and the like.

혼합된 금속 화합물을 불활성기체 분위기에서 소성하여 상기 화학식 1에 기재된 양극활물질을 얻을 수 있다(S2). 불활성기체 분위기는 구체적으로, 아르곤 분위기 또는 질소 분위기일 수 있다. 또한, 소성온도는 약 600 내지 1200도, 구체적으로 약 800 내지 1000도, 더 구체적으로는 약 900도일 수 있다.The mixed metal compound is fired in an inert gas atmosphere to obtain the cathode active material of Formula 1 (S2). Specifically, the inert gas atmosphere may be an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere. In addition, the firing temperature may be about 600 to 1200 degrees, specifically about 800 to 1000 degrees, more specifically about 900 degrees.

이 후, 추가적으로 상기 화학식 1에 기재된 양극활물질을 분쇄할 수도 있다. 이 때, 양극활물질이 수분과 접촉하지 않는 것이 바람직하다.Thereafter, the cathode active material described in the above Formula 1 may be further pulverized. At this time, it is preferable that the positive electrode active material does not come into contact with moisture.

상기 화학식 1에 기재된 양극활물질, 탄소전구체, 및 유기용매를 섞은 후, 환원성분위기에서 열처리하여, 탄소층이 코팅된 양극활물질을 얻을 수 있다(S3). 구체적으로, 탄소전구체를 약 0.001 내지 50wt%로 함유하는 유기용매 내에 양극활물질을 넣을 수 있다. 탄소전구체는 피치, 또는 탄화수소계 물질 예를 들어, 폴리크릴산(polycrylic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 아스코르브산(ascorbic acid), 카르복실산(carboxylic acid), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 아디프산(adipic acid), 말산(malic acid), 시트르산(citric acid), 아세트산(acetic acid), 글루코오스(glucose), 또는 수크로오스(sucrose)일 수 있다. 환원성 분위기는 불활성 기체 분위기 또는 수소 분위기일 수 있다. 또한, 열처리 온도는 약 200 내지 1500도일 수 있다. 유기용매는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 일 수 있다.After mixing the cathode active material, the carbon precursor, and the organic solvent described in Formula 1, the cathode active material coated with the carbon layer may be obtained by performing heat treatment in a reducing atmosphere (S3). Specifically, the cathode active material may be contained in an organic solvent containing about 0.001 to 50 wt% of carbon precursor. The carbon precursor may be a pitch or a hydrocarbon based material such as polycrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl pyrrolidone, ascorbic acid, carboxylic acid, acid, acetic acid, acetylene black, adipic acid, malic acid, citric acid, acetic acid, glucose, or sucrose. The reducing atmosphere may be an inert gas atmosphere or a hydrogen atmosphere. In addition, the heat treatment temperature may be about 200 to 1500 degrees. The organic solvent may be NMP (N-methyl-2-pyrrolidone).

양극활물질을 형성하는 과정에서 금속산화물과 탄소재료를 섞어 탄소층이 코팅된 양극활물질을 얻을 수도 있다. 그러나, 이 경우 금속산화물이 반응하여 양극활물질의 결정상을 형성하는 과정에 탄소재료가 존재함에 따라, 이 과정을 통해 형성된 양극활물질은 양호하지 않은 결정상을 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 결정상을 갖는 양극활물질을 미리 얻은 후 탄소층을 코팅함으로써, 양극활물질의 결정상을 양호한 상태로 유지할 수 있다. In the process of forming the cathode active material, the cathode active material coated with the carbon layer may be obtained by mixing the metal oxide and the carbon material. However, in this case, since the carbon material is present in the process of forming the crystal phase of the cathode active material by the reaction of the metal oxide, the cathode active material formed through this process may have a poor crystalline phase. However, in this embodiment, the crystal phase of the positive electrode active material can be kept in a good state by coating the carbon layer after obtaining the positive electrode active material having the crystalline phase in advance.

탄소층이 코팅된 양극활물질을 얻은 후, 잔존하는 용매를 건조시킬 수 있다.After the cathode active material coated with the carbon layer is obtained, the remaining solvent can be dried.

탄소층이 코팅된 양극활물질, 도전재, 및 결합제를 혼합하여 양극재료를 얻을 수 있다(S4). 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.The cathode material may be obtained by mixing the cathode active material coated with the carbon layer, the conductive material, and the binder (S4). At this time, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotube, and graphene. The binder may be a thermoplastic resin such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride copolymer, fluorine resin such as propylene hexafluoride, and / or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene .

양극재료를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다(S5). 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 양극재료를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.
The positive electrode material can be applied on the positive electrode collector to form the positive electrode (S5). The positive electrode current collector may be a conductive material such as Al, Ni, or stainless steel. The positive electrode material may be applied on the positive electrode collector by a method such as a pressing method using a paste or an organic solvent, applying the paste on a current collector, and pressing and fixing the paste. Examples of the organic solvent include amine-based solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; Ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; Ketone type such as methyl ethyl ketone; Esters such as methyl acetate; Aprotic polar solvent such as dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. The paste may be applied on the positive electrode current collector using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

<음극><Cathode>

음극활물질은 Na 이온을 탈삽입하거나 전환(conversion) 반응을 일으킬 수 있는 금속, 금속합금, 금속산화물, 금속불화물, 금속황화물, 및 천연 흑연, 인조흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료 등을 사용하여 형성할 수도 있다. The negative electrode active material may be a metal, a metal alloy, a metal oxide, a metal fluoride, a metal sulfide, and a natural graphite, an artificial graphite, a coke, a carbon black, a carbon nanotube, And a carbon material such as a pin.

음극활물질, 도전재, 및 결합제를 혼합하여 음극재료를 얻을 수 있다. 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.A negative electrode material can be obtained by mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder. At this time, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotube, and graphene. The binder may be a thermoplastic resin such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride copolymer, fluorine resin such as propylene hexafluoride, and / or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene .

음극재료를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다. 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 음극재료를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.
The anode material can be applied on the anode current collector to form the anode. The positive electrode current collector may be a conductive material such as Al, Ni, or stainless steel. The negative electrode material may be applied to the positive electrode current collector by press molding, or by making the paste using an organic solvent or the like, applying the paste to the current collector, and pressing and fixing the paste. Examples of the organic solvent include amine-based solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; Ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; Ketone type such as methyl ethyl ketone; Esters such as methyl acetate; Aprotic polar solvent such as dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. The paste may be applied on the negative electrode current collector by, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

<전해질><Electrolyte>

전해질은 NaClO4, NaPF6, NaAsF6, NaSbF6, NaBF4, NaCF3SO3, NaN(SO2CF3)2, 저급 지방족 카르복실산나트륨염, NaAlCl4 등일 수 있고, 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이들 중에서도 불소를 포함하는 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전해질을 유기 용매에 용해시켜 비수전해액으로서 이용할 수 있다. 유기 용매로는, 예를 들면 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 이소프로필메틸카르보네이트, 비닐렌카르보네이트, 4-트리플루오로메틸-1,3-디옥솔란-2-온, 1,2-디(메톡시카르보닐옥시)에탄 등의 카르보네이트류; 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메톡시프로판, 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 포름산메틸, 아세트산메틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 3-메틸-2-옥사졸리돈 등의 카르바메이트류; 술포란, 디메틸술폭시드, 1,3-프로판술톤 등의 황 함유 화합물; 또는 상기한 유기 용매에 추가로 불소 치환기를 도입한 것을 사용할 수 있다. The electrolyte may be NaClO 4 , NaPF 6 , NaAsF 6 , NaSbF 6 , NaBF 4 , NaCF 3 SO 3 , NaN (SO 2 CF 3 ) 2 , lower aliphatic carboxylic acid sodium salt, NaAlCl 4 , Mixtures may also be used. Among them, it is preferable to use an electrolyte containing fluorine. Further, the electrolyte may be dissolved in an organic solvent and used as a non-aqueous electrolyte. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4- Carbonates such as trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one and 1,2-di (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethylether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethylether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro Ethers such as furan; Esters such as methyl formate, methyl acetate and? -Butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; Amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide; Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; Sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethylsulfoxide, and 1,3-propanesultone; Or an organic solvent in which a fluorine-substituted group is further introduced may be used.

이와는 달리, 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 고체 전해질로은 폴리에틸렌옥시드계의 고분자 화합물, 폴리오르가노실록산쇄 또는 폴리옥시알킬렌쇄 중 적어도 1종 이상을 포함하는 고분자 화합물 등의 유기계 고체 전해질일 수 있다. 또한, 고분자 화합물에 비수전해액을 담지한, 이른바 겔 타입의 전해질을 이용할 수도 있다. 한편, Na2S-SiS2, Na2S-GeS2, NaTi2(PO4)3, NaFe2(PO4)3, Na2(SO4)3, Fe2(SO4)2(PO4), Fe2(MoO4)3 등의 무기계 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 이들 고체 전해질을 이용하여 나트륨 이차 전지의 안전성을 보다 높일 수 있는 경우가 있다. 또한, 고체 전해질이 후술하는 세퍼레이터의 역할을 하는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.
Alternatively, a solid electrolyte may be used. The solid electrolyte may be an organic solid electrolyte such as a polymer compound of a polyethylene oxide type, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain and a polyoxyalkylene chain. A so-called gel type electrolyte in which a non-aqueous electrolyte is supported on the polymer compound may also be used. On the other hand, Na 2 S-SiS 2, Na 2 S-GeS 2, NaTi 2 (PO 4) 3, NaFe 2 (PO 4) 3, Na 2 (SO 4) 3, Fe 2 (SO 4) 2 (PO 4 ), Fe 2 (MoO 4 ) 3, and the like may be used. In some cases, the safety of the sodium secondary battery can be enhanced by using these solid electrolytes. Further, the solid electrolyte may serve as a separator to be described later, in which case a separator may not be required.

<세퍼레이터><Separator>

양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 배치될 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 질소 함유 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는 다공질 필름, 부직포, 직포 등의 형태를 가지는 재료일 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부 저항이 작아진다는 점에서, 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직하다. 세퍼레이터의 두께는, 일반적으로 5 내지 200 ㎛ 정도일 수 있고, 더 구체적으로는 5 내지 40 ㎛일 수 있다.
A separator may be disposed between the anode and the cathode. Such a separator may be a material having a form such as a porous film made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a fluororesin or a nitrogen-containing aromatic polymer, a nonwoven fabric or a woven fabric. The thickness of the separator is preferably as thin as long as the mechanical strength is maintained in that the volume energy density of the battery is high and the internal resistance is small. The thickness of the separator may generally be about 5 to 200 mu m, and more specifically, 5 to 40 mu m.

<나트륨 이차 전지의 제조 방법><Manufacturing Method of Sodium Secondary Battery>

양극, 세퍼레이터, 및 음극을 순서대로 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하고, 전극군에 비수전해액을 함침시킴으로써 나트륨 이차 전지를 제조할 수 있다. 이와는 달리, 양극, 고체 전해질, 및 음극을 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하여 나트륨 이차 전지를 제조할 수 있다.
A negative electrode, a separator, and a negative electrode are laminated in this order to form an electrode group, if necessary, the electrode group is rolled up and stored in a battery can, and a sodium secondary battery can be manufactured by impregnating the electrode group with a non-aqueous electrolyte. Alternatively, the anode, the solid electrolyte, and the cathode may be laminated to form an electrode assembly, and if necessary, the electrode assembly may be rolled up and stored in a battery can to manufacture a sodium secondary battery.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are intended to aid in the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실험예들; Examples][Experimental Examples; Examples]

제조예 1: NaCrOProduction Example 1: NaCrO 22 분말 제조 Powder manufacturing

1몰의 탄산나트륨(Na2CO3)과 1몰의 산화크롬(Cr2O3)을 정량한 뒤, 유발에서 충분히 섞어주었다. 혼합물을 알루미나 도가니에 넣은 뒤, 900℃에서 아르곤 분위기로 반응시켰다. 이 때, 얻어진 NaCrO2 분말은 수분과 반응하지 않도록 최대한 빠른 시간 내에 아르곤이 채워진 글로브 박스 안에서 보관하였다.
1 mol of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and 1 mol of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) were quantified and sufficiently mixed in the mortar. The mixture was placed in an alumina crucible and reacted in an argon atmosphere at 900 ° C. At this time, the obtained NaCrO 2 powder was stored in a glove box filled with argon as soon as possible so as not to react with moisture.

제조예 2: 탄소코팅된 NaCrOPreparation Example 2: Carbon-coated NaCrO 22 분말 제조 Powder manufacturing

제조예 1에서 제조된 NaCrO2 분말을 피치 10wt%을 함유한 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 넣어주었다. 그 후, 하루 정도 건조시켜 NMP를 제거한다. NMP가 제거된 NaCrO2 분말과 피치의 혼합물을 다시 아르곤 분위기에서 700도로 열처리하여 NaCrO2 분말의 표면 상에 카본을 코팅하였다. 모든 과정에서 얻어진 분말은 수분과의 접촉을 피하기 위하여 글러브 박스에서 보관되었다.
NaCrO 2 powder prepared in Preparation Example 1 was added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) containing 10 wt% of pitch. After that, it is dried for about one day to remove NMP. The mixture of NaCrO 2 powder and pitch with NMP removed was heat treated at 700 ° C in an argon atmosphere to coat carbon on the surface of NaCrO 2 powder. The powder obtained in all procedures was stored in a glove box to avoid contact with moisture.

제조예 3: NaCrOProduction Example 3: NaCrO 22 분말을 사용한 양극 및 반전지 제조 Manufacture of anode and cathode using powder

제조예 1에서 제조된 NaCrO2 분말, 도전제(Super-P, KS-6), 및 결합제(Poly vinylidene fluoride)를 유기 용매(NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)) 내에서 혼합한 후, 알루미늄 집전체 상에 코팅한 후 프레스하여 양극을 형성하였다.After mixing the NaCrO 2 powder, the conductive agent (Super-P, KS-6) and the binder (Poly vinylidene fluoride) prepared in Preparation Example 1 in an organic solvent (NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) Coated on a current collector, and pressed to form a positive electrode.

이 후, 금속 나트튬을 음극으로 사용하였고, 전해질 NaClO4와 유기용매 프로필렌카보네이트를 함유하는 비수전해액을 사용하여 반전지를 제조하였다.
Thereafter, metallic sodium was used as a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing an electrolyte NaClO4 and an organic solvent propylene carbonate was used to produce a half-cell.

제조예 4: 탄소코팅된 NaCrOProduction Example 4: Carbon-coated NaCrO 22 분말을 사용한 양극 제조 Manufacture of cathode using powder

제조예 1에서 제조된 NaCrO2 분말 대신 제조예 2에서 제조된 탄소코팅된 NaCrO2 분말을 사용한 것을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법을 사용하여 양극 및 반전지를 제조하였다.
A positive electrode and a half-cell were fabricated in the same manner as in Production Example 3, except that the carbon-coated NaCrO 2 powder prepared in Preparation Example 2 was used in place of the NaCrO 2 powder prepared in Preparation Example 1.

도 2는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말의 XRD 분석결과를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the XRD analysis of the powder according to the second NaCrO NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1, the carbon coating in accordance with Preparation 2.

도 2를 참조하면, 탄소코팅된 NaCrO2 분말 역시 탄소코팅되지 않은 NaCrO2 분말과 동일한 결정구조를 갖는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터, 탄소코팅층은 결정구조를 갖지 않는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 2, the carbon-coated NaCrO 2 powder has the same crystal structure as that of the non-carbon-coated NaCrO 2 powder. From these results, it can be seen that the carbon coating layer does not have a crystal structure.

도 3a 및 도 3b는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말을 각각 촬영한 사진들이다.3a and 3b are photographs taken NaCrO 2 powders according to the NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1 the carbon coating in accordance with Preparation Example 2, respectively.

도 3a 및 도 3b를 참조하면 탄소코팅되지 않은 NaCrO2 분말은 연두색을 띄는 반면 탄소코팅된 NaCrO2 분말은 검정색을 띄는 것을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the non-carbon coated NaCrO 2 powder has a greenish color while the carbon-coated NaCrO 2 powder has a black color.

도 4a 및 도 4b는 제조예 2에 따른 탄소코팅된 NaCrO2 분말과 제조예 1에 따른 NaCrO2 분말을 각각 촬영한 TEM 사진들이다.Figures 4a and 4b are a TEM image taken NaCrO 2 powders according to the NaCrO 2 powder as in Preparation Example 1 the carbon coating in accordance with Preparation Example 2, respectively.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 탄소코팅된 NaCrO2 분말은 약 50nm의 균일한 탄소코팅층을 갖는 것을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the carbon-coated NaCrO 2 powder has a uniform carbon coating layer of about 50 nm.

도 5a 및 도 5b는 제조예 4에 따른 반전지와 제조예 3에 따른 반전지의 충방전 특성을 각각 나타낸 그래프들이다. 도 6는 제조예 4에 따른 반전지와 제조예 3에 따른 반전지의 사이클 횟수에 따른 방전용량을 나타낸 그래프이다. 이 때, 충전은 3.6V까지 20 mA/g으로 정전류 충전을 행하였고, 방전은 상기 충전 속도와 동일한 속도로 정전류 방전을 2.0V까지 행하였다. 충방전은 총 50 사이클 진행하였다.FIGS. 5A and 5B are graphs showing charging and discharging characteristics of a half-cell according to Production Example 4 and a half-cell according to Production Example 3, respectively. 6 is a graph showing the discharge capacity according to the number of cycles of the half-cell according to Production Example 4 and the half-cell according to Production Example 3. FIG. At this time, constant current charging was performed at a rate of 20 mA / g up to 3.6 V, and discharge was performed at a rate equal to the charging rate up to a constant current discharge of 2.0 V. The charge and discharge proceeded for a total of 50 cycles.

도 5a, 도 5b, 및 도 6를 참조하면, 탄소코팅되지 않은 NaCrO2 분말을 사용하여 형성한 양극(도 5b, 도 6)은 충방전 사이클이 늘어남에 따라 방전용량이 크게 떨어지는(50사이클에서 약 80%) 등 충방전 특성이 열화되는 것을 알 수 있다. 반면, 탄소코팅된 NaCrO2 분말을 사용하여 형성한 양극(도 5a, 도 6)은 총 50 사이클의 충방전을 진행하였음에도 불구하고 방전용량이 거의 변화되지 않는(초기값: 108mAhg-1; 50사이클 진행 후: 105mAhg-1, 방전용량 유지율이 약 97%)등 균일한 충방전 특성을 나타냄을 알 수 있다.
Referring to FIGS. 5A, 5B, and 6, the anode (FIG. 5B, FIG. 6) formed by using NaCrO 2 powder not coated with carbon has a significantly reduced discharge capacity About 80%) is deteriorated in charge / discharge characteristics. On the other hand, the anode formed by using the carbon-coated NaCrO 2 powder (FIG. 5A, FIG. 6) showed almost no change in the discharge capacity (initial value: 108 mAhg -1 ; 50 cycles And 105 mAhg -1 after the process, and the discharge capacity retention rate is about 97%).

도 7a는 제조예 4에 따른 반전지의 율(rate) 특성을 나타낸 그래프이다. 도 7b는 제조예 4에 따른 반전지의 사이클 횟수에 따른 방전용량 변화를 나타낸 그래프이다. 이 때, 충전은 3.6V까지 동일하게 10mA/g으로 정전류 충전을 행하였고, 각 사이클에서 방전은 C-rate를 달리하면서 정전류 방전을 2.0V까지 행하였다.7A is a graph showing a rate characteristic of a reversed phase according to Production Example 4. FIG. FIG. 7B is a graph showing a change in discharge capacity according to the number of cycles of the half-cell according to Production Example 4. FIG. At this time, constant current charging was carried out at the same rate of 10 mA / g up to 3.6 V. In each cycle, the constant current discharge was carried out up to 2.0 V while the C-rate was varied.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 총 30회의 사이클을 진행함에 있어 세 싸이클씩을 동일한 C-rate에서 방전을 진행하였고, 점차 C-rate를 높여가면서(즉, 방전 속도를 높이면서) 실험한 결과, 50C-rate에서도 약 98mAhg-1를 나타내는 등 우수한 율특성을 타나냄을 알 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B, in the course of a total of 30 cycles, discharging was performed at the same C-rate for each cycle, and as a result of increasing the C-rate (i.e., increasing the discharging rate) 50C-rate and about 98mAhg- 1 , respectively.

이와 같이, 방전용량 유지특성 및 속도 특성의 개선은 안정적인 결정구조를 갖는 NaCrO2를 양극활물질로 사용하고 또한 이 양극활물질의 표면 상에 탄소층을 균일하게 코팅함으로써, 양극활물질의 결정구조를 더욱 안정화시킴과 동시에 전도성을 향상시킴에 따른 결과라고 사료된다.
As described above, the improvement of the discharge capacity holding characteristic and the speed characteristic is achieved by using NaCrO 2 having a stable crystal structure as a cathode active material and uniformly coating a carbon layer on the surface of the cathode active material to further stabilize the crystal structure of the cathode active material And the conductivity is improved at the same time.

또한, 제조예 2와는 달리 피치의 함량을 1 내지 50wt% 사이에서 변화시킨 경우 또는 NaCrO2 분말과 피치의 혼합물을 아르곤 분위기에서 750도로 열처리하여 카본을 코팅하는 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
Similar to Production Example 2, similar results were obtained when the content of pitch was varied between 1 and 50 wt%, or when the mixture of NaCrO 2 powder and pitch was heat treated at 750 ° C in an argon atmosphere to coat carbon.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, This is possible.

Claims (9)

하기 화학식 1로 나타내어진 양극활물질 및 이의 표면 상에 코팅된 탄소층을 포함하는 나트륨 이차 전지용 양극 재료.
[화학식 1]
Na(CrxM1-x)O2
상기 화학식 1에서,
M은 상기 화학식 1에서, M은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au이고,
x는 0.8 내지 1이다.
1. A cathode material for a sodium secondary battery comprising a cathode active material represented by the following formula (1) and a carbon layer coated on the surface thereof:
[Chemical Formula 1]
Na (Cr x M 1-x ) O 2
In Formula 1,
M is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, , Ir, Pt or Au,
x is from 0.8 to 1.
제1항에 있어서,
상기 탄소층은 0.1 내지 500nm의 두께를 갖는 양극 재료.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon layer has a thickness of 0.1 to 500 nm.
나트륨 화합물과 크롬 화합물을 함유하는 금속 화합물들을 혼합하는 단계;
상기 혼합된 금속 화합물을 불활성 기체 분위기에서 소성하여 하기 화학식 1에 기재된 양극활물질을 얻는 단계; 및
상기 양극활물질, 탄소전구체, 및 유기용매를 혼합하여 환원성 분위기에서 열처리하여 탄소층이 코팅된 양극활물질을 얻는 단계를 포함하는 나트륨 이차 전지의 양극 재료 제조방법.
[화학식 1]
Na(CrxM1-x)O2
상기 화학식 1에서,
M은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au이고,
x는 0.8 내지 1이다.
Mixing metal compounds containing a sodium compound and a chromium compound;
Calcining the mixed metal compound in an inert gas atmosphere to obtain a cathode active material according to Formula 1; And
And mixing the cathode active material, the carbon precursor, and the organic solvent to heat treatment in a reducing atmosphere to obtain a cathode active material coated with a carbon layer.
[Chemical Formula 1]
Na (Cr x M 1-x ) O 2
In Formula 1,
M is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, ,
x is from 0.8 to 1.
제3항에 있어서,
상기 소성 과정에서의 온도는 600 내지 1200도인 나트륨 이차 전지의 양극 재료 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the temperature in the firing step is 600 to 1200 DEG C.
제3항에 있어서,
상기 탄소전구체는 피치(pitch)인 양극 재료 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the carbon precursor is a pitch.
제3항에 있어서,
상기 열처리는 200 내지 1500도에서 수행하는 양극 재료 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the heat treatment is performed at 200 to 1500 degrees.
제3항에 있어서,
상기 나트륨 화합물은 탄산나트륨이고, 상기 크롬 화합물은 산화크롬인 양극 재료 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the sodium compound is sodium carbonate, and the chromium compound is chromium oxide.
하기 화학식 1로 나타내어진 양극활물질 및 이의 표면 상에 코팅된 탄소층을 함유하는 양극 재료를 포함하는 양극;
나트륨이 탈삽입될 수 있는 음극활물질을 함유하는 음극 재료를 구비하는 음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 전해질을 포함하는 나트륨 이차전지.
[화학식 1]
Na(CrxM1-x)O2
상기 화학식 1에서,
M은 Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 또는 Au이고,
x는 0.8 내지 1이다.
A positive electrode comprising a positive electrode material containing a positive electrode active material represented by the following formula (1) and a carbon layer coated on the surface thereof;
A negative electrode comprising a negative electrode material containing a negative electrode active material into which sodium can be inserted; And
And an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.
[Chemical Formula 1]
Na (Cr x M 1-x ) O 2
In Formula 1,
M is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, ,
x is from 0.8 to 1.
제8항에 있어서,
상기 탄소층은 0.1 내지 500nm의 두께를 갖는 나트륨 이차전지.
9. The method of claim 8,
Wherein the carbon layer has a thickness of 0.1 to 500 nm.
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