KR20160022103A - Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery - Google Patents

Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery Download PDF

Info

Publication number
KR20160022103A
KR20160022103A KR1020140107765A KR20140107765A KR20160022103A KR 20160022103 A KR20160022103 A KR 20160022103A KR 1020140107765 A KR1020140107765 A KR 1020140107765A KR 20140107765 A KR20140107765 A KR 20140107765A KR 20160022103 A KR20160022103 A KR 20160022103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
electrode active
magnesium battery
magnesium
composite oxide
Prior art date
Application number
KR1020140107765A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김주식
이석수
김주성
남관우
장원석
최장욱
Original Assignee
삼성전자주식회사
한국과학기술원
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 삼성전자주식회사, 한국과학기술원 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020140107765A priority Critical patent/KR20160022103A/en
Publication of KR20160022103A publication Critical patent/KR20160022103A/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
    • H01M4/36Selection 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
    • 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
    • H01M10/054Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • 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
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Provided are: an electrode active material for a magnesium battery comprising hydrated manganese-based composite oxide of a laminated nanosheet structure represented by chemical formula 1; an electrode comprising the same and a magnesium battery; and a producing method of the electrode active material for the magnesium battery. The electrode active material for the magnesium battery has improved capacity, improved charge and discharge voltage and improved lifespan properties. In the chemical formula 1, x, y, z, M, and MI are the same as defined in the specification.

Description

마그네슘 전지용 전극 활물질, 이를 포함하는 전극 및 마그네슘 전지, 및 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법{Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode active material for a magnesium battery, an electrode and a magnesium battery including the electrode active material, and an electrode active material for the magnesium battery,

마그네슘 전지용 전극 활물질, 이를 포함하는 전극 및 마그네슘 전지, 및 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법에 관한 것이다.An electrode including the electrode active material, a magnesium battery, and a method for producing the electrode active material for the magnesium battery.

최근, 전력저장용 전지의 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. In recent years, there has been a growing interest in materials for electric storage batteries.

마그네슘 전지는 기존의 리튬전지, 납축전지, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지 및 니켈-아연전지 등과 비교하여 친환경적이고, 가격경쟁력이 우수하며, 에너지 저장 특성이 높기 때문에 활발히 연구되고 있다.The magnesium battery has been actively studied because it is environmentally friendly, has excellent price competitiveness, and has a high energy storage characteristic as compared with conventional lithium batteries, lead batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries and nickel-zinc batteries.

마그네슘 충방전시 발생하는 마그네슘 이온은 리튬 이온과 달리 전하가 두 개인 높은 전하량 특성을 가지고 있다. 그런데 상기 마그네슘 이온은 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질에 삽입되는 경우 양극 활물질을 구성하고 있는 요소들, 예를 들어 음이온과의 강한 정전기적 상호작용(electrostatic interactions)이 발생할 수 있다. 이로 인해 마그네슘 이온의 확산 속도가 느려지게 되면서 실질적인 용량이 낮아지게 되고 충방전전압 및 수명특성이 저하될 수 있다.Unlike lithium ions, magnesium ions generated during magnesium charging and discharging have high electric charge characteristics with two electric charges. However, when the magnesium ion is inserted into an electrode active material, for example, a positive electrode active material, strong electrostatic interactions with the elements constituting the positive electrode active material, for example, anions, may occur. As a result, the diffusion rate of magnesium ions is lowered and the actual capacity is lowered, and the charge / discharge voltage and lifetime characteristics may be deteriorated.

따라서 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 갖는 마그네슘 전지용 전극 활물질, 이를 포함하는 전극 및 마그네슘 전지, 및 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법에 대한 요구가 있다.Accordingly, there is a demand for an electrode active material for a magnesium battery having an improved capacity, an improved charge / discharge voltage, and an improved life span, an electrode and a magnesium battery including the same, and a method for manufacturing the electrode active material for the magnesium battery.

일 측면은 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 갖는 마그네슘 전지용 전극 활물질을 제공하는 것이다.One aspect is to provide an electrode active material for a magnesium battery having an improved capacity, an improved charging / discharging voltage, and improved lifetime characteristics.

다른 일 측면은 상기 전극 활물질을 포함하는 전극을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide an electrode comprising the electrode active material.

또다른 일 측면은 상기 전극 활물질을 양극활물질로 포함하는 마그네슘 전지를 제공하는 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a magnesium battery including the electrode active material as a cathode active material.

또다른 일 측면은 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 갖는 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a method for producing an electrode active material for a magnesium battery having improved capacity, improved charging / discharging voltage, and improved lifetime characteristics.

일 측면에 따라,According to one aspect,

하기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질이 제공된다:There is provided an electrode active material for a magnesium battery comprising a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

MxMn1 -y(MI)yO2·zH2OM x Mn 1 -y (MI) y O 2 .zH 2 O

상기 식에서,In this formula,

0<x≤1이고 0≤y≤1이고 0< z≤1이며,0 &lt; x < 1, 0 < y &

M은 Mg2 +, Ca2 +, Na+, K+, 및 Zn2 +로부터 선택된 적어도 1종 이상의 금속이며,M is at least one metal selected from Mg 2 + , Ca 2 + , Na + , K + , and Zn 2 +

MI은 전이금속이다.MI is a transition metal.

다른 일 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지용 전극이 제공된다.There is provided an electrode for a magnesium battery comprising the above-mentioned electrode active material.

또다른 일 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 전극 활물질을 양극 활물질로 포함하는 양극:A positive electrode comprising the above-described electrode active material as a positive electrode active material:

음극; 및cathode; And

전해질;을 포함하는 마그네슘 전지가 제공된다.A magnesium battery including an electrolyte is provided.

또다른 일 측면에 따라,According to another aspect,

나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계; 및Preparing a nanostructured spinel-type manganese oxide; And

상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 전기화학적 합성법에 의해 전술한 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 제조하는 단계;를 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for producing an electrode active material for a magnesium battery, which comprises the steps of: preparing a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure by an electrochemical synthesis method of a spinel-type manganese oxide having a nanostructure;

일 측면에 따르면 상기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 전극 활물질로 포함하여 향상된 용량, 향상된 방전전압, 및 향상된 수명특성을 갖는 마그네슘 전지를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnesium battery having improved capacity, improved discharge voltage, and improved lifespan characteristics by including a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by Formula 1 as an electrode active material.

도 1은 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질에서 실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 양극 활물질로 전기화학적 합성법에 의해 상(phase)이 변화됨을 나타낸 모식도이다.
도 2a는 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2b는 실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 양극 활물질에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2c는 비교예 1에 따른 층상 구조 또는 층상 유사 구조의 마그네슘-버넷사이트형 망간계 복합 산화물의 양극 활물질에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 2에 따른 양극 활물질에 대한 X-선회절(XRD) 스펙트럼이다.
도 4는 전해질 내에 0M, 0.5M, 2M, 5M, 및 10M 농도의 물을 포함하는 마그네슘 전지에 대한 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot) 및 계면저항을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 4에 따른 마그네슘 전지의 비용량에 대한 충방전전압을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 4에 따른 마그네슘 전지의 수명특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 일 구현에에 따른 마그네슘 전지의 개략도이다.
FIG. 1 is a graph showing the results of the electrochemical synthesis of a cathode active material of a magnesium-burnetite hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure according to Example 1 in a spinel structure Mn 3 O 4 cathode active material according to Production Example 1 And the phase is changed according to the temperature.
2A is a graph showing the relationship between the Mn &lt; 3 &gt; O &lt; 4 &gt; It is a scanning electron microscope (SEM) image.
FIG. 2B is a graph showing the relationship between the weight ratio of the positive electrode active material of the magnesium-burnettite hydrated manganese composite oxide of the layered nanosheet structure according to Example 1 It is a scanning electron microscope (SEM) image.
FIG. 2C is a graph showing the relationship between the mass of the positive electrode active material of the magnesium-burnetite-type manganese-based complex oxide of the layered structure or the layered- It is a scanning electron microscope (SEM) image.
3 is an X-ray diffraction (XRD) spectrum of the positive electrode active material according to Example 1 and Comparative Example 2. FIG.
4 is a graph showing Nyquist plots and interfacial resistance for magnesium batteries containing 0 M, 0.5 M, 2 M, 5 M, and 10 M concentrations of water in the electrolyte.
5 is a graph showing charging / discharging voltages for specific capacities of the magnesium battery according to Example 2 and Comparative Example 4. FIG.
6 is a graph showing lifetime characteristics of a magnesium battery according to Example 2 and Comparative Example 4. FIG.
7 is a schematic diagram of a magnesium cell according to one embodiment.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 전지용 전극 활물질 및 이를 포함하는 전극 및 마그네슘 전지, 및 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, an electrode active material for a magnesium battery, an electrode and a magnesium battery including the electrode active material, and a method for producing the electrode active material for a magnesium battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

일 측면에 따른 마그네슘 전지용 전극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 포함한다:An electrode active material for a magnesium battery according to an aspect includes a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

MxMn1 -y(MI)yO2·zH2OM x Mn 1 -y (MI) y O 2 .zH 2 O

상기 식에서,In this formula,

0<x≤1일 수 있고 0≤y≤1일 수 있고 0< z≤1일 수 있으며,0 <x? 1, 0? Y? 1, and 0 <z? 1,

M은 Mg2 +, Ca2 +, Na+, K+, 및 Zn2 +로부터 선택된 적어도 1종 이상의 금속일 수 있으며,M may be a Mg 2 +, Ca 2 +, Na +, K +, Zn 2 and at least one metal selected from +,

MI은 전이금속일 수 있다.MI can be a transition metal.

마그네슘 전지는 일반적으로 양극, 음극 및 전해질을 포함하고 있다. 마그네슘 전지는 방전시 음극에서 외부회로로 전자를 방출하고 발생된 마그네슘 양이온이 전해질을 통과하여 양극에 흡장되는 반응이 일어나고(산화 반응), 충전시 마그네슘 양이온이 양극에서 방출되고 음극으로 이동하여 금속으로 도금되며 전자를 되찾는 반응(환원 반응)이 일어난다.Magnesium cells generally include an anode, a cathode, and an electrolyte. The magnesium battery discharges electrons from the cathode to an external circuit at the time of discharging, and a reaction occurs in which the generated magnesium cations are stored in the anode through the electrolyte (oxidation reaction). The magnesium cations are discharged from the anode at the time of charging, Plating is carried out, and the electron-withdrawing reaction (reduction reaction) takes place.

이 때, 마그네슘 전지의 일반적인 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질로는 마그네슘 양이온의 가역적 이동이 가능한 Mg1 .03Mn0 .97SiO4, MoS2, 또는 WSe2 등과 같은 칼코겐(chalcogen) 화합물이 사용될 수 있다 그런데 상기 칼코겐 화합물을 양극 활물질로 사용하는 경우 이를 포함하는 마그네슘 전지의 작동전위가 2V(vs. Mg/Mg2 +) 미만으로 낮게 되는 문제가 있다.At this time, a chalcogen compound such as Mg 1 .03 Mn 0 .97 SiO 4 , MoS 2 , or WSe 2 or the like capable of reversible migration of the magnesium cation can be used as a general electrode active material of the magnesium battery, for example, However, when the chalcogen compound is used as a cathode active material, there is a problem that the working potential of the magnesium battery including the chalcogen compound is lower than 2 V (vs. Mg / Mg 2 + ).

본 발명의 일 구현예에 따른 마그네슘 전지용 전극 활물질은 상기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 포함하여 높은 가역용량을 가질 수 있으며, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지의 작동전위를 2V(vs. Mg/Mg2 +) 이상으로 높일 수 있다. 이로 인해 상기 마그네슘 전지는 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 가질 수 있다.The electrode active material for a magnesium battery according to an embodiment of the present invention may include a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by Formula 1 and may have a high reversible capacity and may include an electrode active material for a magnesium battery The working potential of the magnesium battery can be increased to 2 V (vs. Mg / Mg 2 + ) or more. As a result, the magnesium battery can have an improved capacity, an improved charge / discharge voltage, and improved lifetime characteristics.

상기 수화 망간계 복합 산화물은 예를 들어, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다:The manganese-based composite oxide may be represented by, for example, the following formula (2)

[화학식 2](2)

MguMn1 -v(MII)v O2·wH2OMg u Mn 1 -v (MII) v O 2 .wH 2 O

상기 식에서,In this formula,

0 < u≤1일 수 있고 0≤v≤1일 수 있고 0 <w≤1일 수 있으며,0 < u < 1, 0 &lt; v &lt;

MII는 Co, Ni, Fe, 및 Cu로부터 선택된 적어도 1종 이상의 전이금속일 수 있다.MII may be at least one transition metal selected from Co, Ni, Fe, and Cu.

상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물은 마그네슘-버넷사이트형 화합물(Birnessite-type compound)일 수 있다.The hydrated manganese-based complex oxide may be a magnesium-burntite-type compound.

상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물은 단사정계 결정구조, 삼사정계 결정구조, 육방정계 결정구조, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The hydrated manganese-based complex oxide may include a monoclinic crystal structure, a mesoporous crystal structure, a hexagonal crystal structure, or a combination thereof.

상기 수화 망간계 복합 산화물은 1nm 내지 50nm 두께의 층상 나노시트 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 수화 망간계 복합 산화물은 5nm 내지 40nm 두께의 층상 나노시트 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 수화 망간계 복합 산화물은 7nm 내지 30nm 두께의 층상 나노시트 구조일 수 있다. 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층의 두께에 대해서는 후술하는 주사전자현미경(SEM) 이미지로부터 확인할 수 있다.The hydrated manganese complex oxide may have a layered nanosheet structure with a thickness of 1 nm to 50 nm. For example, the hydrated manganese complex oxide may have a layered nanosheet structure with a thickness of 5 nm to 40 nm. For example, the hydrated manganese complex oxide may have a layered nanosheet structure having a thickness of 7 nm to 30 nm. The thickness of the layer of the hydrated manganese composite oxide can be confirmed from a scanning electron microscope (SEM) image described later.

상기 수화 망간계 복합 산화물의 층 간격이 5Å 내지 20Å인 층상 나노시트 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층 간격이 5Å 내지 15Å인 층상 나노시트 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층 간격이 5Å 내지 12Å인 층상 나노시트 구조일 수 있다. 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층 간격에 대해서는 후술하는 X-선회절(XRD) 스펙트럼의 결과로부터 브래그 2θ각 및 반치폭을 측정하고 상기 반치폭으로부터 (001)면의 면 간격(d001)에 대해 상기 브래그 2θ각을 이용하여 Bragg식으로부터 얻을 수 있다. And the layered nanosheet structure having a layer interval of 5 to 20 angstroms of the hydrated manganese composite oxide. For example, the manganese-based composite oxide may have a layered nanosheet structure with a layer interval of 5 to 15 Å. For example, the manganese-based composite oxide may have a layered nanosheet structure having a layer interval of 5 to 12 Å. The layer interval of the hydrated manganese composite oxide is measured by Bragg's 2? Angle and half width from the result of an X-ray diffraction (XRD) spectrum described later, and the Bragg angle and half width are measured from the half width to the surface interval (d 001 ) Can be obtained from the Bragg equation using a 2? Angle.

일반적으로 마그네슘 전지는 방전시 발생된 마그네슘 양이온이 전해질을 통과하여 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질에 삽입되는 경우 양극 활물질의 구성요소 중 음이온과의 강한 정전기적 상호작용(electrostatic interactions)이 발생할 수 있다. 이로 인해 마그네슘 전지의 이온 전도도가 저하될 수 있으며 전해질과 전극, 예를 들어 양극과의 계면 반응저항이 높아지게 되어 과전압이 발생할 수 있고 방전용량이 저하될 수 있다.Generally, in a magnesium battery, when magnesium cations generated during discharging are inserted into an electrode active material, for example, a positive electrode active material, strong electrostatic interactions with anions among the constituent elements of the positive electrode active material may occur . As a result, the ionic conductivity of the magnesium battery may be lowered, and the interface reaction resistance between the electrolyte and the electrode, for example, the anode may be increased to cause an overvoltage and a discharge capacity to be lowered.

상기 수화 망간계 복합 산화물의 층간에 결정수를 포함할 수 있다. 상기 결정수는 마그네슘 양이온(Mg2 +)과 양극 활물질을 구성하는 음이온과의 정전기적 상호작용을 차단할 수 있다. 전극, 예를 들어 양극과 전해질과의 계면 에너지를 저하시켜 상기 마그네슘-버넷사이트형 화합물(Birnessite-type compound)의 성능을 극대화시킬 수 있기 때문에 상기 화합물을 포함하는 마그네슘 전지는 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 가질 수 있다.The intermetallic compound-based composite oxide may contain crystal water between the layers. The crystal number can block the electrostatic interaction between the magnesium cation (Mg &lt; 2 + & gt ; ) and the anions constituting the positive electrode active material. The magnesium-containing compound can maximize the performance of the magnesium-burnettite-type compound by lowering the interface energy between the electrode and the anode, for example, the anode and the electrolyte. Therefore, the magnesium battery including the compound has an improved capacity, Voltage, and improved lifetime characteristics.

도 1은 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질에서 실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질로 전기화학적 합성법에 의해 상(phase)이 변화됨을 나타낸 모식도이다.FIG. 1 is a graph showing the relationship between the electrode active material of Mn 3 O 4 of spinel structure according to Production Example 1, for example, the electrode of a magnesium-burned site hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure according to Example 1, And is a schematic diagram showing that the phase is changed by an electrochemical synthesis method with an active material, for example, a cathode active material.

상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물은 전기화학적 합성법에 의해 상(phase)이 변화된 결과물일 수 있다. 상기 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질은 가역적인 활성이 거의 없어 용량이 거의 제로에 가깝다. 그러나 본 발명의 일 구현예에 따른 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질은 상(phase) 변화에 의해 가역적 활성이 확보되고 층 간격이 4.97Å 내지 7.39Å로 넓어지게 됨으로써 결정수를 포함하는 것이 가능하게 되어 상기 전극 활물질, 예를 들어 양극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지는 향상된 용량, 향상된 충방전전압, 및 향상된 수명특성을 가질 수 있다.The hydrated manganese-based complex oxide may be a phase-changed product by an electrochemical synthesis method. The Mn 3 O 4 electrode active material of the spinel structure according to Preparation Example 1, for example, the cathode active material has almost no reversible activity, and its capacity is almost zero. However, in the hydrated manganese composite oxide according to an embodiment of the present invention, the electrode active material, for example, the positive electrode active material has reversible activity due to the phase change and the layer interval is widened to 4.97 Å to 7.39 Å Thereby enabling the magnesium battery including the electrode active material, for example, the positive electrode active material, to have improved capacity, improved charge / discharge voltage, and improved lifetime characteristics.

상기 마그네슘 전지용 전극 활물질은 탄소재를 더 포함할 수 있다. 상기 탄소재는 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질과 복합체(composite)를 형성할 수 있다. 상기 탄소재의 함량은 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 30중량%일 수 있다. 상기 탄소재의 함량은 예를 들어, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 25중량%일 수 있다. 상기 탄소재의 함량은 예를 들어, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 20중량%일 수 있다.The electrode active material for a magnesium battery may further include a carbonaceous material. The carbon material may form a composite with the electrode active material for the magnesium battery. The content of the carbonaceous material may be 0.1 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the electrode active material for the magnesium battery. The content of the carbonaceous material may be, for example, 0.1 wt% to 25 wt% with respect to the total weight of the electrode active material for the magnesium battery. The content of the carbonaceous material may be, for example, 0.1% by weight to 20% by weight based on the total weight of the electrode active material for a magnesium battery.

상기 마그네슘 전지용 전극 활물질은 양극 활물질일 수 있다.The electrode active material for the magnesium battery may be a cathode active material.

다른 측면에 따른 마그네슘 전지용 전극은 전술한 전극 활물질을 포함한다.The electrode for a magnesium battery according to another aspect includes the above-described electrode active material.

또다른 측면에 따른 마그네슘 전지는 전술한 전극 활물질을 양극 양극 활물질로 포함하는 양극; 음극; 및 전해질; 을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a magnesium battery comprising: a positive electrode comprising the above-described electrode active material as a positive electrode positive electrode active material; cathode; And an electrolyte; .

상기 마그네슘 전지는 일차 전지 또는 이차전지일 수 있으나 마그네슘 이차 전지로는, 예를 들어 다음과 같이 준비될 수 있다.The magnesium battery may be a primary battery or a secondary battery, and the magnesium secondary battery may be prepared, for example, as follows.

먼저, 상기 양극은 예를 들어 다음과 같이 준비될 수 있다.First, the anode can be prepared, for example, as follows.

예를 들어, 전술한 상기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 포함하는 양극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물이 준비된다. 상기 양극 활물질 조성물이 금속 집전체 위에 직접 코팅되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극활물질 조성물이 별도의 지지체 상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다. 상기 양극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.For example, a cathode active material composition comprising a cathode active material including a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by Formula 1, a conductive material, a binder, and a solvent is prepared. The positive electrode active material composition is directly coated on the metal current collector to produce a positive electrode plate. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then the film peeled from the support may be laminated on the metal current collector to produce a cathode plate. The anode is not limited to those described above, but may be in a form other than the above.

상기 양극은 전술한 양극 활물질 외에 종래의 일반적인 양극 활물질을 추가적으로 포함할 수 있다.The positive electrode may further include a conventional positive electrode active material in addition to the positive electrode active material.

예를 들어, 종래의 일반적인 양극 활물질은 스칸듐, 루테늄, 티타늄, 바나듐, 몰리브덴, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 납, 텅스텐, 지르코늄 및 아연으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 산화물, 황화물 또는 할로겐화물; 및 마그네슘 복합금속 산화물로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, conventional conventional cathode active materials include oxides of metals selected from the group consisting of scandium, ruthenium, titanium, vanadium, molybdenum, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, lead, tungsten, zirconium, Or a halide; And a magnesium complex metal oxide.

예를 들어, Co3O4, Mn2O3, Mn3O4, MoO3, PbO2, Pb3O4, RuO2, V2O5, WO3, TiS2, VS2, ZrS2, Mo3O4, Mo6S8, MoB2, TiB2, 또는 ZrB2 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 마그네슘 복합금속 산화물의 예로는 Mg(M1 - xAx)O4(0≤x≤0.5, M은 Ni, Co, Mn, Cr, V, Fe, Cu 또는 Ti이며, A는 Al, B, Si, Cr, V, C, Na, K 또는 Mg)로 표시되는 마그네슘계 화합물이 사용될 수 있다.For example, at least one of Co 3 O 4 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , MoO 3 , PbO 2 , Pb 3 O 4 , RuO 2 , V 2 O 5 , WO 3 , TiS 2 , VS 2 , ZrS 2 , Mo 3 O 4 , Mo 6 S 8 , MoB 2 , TiB 2 , or ZrB 2 may be used, but the present invention is not limited thereto. In addition, examples of the magnesium composite metal oxide include Mg (M 1 - x A x ) O 4 (0? X ? 0.5, M is Ni, Co, Mn, Cr, V, Fe, , Si, Cr, V, C, Na, K, or Mg) may be used.

상기 도전재로는 고비표면적의 탄소재료, 예를 들면 카본블랙, 활성탄, 아세틸렌블랙, 흑연 미립자의 1종 또는 2종 이상을 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 기상성장 탄소, 또는 피치(석유, 석탄, 콜타르 등의 부생성물)를 고온에서 탄화시켜 제조한 섬유, 아크릴 섬유(Polyacrylonitrile)로부터 제조한 탄소섬유 등의 전기전도성 섬유도 도전재로서 사용할 수 있다. 탄소섬유와 고비표면적의 탄소재료를 동시에 사용할 수 있다. 탄소섬유와 고비표면적의 탄소재료를 동시에 사용함에 의하여 전기 전도성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 양극의 충방전 범위에서 산화되어 용해하지 않는 재료이며, 양극 활물질에 비하여 전기저항의 낮은 금속계 도전재를 사용할 수 있다. 예를 들어 티탄, 금 등의 내식성 금속, SiC나 WC등의 카바이드, Si3N4, BN등의 질화물을 사용할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 도전재로 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.As the conductive material, a carbon material having a high specific surface area such as carbon black, activated carbon, acetylene black, or a mixture of two or more of graphite fine particles may be used. Further, electroconductive fibers such as fibers produced by carbonizing vapor-grown carbon or pitch (by-products such as petroleum, coal, coal tar and the like) at high temperature and carbon fibers prepared from acrylic fibers (polyacrylonitrile) . Carbon fiber and a carbon material having a high specific surface area can be used simultaneously. The use of the carbon fiber and the carbon material having a high specific surface area simultaneously can further improve the electric conductivity. Further, a metal-based conductive material having a lower electrical resistance than that of the cathode active material can be used as a material which does not dissolve in the charge and discharge range of the anode. For example, a corrosion-resistant metal such as titanium or gold, a carbide such as SiC or WC, or a nitride such as Si 3 N 4 or BN can be used, but not limited thereto, and any material that can be used as a conductive material in the related art Do.

상기 바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.Examples of the binder include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof, and styrene butadiene rubber-based polymers But are not limited thereto and can be used as long as they can be used as binders in the art.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone, acetone, water or the like may be used, but not limited thereto, and any solvent which can be used in the technical field can be used.

상기 금속 집전체로는 재질, 형상, 제조방법 등에 제한됨이 없이, 전기화학적으로 안정물질을 이용할 수 있다. 상기 금속 집전체는, 두께 10~100㎛의 알루미늄박, 두께 10~100㎛, 구멍 지름 0.1~10 mm의 알루미늄 천공박, 확장 메탈, 발포 금속판 등이 사용될 수 있다. 금속 집전체의 재질은, 알루미늄 외에 스텐레스, 티탄 등도 사용될 수 있다.The metal current collector is not limited to a material, a shape, a manufacturing method, and the like, and a stable material can be used electrochemically. The metal current collector may be an aluminum foil having a thickness of 10 to 100 탆, an aluminum punched foil having a thickness of 10 to 100 탆, a hole diameter of 0.1 to 10 mm, an expanded metal, a foamed metal plate and the like. As the material of the metal current collector, besides aluminum, stainless steel, titanium and the like can also be used.

상기, 양극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 마그네슘 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. 마그네슘 전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the positive electrode active material, the conductive material, the binder and the solvent is a level commonly used in a magnesium battery. One or more of the conductive material, the binder and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the magnesium battery.

상기 양극 활물질의 작동 전위는 2.0V 내지 4.0V(vs. Mg/Mg2 +)일 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질의 작동 전위는 2.5V~ 4.0V(vs. Mg/Mg2 +)일 수 있다. 상기 양극 활물질은 상기 범위 내의 고전압 하에서도 높은 충방전 용량을 가질 수 있다.The working potential of the cathode active material may be 2.0 V to 4.0 V (vs. Mg / Mg 2 + ). For example, the working potential of the cathode active material may be 2.5 V to 4.0 V (vs. Mg / Mg 2 + ). The cathode active material may have a high charge / discharge capacity even under a high voltage within the above range.

다음으로 음극이 준비된다.Next, the cathode is prepared.

상기 마그네슘 전지에서 음극은 마그네슘 금속, 마그네슘 금속 기반의 합금, 마그네슘 삽입 화합물(magnesium intercalating compound) 또는 탄소계 재료를 포함할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 음극 활물질로 사용될 수 있는 것으로서 마그네슘을 포함하거나 마그네슘을 흡장/방출할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.In the magnesium battery, the negative electrode may include magnesium metal, a magnesium-based alloy, a magnesium intercalating compound, or a carbon-based material. However, the negative electrode is not limited thereto and may be used as an anode active material in the art. Or can absorb / release magnesium.

상기 음극이 마그네슘전지의 용량을 결정하므로 상기 음극은 예를 들어 마그네슘 금속일 수 있다. 상기 마그네슘금속 기반의 합금으로서는 예를 들어 알루미늄, 주석, 인듐, 칼슘, 티타늄, 바나듐 등과 마그네슘의 합금을 들 수 있다.Since the negative electrode determines the capacity of the magnesium battery, the negative electrode may be, for example, magnesium metal. Examples of the magnesium-based alloy include alloys of aluminum, tin, indium, calcium, titanium, vanadium, and the like and magnesium.

예를 들어, 음극은 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께의 금속 상태의 마그네슘이 사용될 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.For example, the negative electrode may be used in a variety of forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, and the like.

마그네슘 이차 전지는 음극 활물질에 마그네슘 금속, 마그네슘 합금을 채용하는 경우, 음극과 전지용기의 일체화, 즉, 전지 용기의 적어도 일부분이 음극 활물질인 마그네슘 금속 혹은 마그네슘 합금으로 형성되어 전지케이스의 일 부분이 음극을 겸비할 수 있다. 마그네슘 금속 등으로 전지케이스를 구성하는 경우에도, 마그네슘 금속 등은 공기 중에서 대부분 비활성이기 때문에, 취급성이나 안전성이 우수하다. 따라서, 전지 케이스가 음극을 겸비하는 형태의 마그네슘 이차 전지는 리튬 이차 전지에 비하여, 전지의 중량이 경감되어 에너지밀도, 출력밀도 등이 우수한 마그네슘 이차 전지가 얻어질 수 있다.When a magnesium alloy or a magnesium alloy is used for the negative electrode active material, at least a part of the battery container is made of magnesium metal or magnesium alloy, which is an anode active material, Can be combined. Even when the battery case is made of magnesium metal or the like, magnesium metal and the like are mostly inert in the air, and therefore handling and safety are excellent. Therefore, a magnesium secondary battery having a battery case having a negative electrode can reduce the weight of the battery as compared with a lithium secondary battery, and thus a magnesium secondary battery having excellent energy density, output density, and the like can be obtained.

마그네슘 금속 또는 마그네슘 합금 이외의 음극 활물질을 이용하는 경우, 그래핀 구조를 가지는 탄소계 재료 등을 이용할 수 있다. 흑연, 흑연화탄소 등의 재료의 혼합 음극이나, 탄소계 재료와 금속 또는 합금과의 혼합음극, 복합음극을 사용할 수 있다. 탄소계 재료로서는, 마그네슘 이온을 전기화학적으로 흡장방출할 수 있는 천연흑연, 인조흑연, 메소페이즈탄소, 팽창흑연, 탄소섬유, 기상성장법 탄소섬유, 피치계 탄소질재료, 니들코크스, 석유코크스, 폴리아크릴로나이트릴 계 탄소섬유, 카본블랙 등의 탄소질재료, 또는 5원환 또는 6원환의 환식 탄화수소 또는 환식 함산소 유기화합물을 열분해에 의해서 합성한 비정질계 탄소재료, 등이 사용될 수 있다.When an anode active material other than a magnesium metal or a magnesium alloy is used, a carbon-based material having a graphene structure or the like can be used. A mixed cathode of a material such as graphite and graphitic carbon, a mixed cathode of a carbon-based material and a metal or an alloy, and a composite cathode may be used. Examples of the carbon-based material include natural graphite, artificial graphite, mesophase carbon, expanded graphite, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, pitch-based carbonaceous material, needle coke, petroleum coke, A carbonaceous material such as polyacrylonitrile-based carbon fiber and carbon black, or an amorphous carbon material synthesized by thermal decomposition of a cyclic hydrocarbon or a cyclic oxygen-containing organic compound of a 5-membered ring or a 6-membered ring.

음극 활물질이 분말 형태인 경우에 음극이 다음과 같이 제조될 수 있다. 음극은 상기 양극 활물질 대신에 음극 활물질을 사용하는 것을 제외하고는 양극과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 음극 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 양극의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.In the case where the negative electrode active material is in powder form, the negative electrode can be produced as follows. The negative electrode can be produced in the same manner as the positive electrode except that the negative electrode active material is used instead of the positive electrode active material. The conductive agent, binder and solvent in the negative electrode active material composition may be the same as those in the case of the positive electrode.

예를 들어, 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하여 음극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 음극 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 음극 극판을 제조할 수 있다.For example, a negative electrode active material composition is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, and directly coated on the copper current collector to produce a negative electrode plate. Alternatively, the negative electrode active material composition may be cast on a separate support, and the negative electrode active material film peeled from the support may be laminated on a copper current collector to produce a negative electrode plate.

음극 집전체로서 재질, 형상, 제조 방법 등에 제한되는 일 없이, 임의의 집전체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 두께 10~100㎛의 동박, 두께 10~100㎛, 구멍 지름 0.1~10 mm의 동제 천공박, 확장 메탈, 발포 금속판 등이 사용될 수 있다. 음극집전체의 재질은 구리 외에, 스텐레스, 티탄, 니켈 등이 사용될 수 있다.As the negative electrode current collector, any current collector can be used without being limited to material, shape, manufacturing method, and the like. For example, a copper foil having a thickness of 10 to 100 탆, a copper perforated foil having a thickness of 10 to 100 탆, a hole diameter of 0.1 to 10 mm, an expanded metal, a foamed metal plate and the like can be used. As the material of the negative electrode current collector, besides copper, stainless steel, titanium, nickel and the like can be used.

상기 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 마그네슘 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. The content of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a magnesium battery.

다음으로 세퍼레이터가 준비된다. Next, a separator is prepared.

상기 마그네슘 전지는 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 추가적으로 포함할 수 있다.The magnesium battery may further include a separator interposed between the anode and the cathode.

상기 세퍼레이터는 마그네슘 전지의 사용 환경에 견딜 수 있는 조성이라면 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리프로필렌 소재의 부직포나 폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포 등의 고분자 부직포, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지의 다공성 필름을 예시할 수 있으며, 이들을 2종 이상 병용하는 것도 가능하다.The separator is not limited as long as it can withstand the use environment of the magnesium battery. For example, the separator may be formed of a nonwoven fabric made of polypropylene material or a nonwoven fabric made of polyphenylene sulfide material, a porous nonwoven fabric made of an olefin resin such as polyethylene or polypropylene Film may be exemplified, and two or more kinds of these may be used in combination.

또한, 상기 세퍼레이터는 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해질 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다.The separator may have a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent electrolyte wettability. For example, glass fiber, polyester, Teflon, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric.

예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.For example, the separator may be produced according to the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 상기 세퍼레이터 조성물이 음극활물질층 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 상기 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 음극활물질층 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A polymer resin, a filler and a solvent are mixed to prepare a separator composition. The separator composition may be directly coated on the anode active material layer and dried to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled off from the support may be laminated on the negative active material layer to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 충진제는 무기입자 등이 사용될 수 있으며, 용매는 상기 고분자 수지를 용해시킬 수 있으며 건조시 고분자 수지 내에 기공을 형성할 수 있는 것으로서 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 모두 가능하다.The polymer resin used in the production of the separator is not particularly limited, and any material used for the binder of the electrode plate may be used. For example, polyethylene, polypropylene, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate or mixtures thereof may be used. As the filler used in the production of the separator, inorganic particles and the like can be used, and the solvent is capable of dissolving the polymer resin and forming pores in the polymer resin upon drying, so long as it is generally used in the related art .

또한, 상기 세퍼레이터는 다른 공지 공용의 방법으로 별도로 제조되어 음극활물질층 상부에 라미네이션 될 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌을 용융 및 압출시켜 필름으로 제막한 후, 저온에서 어닐링시키고 결정 도메인을 성장시킨 후, 이 상태에서 연신을 실시하여 비정질 영역을 연장함으로써 미다공막을 형성하는 건식 제조방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 탄화수소 용매 등의 기타 저분자 재료와 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등을 혼합한 후에, 필름 형성시키고, 이어서, 비결정상으로 용매나 저분자가 모여 아일랜드상(island phase)을 형성하기 시작한 필름을, 상기 용매나 저분자를 다른 휘발성 용매를 사용하여 제거함으로써 미다공막을 형성하는 습식 제조방법이 사용될 수 있다.Further, the separator may be separately manufactured by another publicly known method and laminated on the anode active material layer. For example, a dry manufacturing method in which a microporous film is formed by forming a film by melting and extruding polypropylene or polyethylene, annealing at a low temperature to grow a crystal domain, and then stretching in this state to extend an amorphous region Can be used. For example, a film obtained by mixing a low-molecular material such as a hydrocarbon solvent with polypropylene, polyethylene, or the like, and then forming a film, and then a solvent or a small molecule is gathered to form an island phase, A wet production method of forming a microporous membrane by removing a solvent or a low molecular weight using another volatile solvent may be used.

또한, 상기 세퍼레이터는, 강도나 경도, 열수축률을 제어할 목적에서, 비도전성 입자, 기타 다른 필러, 섬유 화합물 등의 첨가제를 추가적으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 무기 입자를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 무기 입자를 추가적으로 포함함에 의하여 세퍼레이터의 내산화성이 향상되고, 전지 특성의 열화가 억제될 수 있다. 상기 무기 입자는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 또는 티타니아(TiO2) 등일 수 있다. 상기 무기 입자의 평균 입경은 10nm 내지 5㎛일 수 있다. 평균 입경이 10nm 미만이면 무기 입자의 결정성이 저하되어 첨가 효과가 미미하며, 평균 입경이 5㎛를 초과하면 무기 입자의 분산이 어려울 수 있다.The separator may additionally contain additives such as non-conductive particles, other fillers, and fiber compounds for the purpose of controlling strength, hardness and heat shrinkage. For example, the separator may further include inorganic particles. By further including the inorganic particles, the oxidation resistance of the separator is improved, and deterioration of the battery characteristics can be suppressed. The inorganic particles may be alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), or the like. The average particle diameter of the inorganic particles may be 10 nm to 5 占 퐉. When the average particle diameter is less than 10 nm, the crystallinity of the inorganic particles is lowered and the effect of addition is insignificant. When the average particle diameter exceeds 5 탆, dispersion of the inorganic particles may be difficult.

상기 세퍼레이터는 인열 강도나 기계적 강도를 높일 목적에서, 하나 이상의 고분자층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 적층체, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 적층체, 부직포/폴리올레핀 적층체 등일 수 있다.The separator may have a multi-layer structure including one or more polymer layers for the purpose of increasing the tear strength and mechanical strength. For example, a polyethylene / polypropylene laminate, a polyethylene / polypropylene / polyethylene laminate, a nonwoven fabric / polyolefin laminate, and the like.

다음으로 전해질이 준비된다.Next, the electrolyte is prepared.

전해질은 마그네슘을 이온상태로 포함한 액체로서, 전해질이 되는 마그네슘염을 용매에 용해한 것이다. 상기 전해질은 유기용매를 이용한 유기 전해질, 또는 물을 용매에 이용한 수계 전해질에 의하여 전지를 구성할 수 있다.The electrolyte is a liquid containing magnesium in an ionic state, and the magnesium salt to be an electrolyte is dissolved in a solvent. The electrolyte may comprise an organic electrolyte using an organic solvent, or an aqueous electrolyte using water as a solvent.

일 구현예에 따른 마그네슘 전지의 전해질은 수계 전해질일 수 있다. 전해질로서 이용 가능한 마그네슘염으로는 Mg(OH)2, MgSO4, MgCl2, 또는 Mg(NO3)2등을 예시할 수 있으나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 수용성 마그네슘염으로 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 마그네슘 금속 혹은 마그네슘 합금을 음극 활물질로 사용하는 음극에서, 그 음극의 열화(즉 산화)를 방지하기 위하여, 상기 전해질로서 Mg(OH)2또는 MgSO4를 사용할 수 있다. 수계 전해질의 경우, 전해질 농도는, 전해질의 전도도를 높게 하기 위하여, 포화농도 혹은 거기에 가까운 농도로 할 수 있다.The electrolyte of the magnesium battery according to one embodiment may be an aqueous electrolyte. Examples of the magnesium salt which can be used as the electrolyte include Mg (OH) 2 , MgSO 4 , MgCl 2 , Mg (NO 3 ) 2 and the like, but not limited thereto, and if they can be used as a water soluble magnesium salt Everything is possible. Mg (OH) 2 or MgSO 4 may be used as the electrolyte in order to prevent the deterioration (i.e., oxidation) of the negative electrode in a negative electrode using a magnesium metal or a magnesium alloy as a negative electrode active material. In the case of a water-based electrolyte, the electrolyte concentration may be a saturated concentration or a concentration close to that, in order to increase the conductivity of the electrolyte.

상기 수계 전해질은 유기용매를 이용하지 않기 때문에, 용매가 연소할 가능성이 없는 장점이 있다.Since the aqueous electrolyte does not use an organic solvent, there is an advantage that the solvent does not burn.

도 4는 마그네슘 전지의 전해질 내에 0M, 0.5M, 2M, 5M, 및 10M 농도의 물을 포함하는 경우에 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot) 및 계면저항을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing Nyquist plots and interfacial resistance in the case where water of 0 M, 0.5 M, 2 M, 5 M, and 10 M is contained in an electrolyte of a magnesium battery.

도 4를 참조하면, 마그네슘 전지의 전해질 내에 물의 농도가 0M의 농도에서 10M 농도로 높아짐에 전해질과 양극과의 계면저항이 점차 낮아짐을 확인할 수 있다. 또한 상기 결과로부터 본 발명의 일 구현예에 따른 수화 망간계 복합 산화물은 층간에 결정수를 포함하고 있기 때문에 상기 수계 전해질에 의한 효과에 더하여 전해질과 양극과의 낮은 계면저항을 달성할 수 있다고 여겨진다.Referring to FIG. 4, it can be seen that as the concentration of water in the electrolyte of the magnesium battery increases from the concentration of 0M to the concentration of 10M, the interface resistance between the electrolyte and the anode gradually decreases. From the above results, it is believed that the manganese-based complex oxide according to an embodiment of the present invention includes crystalline water in the interlayer, so that it is possible to achieve a low interface resistance between the electrolyte and the anode in addition to the effect of the aqueous electrolyte.

한편, 경우에 따라 출력밀도가 높은 마그네슘 이차전지를 구성하기 위해 유기 전해질을 포함할 수 있다. On the other hand, an organic electrolyte may be included to constitute a magnesium secondary battery having a high output density depending on the case.

상기 유기 전해질에서, 전해질로서 이용가능한 마그네슘염으로서, Mg(BF4)2, Mg(PF6)2, Mg(ClO4)2, Mg(CF3SO3)2, Mg(AsF6)2 등을 이용할 수 있다.In the organic electrolyte, as the magnesium salts used as an electrolyte, Mg (BF 4) 2, Mg (PF 6) 2, Mg (ClO 4) 2, Mg (CF 3 SO 3) 2, Mg (AsF 6) 2 , etc. Can be used.

유기 전해질에서 유기용매에는, 비양성자성 유기용매를 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네슘 이차전지용 유기 전해질은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 2,2-디메틸테트라하이드로퓨란, 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란, 시클로헥사논, 트리에틸아민, 트리페닐아민, 트리에텔포스핀옥사이드, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 1,3-디옥솔란, 및 설포란(sulfolane)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유기용매를 포함할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 유기용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.As the organic solvent in the organic electrolyte, an aprotic organic solvent may be used. For example, the organic electrolyte for a magnesium secondary battery may include at least one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dipropyl carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate, ethylene carbonate, propylenecarbonate, , Methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethylacetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, Caprolactone, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, polyethylene glycol dimethyl ether, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, 2,2-dimethyltetrahydrofuran, 2,5-dimethyltetrahydrofuran , Cyclohexanone, triethylamine, triphenylamine, triethylphosphine oxide But are not limited to, at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, nitric acid, phosphoric acid, phosphoric acid, phosphoric acid, Anything that can be done is possible.

유기 전해질에서 전해질의 농도는, 0.001M 내지 10M일 수 있다. 저농도이면 도전율이 저하되며, 고농도이면 점도가 너무 높아져서 저온 특성이 악화될 수 있다. 상기 전해질은 인에스테르, 아인산에스테르 등의 난연제를 추가적으로 포함할 수 있다.The concentration of the electrolyte in the organic electrolyte may be 0.001M to 10M. If the concentration is low, the conductivity is lowered, and if the concentration is high, the viscosity becomes too high and low-temperature characteristics may be deteriorated. The electrolyte may further include a flame retardant such as phosphorous ester or phosphorous acid ester.

도 7에서 보여지는 바와 같이 상기 마그네슘 전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 전술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 수계 전해질이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 마그네슘 전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네슘 전지는 대형박막형 전지일 수 있다. 상기 마그네슘 전지는 마그네슘이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 7, the magnesium battery 1 includes an anode 3, a cathode 2, and a separator 4. The positive electrode 3, the negative electrode 2 and the separator 4 described above are wound or folded and accommodated in the battery case 5. Subsequently, an aqueous electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6, thereby completing the magnesium battery 1. The battery case may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. For example, the magnesium battery may be a large-sized thin-film battery. The magnesium battery may be a magnesium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 수계 전해질에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 마그네슘 폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the anode and the cathode to form a battery structure. The battery structure is laminated in a bi-cellular structure, then impregnated with an aqueous electrolyte, and the obtained result is received in a pouch and sealed, thereby completing a magnesium polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수 개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of battery structures may be stacked to form a battery pack, and such a battery pack may be used for all devices requiring a high capacity. For example, a notebook, a smart phone, an electric vehicle, and the like.

또한, 상기 마그네슘 전지는 저장 안정성 및 열안정성이 우수하므로 전기저장장치(Energy Storage System, ESS), 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드차량에 사용될 수 있다.
In addition, the magnesium battery is excellent in storage stability and thermal stability, and thus can be used in an energy storage system (ESS), an electric vehicle (EV), and the like. For example, a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).

또다른 측면에 따른 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법은 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계; 및 상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 전기화학적 합성법에 의해 전술한 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 제조하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode active material for a magnesium battery, comprising: preparing a nanostructured spinel-type manganese oxide; And a step of preparing a hydrated manganese-based composite oxide having the layered nanosheet structure by electrochemical synthesis of the nanostructured spinel-type manganese oxide.

상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계는 수열합성법, 마이크로웨이브 합성법, 초음파 합성법, 액상법 또는 고상법을 이용할 수 있다. The nanostructured spinel-type manganese oxide may be prepared by hydrothermal synthesis, microwave synthesis, ultrasonic synthesis, liquid phase synthesis or solid phase synthesis.

예를 들어, 상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계는 수열합성법을 이용할 수 있다. 상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물은 예를 들어, 상기 스피넬계 망간 산화물 전구체 및 용매를 반응기에 넣고 상기 반응기를 전기로에서 160℃ 내지 210℃에서 1시간 내지 24시간 동안 유지한 후 실온까지 냉각시키고 세척 및 여과, 건조하여 얻을 수 있다.For example, hydrothermal synthesis may be used to produce the spinel-type manganese oxide of the nanostructure. The spinel-type manganese oxide having a nanostructure may be prepared by, for example, putting the spinel-type manganese oxide precursor and a solvent in a reactor and maintaining the reactor in an electric furnace at 160 ° C to 210 ° C for 1 hour to 24 hours, Followed by filtration and drying.

상기 전기화학적 합성법은 정전류법(galvanostactic) 또는 순환 전류 전압법(cycle voltametry)을 이용할 수 있다. 상기 전기화학적 합성법은 예를 들어, 정전류법(galvanostactic) 또는 순환 전류 전압법(cycle voltametry)으로 -1.0V 내지 1.0V(vs. Ag/Ag+)의 전압 범위에서 10 ~ 1000mA/g의 전류밀도로 반복된 충방전을 통해 나노구조의 스피넬계 망간 산화물의 상 변화를 일으키는 합성법일 수 있다. The electrochemical synthesis method may be a galvanostactic method or a cycle voltametry method. The electrochemical synthesis can be carried out, for example, by a galvanostactic method or a cyclic voltammetry at a current density of 10 to 1000 mA / g in a voltage range of -1.0 V to 1.0 V (vs. Ag / Ag + ) To produce a phase change of the spinel-type manganese oxide of the nanostructure through repeated charge-discharge.

예를 들어, 상기 전류밀도는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 이론용량으로 Mg2 + 이온 삽입시 이론용량 230mAh/g을 기초로 C-rate을 설정할 때, 1/20C ~ 5C일 수 있다.For example, the current density is a theoretical capacity of a hydrated manganese composite oxide of a layered nanosheet structure. When the C-rate is set based on the theoretical capacity of 230 mAh / g when Mg 2 + ions are implanted, 5C. &Lt; / RTI &gt;

상기 충방전 사이클 범위로는 예를 들어, 1사이클 내지 500사이클일 수 있고, 예를 들어, 1사이클 내지 300사이클일 수 있고, 예를 들어, 1사이클 내지 100사이클일 수 있고, 예를 들어, 1사이클 내지 50사이클일 수 있고, 예를 들어, 1사이클 내지 30사이클일 수 있다.The charge-discharge cycle range may be, for example, from 1 cycle to 500 cycles, for example from 1 cycle to 300 cycles, for example from 1 cycle to 100 cycles, for example, Can be from 1 cycle to 50 cycles, for example from 1 cycle to 30 cycles.

상기 전기화학적 합성법에 의해 제조된 전극 활물질은 산화제를 이용한 산화반응 또는 환원제를 이용한 환원반응과 같은 화학적 합성법에 의해 제조된 전극 활물질에 비해 두께가 얇은 층상 구조를 가질 수 있으며 층간 간격이 보다 넓어 결정수가 포함될 수 있어 상기 전기화학적 합성법에 의해 제조된 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지의 용량, 충방전전압 및 수명특성이 향상될 수 있다.
The electrode active material prepared by the electrochemical synthesis method may have a layered structure having a thinner thickness than the electrode active material prepared by a chemical synthesis method such as an oxidation reaction using an oxidizing agent or a reduction reaction using a reducing agent, The capacity, charge / discharge voltage, and lifetime characteristics of the magnesium battery including the electrode active material produced by the electrochemical synthesis method can be improved.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. It should be noted, however, that the examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

[실시예]
[Example]

(양극 활물질의 제조)
(Production of cathode active material)

제조예Manufacturing example 1:  One: 스피넬Spinel 구조의  Structural MnMn 33 OO 44 의 양극 활물질 제조Cathode active material manufacturing

Mn(CH3COO)2·4H2O(Mn(Ac)2) 10mmol을 무수 에탄올 100mL에 용해시켰다. 이어 상기 혼합물을 맑은 색의 용액이 될 때까지 교반하였고 내벽이 테플론으로 코팅된 스테인레스스틸 오토클레이브(Teflon-lined stainless steel autoclave)로 옮겼다. 상기 오토클레이브를 전기로에서 10℃/분의 승온속도로 160℃에서 8시간 동안 유지하였고 이후 실온까지 냉각시켰다. 이후 침전된 결과물을 원심분리기로 분리하고 증류수 및 에탄올로 수 차례 세척한 후 대기 하에 60℃에서 24시간 동안 열처리 건조하여 100nm 크기의 팔면체 형태를 갖는 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질을 제조하였다.
10 mmol of Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O (Mn (Ac) 2 ) was dissolved in 100 mL of absolute ethanol. The mixture was then stirred until a clear solution and the inner wall was transferred to a Teflon-lined stainless steel autoclave coated with Teflon. The autoclave was maintained in an electric furnace at a heating rate of 10 DEG C / min at 160 DEG C for 8 hours and then cooled to room temperature. After separating the precipitated resulting in a centrifuge and distilled water, and then washed several times with ethanol, under an atmosphere at 60 ℃ for 24 hours, heat-treated dried to produce a positive electrode active material of Mn 3 O 4 of spinel structure having an octahedral form of 100nm size .

실시예Example 1: 층상 나노시트 구조의 마그네슘- 1: a magnesium-magnesium alloy having a layered nanosheet structure; 버넷사이트형Burnett Site Type 수화( Sign Language( hydratedhydrated ) 망간계 복합 산화물의 양극 활물질 제조) Preparation of cathode active material of manganese composite oxide

제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질, 도전재로 케첸 블랙(Ketjen black), 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 60:20:20의 중량비로 NMP(N-메틸피롤리돈)에 첨가하고 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 스테인레스(SUS 304)제 메쉬로 이루어진 집전체 위에 상기 슬러리를 250 내지 300㎛ 두께로 브러쉬 코팅(brush-coating)하고 진공 오븐에서 70℃로 6시간 동안 건조하고, 10mm × 10mm의 크기로 잘라내어 양극판을 제조하였다. The positive electrode active material of a spinel structure of the Mn 3 O 4 according to Preparation Example 1, a conductive material, ketjen black (Ketjen black), polyvinylidene fluoride (PVdF) to NMP (N- methyl in a weight ratio of 60:20:20 in a binder Pyrrolidone) and mixed to prepare a cathode active material slurry. The slurry was brush-coated to a thickness of 250 to 300 mu m on a current collector made of stainless steel (SUS 304) mesh, dried in a vacuum oven at 70 DEG C for 6 hours, cut into a size of 10 mm x 10 mm, .

테프론 용기 내에 상기 양극판을 작업전극(working electrode)으로 배치하고, 상대전극(counter electrode)으로 두께 100㎛의 마그네슘 호일을 30mm × 10mm의 크기로 잘라내어 사용하고, 기준전극(reference electrode)으로 Ag/AgCl 전극을 사용하고, 전해질로는 1M MgSO4 수용액을 사용하여 삼전극셀의 커패시터를 구성하였다. 테프론 용기 내부는 아르곤 분위기이며, 공기를 차단하기 위하여 밀폐되었다.The positive electrode plate was disposed as a working electrode in a Teflon container and a magnesium foil having a thickness of 100 mu m was cut into a size of 30 mm x 10 mm with a counter electrode and Ag / AgCl Electrode and a 1M MgSO 4 aqueous solution was used as the electrolyte. The interior of the Teflon container was an argon atmosphere and sealed to block the air.

상기 삼전극셀의 커패시터에 대해 정전류법(galvanostatic method)을 이용하여 -1.0V 내지 1.0V(vs. Ag/Ag+)의 전압범위 및 10 내지 1000 mA/g의 전류밀도에서, 즉 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 이론용량으로 Mg2 + 이온 삽입시 이론용량 230 mAh/g을 기초로 C-rate을 설정할 때 2C 에서, 50사이클까지 충방전을 반복하면서 상기 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질을 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물인 Mg0 .05MnO2·0.94H2O 조성의 양극 활물질로 상(phase) 변화시켰다. The capacitor of the three electrode cell is subjected to a voltage range of -1.0 V to 1.0 V (vs. Ag / Ag + ) and a current density of 10 to 1000 mA / g using a galvanostatic method, When the C-rate is set based on the theoretical capacity of 230 mAh / g when Mg 2 + ions are inserted as the theoretical capacity of the hydrated manganese composite oxide of the structure, the charge and discharge are repeated up to 50 cycles at 2C, spinel structure, Mn 3 O positive electrode active material layer of the nano-sheet structure 4 according to the magnesium-Burnett - type sign Language (hydrated) manganese composite oxide of Mg 0 .05 MnO 2 · 0.94H 2 O phase with the positive electrode active material of the composition ( phase.

비교예Comparative Example 1: 층상 구조의  1: layered 버넷사이트형Burnett Site Type 망간계 산화물의 양극 활물질의 제조 Preparation of cathode active material of manganese oxide

KMnO4 염 10 mmol을 증류수 100 ml 에 녹인 후 여기에 1M NaOH 50 ml를 첨가하였다. 상기 혼합물을 1시간 동안 교반한 후 여기에 H2O2 10 mmol 을 첨가 및 상온에서 혼합하여 망간산화물을 석출시켰다. 상기 석출된 망간 산화물을 24시간 동안 상온 보관한 후 잔류 증류수를 제거하여 버넷사이트 구조의 망간산화물을 제조하였다.
After 10 mmol of KMnO 4 salt was dissolved in 100 ml of distilled water, 50 ml of 1 M NaOH was added thereto. The mixture was stirred for 1 hour, 10 mmol of H 2 O 2 was added thereto and mixed at room temperature to precipitate manganese oxide. The precipitated manganese oxide was stored at room temperature for 24 hours, and then the residual distilled water was removed to prepare a manganese oxide having a burnet structure.

비교예Comparative Example 2: 층상 나노시트 구조의 마그네슘- 2: Magnesium-containing layer structure of layered nanosheet structure 버넷사이트형Burnett Site Type 망간계 복합 산화물의 양극 활물질 제조 Preparation of cathode active material for manganese composite oxide

실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물인 Mg0 .05MnO2·0.94H2O 조성의 양극 활물질을 300℃에서 5시간 동안 열처리하여 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 망간계 복합 산화물인 Mg0.05MnO2 조성의 양극 활물질을 제조하였다.Example 1 mg of the layered structure of the nanosheets - Burnett - Type Sign Language (hydrated) manganese composite oxide of Mg 0 .05 MnO 2 · heat-treating the positive electrode active material of the composition at 300 ℃ 0.94H 2 O for 5 h layered nano A cathode active material having a Mg 0.05 MnO 2 composition of a magnesium-burned site type manganese composite oxide having a sheet structure was prepared.

(마그네슘 전지의 제조) (Preparation of magnesium battery)

실시예Example 2: 마그네슘 전지의 제조 2: Preparation of magnesium battery

실시예 1에 따른 양극 활물질, 도전재로 케첸 블랙(Ketjen black), 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 70:10:20의 중량비로 NMP(N-메틸피롤리돈)에 첨가하고 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 200㎛ 두께로 테이프 코팅(tape coating)하고 진공 오븐에서 120℃로 2시간 동안 건조하고, 직경 12mm의 원형으로 잘라내어 양극판을 제조하였다.Ketjen black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were added to NMP (N-methylpyrrolidone) in a weight ratio of 70:10:20 and mixed with the cathode active material according to Example 1, To prepare a cathode active material slurry. The slurry was tape-coated to a thickness of 200 탆 on an aluminum current collector having a thickness of 15 탆, dried in a vacuum oven at 120 캜 for 2 hours, and cut into a circle having a diameter of 12 mm to prepare a positive electrode plate.

테프론 용기 내에 상기 양극판을 작업전극(working electrode)으로 배치하고, 상대전극(counter electrode)으로 두께 100㎛의 마그네슘 호일을 사용하고, 기준전극(reference electrode)으로 Ag/AgCl 전극을 사용하고, 전해질로서 AC(아세토니트릴)에 0.5M Mg(ClO4)2가 용해된 유기전해질을 사용하여 3전극 시스템을 구성하였다. 테프론 용기 내부는 아르곤 분위기이며, 공기를 차단하기 위하여 밀폐되었다.
The positive electrode plate was disposed as a working electrode in a Teflon container, a magnesium foil having a thickness of 100 mu m was used as a counter electrode, an Ag / AgCl electrode was used as a reference electrode, A 3-electrode system was constructed using an organic electrolyte in which 0.5 M Mg (ClO 4 ) 2 was dissolved in AC (acetonitrile). The interior of the Teflon container was an argon atmosphere and sealed to block the air.

비교예Comparative Example 3: 마그네슘 전지의 제조 3: Preparation of magnesium battery

실시예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교예 1에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 마그네슘 전지를 제조하였다.
A magnesium battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that the cathode active material according to Comparative Example 1 was used in place of the cathode active material according to Example 1.

비교예Comparative Example 4: 마그네슘 전지의 제조 4: Manufacture of magnesium battery

실시예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교예 2에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 마그네슘 전지를 제조하였다.A magnesium battery was produced in the same manner as in Example 2, except that the cathode active material according to Comparative Example 2 was used in place of the cathode active material according to Example 1.

평가예Evaluation example 1: 주사전자현미경( 1: Scanning electron microscope ( SEMSEM ) 이미지 평가) Image evaluation

제조예 1, 실시예 1, 및 비교예 1에 따른 양극 활물질에 대하여 주사전자현미경 이미지를 관찰하였다. 그 관찰된 결과를 도 2a 내지 2c에 나타내었다. 상기 관찰시 이용된 주사전자현미경(SEM)으로는 JEOL사의 JSM-7600F이었다.SEM images of the cathode active material according to Production Example 1, Example 1, and Comparative Example 1 were observed. The observed results are shown in Figs. 2A to 2C. The scanning electron microscope (SEM) used in the observation was JSM-7600F from JEOL.

도 2a를 참조하면, 제조예 1에 따른 스피넬 구조의 Mn3O4의 양극 활물질은 정사면체, 정팔면체 등의 불규칙한 다면체 형태를 나타내고 있다.Referring to FIG. 2A, the Mn 3 O 4 cathode active material of the spinel structure according to Production Example 1 exhibits an irregular polyhedral shape such as a tetrahedron and an octahedron.

도 2b를 참조하면, 실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 양극 활물질은 얇은 종이와 같은 박층의 시트 형태로 층과 층 사이에 넓은 공간이 형성되어 있음을 나타내고 있다. 또한 상기 실시예 1에 따른 층상 나노시트 구조의 마그네슘-버넷사이트형 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물의 양극 활물질은 약 11nm 두께의 층상 나노시트 구조임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the cathode active material of the magnesium-burnettite type hydrated manganese composite oxide having the layered nanosheet structure according to Example 1 is a thin sheet such as a thin paper, and has a large space between layers and layers Respectively. In addition, it can be confirmed that the cathode active material of the magnesium-burnettite hydrated manganese composite oxide having the layered nanosheet structure according to Example 1 has a layered nanosheet structure with a thickness of about 11 nm.

도 2c를 참조하면, 비교예 1에 따른 층상 유사 구조의 마그네슘-버넷사이트형 망간계 복합 산화물의 양극 활물질은 실시예 1에 따른 양극 활물질의 층보다 두꺼운 두께를 갖는 박편이 비늘 모양으로 겹겹이 붙어있는 형태로 형성되어 있음을 나타내고 있다. 또한 상기 비교예 1에 따른 층상 유사 구조의 마그네슘-버넷사이트형 망간계 복합 산화물의 양극 활물질은 약 11nm 두께의 층상 유사 구조임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2C, the positive electrode active material of the magnesium-burnsite-type manganese composite oxide having the layered structure according to Comparative Example 1 has a thin layer having a thickness greater than that of the positive electrode active material layer according to Example 1, As shown in FIG. In addition, it can be confirmed that the cathode active material of the magnesium-burnetite-type manganese composite oxide of the layer-like structure according to Comparative Example 1 is a layer-like structure having a thickness of about 11 nm.

평가예Evaluation example 2:  2: XRDXRD 평가 evaluation

실시예 1 및 비교예 2에 따른 양극 활물질에 대하여 XRD(X-ray diffraction) 실험을 수행하였다. 그 실험 결과를 도 3 및 하기 표 1에 나타내었다. 상기 실험에 이용된 XRD 장치는 CuK-알파 특성 X-선 파장 1.541Å이었다.X-ray diffraction (XRD) experiments were performed on the cathode active material according to Example 1 and Comparative Example 2. The experimental results are shown in Fig. 3 and Table 1 below. The XRD device used in the experiment was a CuK-alpha characteristic X-ray wavelength of 1.541 Å.

구체적으로는, 상기 XRD(X-ray diffraction) 실험으로 실시예 1 및 비교예 2에 따른 양극 활물질의 (001)면의 피크 및 (101)면의 피크가 각각 관찰되어 도 3에 나타내었다. Specifically, the peak of the (001) plane and the peak of the (101) plane of the cathode active material according to Example 1 and Comparative Example 2 were observed by the X-ray diffraction (XRD) test and are shown in FIG.

도 3을 참조하여 이로부터 Bragg식을 이용해 면간격을 구하면, 실시예 1에 따른 양극 활물질의 면 간격(d001)이 7.39Å이고, 비교예 2에 따른 양극 활물질의 면 간격(d101)이 4.97Å임을 확인할 수 있다. 이로써, 실시예 1에 따른 양극 활물질의 층 간격이 비교예 2에 따른 양극 활물질의 층 간격에 비해 넓게 유지하고 있음을 알 수 있다.3, the surface spacing d 001 of the cathode active material according to Example 1 was 7.39 Å, and the surface spacing d 101 of the cathode active material according to Comparative Example 2 was 4.97 Å. As a result, it can be seen that the layer spacing of the cathode active material according to Example 1 is kept wider than the layer spacing of the cathode active material according to Comparative Example 2.

평가예Evaluation example 3:  3: 충방전Charging and discharging 특성 실험 평가 Characteristic Experiment Evaluation

실시예 2 및 비교예 4에 따른 마그네슘 전지를 상온에서 Li/Li+ 대비 2.5V~4.2V의 전압 범위에서 1/10C의 정전류로 충방전시켰다. 이후 충방전을 계속하여 10번째 사이클까지 수행하였고 각각의 사이클에서의 방전전압 및 방전용량을 측정하였다. 그 결과를 도 5, 도 6, 및 표 1에 각각 나타내었다. The magnesium batteries according to Example 2 and Comparative Example 4 were charged and discharged at a constant current of 1 / 10C in a voltage range of 2.5V to 4.2V versus Li / Li + at room temperature. Thereafter, charge and discharge were continued until the tenth cycle, and the discharge voltage and the discharge capacity in each cycle were measured. The results are shown in Fig. 5, Fig. 6, and Table 1, respectively.

이 때, 평균방전전압은 전기용량(x축)-전압(y축) 그래프에서 방전곡선을 적분한 후 그 적분값을 최대 방전용량으로 나누어 구하였다. 수명특성은 하기 수학식 1로부터 용량유지율(capacity retention, %)을 계산하여 평가하였다.At this time, the average discharge voltage was obtained by integrating discharge curves in the graph of electric capacity (x axis) -voltage (y axis) and dividing the integral value by the maximum discharge capacity. The lifetime characteristic was evaluated by calculating the capacity retention (%) from the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

용량유지율(capacity retention, %)= [(10번째 사이클에서 방전용량 / 1번째 사이클에서 방전용량)] x 100Capacity retention (%) = [(Discharge capacity in 10th cycle / Discharge capacity in 1st cycle)] x 100

구분division 1 번째 사이클에서 방전용량(mAh/g)In the first cycle, the discharge capacity (mAh / g) 10번째 사이클에서 방전용량(mAh/g) In the tenth cycle, the discharge capacity (mAh / g) 용량유지율(%)Capacity retention rate (%) 평균방전전압(V, vs Li/Li+)Average discharge voltage (V, vs Li / Li + ) 실시예 2Example 2 240 240 150150 6262 3.283.28 비교예 4Comparative Example 4 180 180 6060 3333 3.23.2

도 5, 도 6, 및 상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 2에 따른 마그네슘 전지가 상기 비교예 4에 따른 마그네슘 전지에 비해 2번째 사이클에서 평균방전전압이 높음을 확인할 수 있다. 이로부터 상기 실시예 2에 따른 마그네슘 전지가 상기 비교예 4에 따른 마그네슘 전지에 비해 과전압이 감소됨을 확인할 수 있다.5, 6, and Table 1, it can be seen that the magnesium battery according to Example 2 has a higher average discharge voltage in the second cycle than the magnesium battery according to Comparative Example 4. It can be seen from the above that the magnesium battery according to Example 2 has a reduced overvoltage as compared with the magnesium battery according to Comparative Example 4.

또한 상기 실시예 2에 따른 마그네슘 전지가 상기 비교예 4에 따른 마그네슘 전지에 비해 1번째 사이클에서 방전용량, 10번째 사이클에서 방전용량, 및 용량유지율이 모두 높음을 확인할 수 있다. 특히 상기 실시예 2에 따른 마그네슘 전지는 30번째 사이클까지도 방전용량이 거의 비슷하게 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 이로부터 상기 실시예 2에 따른 마그네슘 전지의 수명특성이 상기 비교예 4에 따른 마그네슘 전지에 비해 수명특성이 향상됨을 알 수 있다.
It can also be seen that the magnesium battery according to Example 2 has higher discharge capacity in the first cycle, discharge capacity in the tenth cycle, and capacity retention ratio than the magnesium battery according to Comparative Example 4. Particularly, it can be seen that the discharge capacity of the magnesium battery according to Example 2 is maintained substantially even until the 30th cycle. It can be seen from these results that the lifetime characteristics of the magnesium battery according to Example 2 are improved compared to the magnesium battery according to Comparative Example 4. [

1: 마그네슘 전지, 2: 음극, 3: 양극,
4: 세퍼레이터, 5: 전지케이스, 6: 캡 어셈블리,
10: Mn2 +, 11: Mn3 +, 12: O,
13: Mg, 14: Mn4 +
1: magnesium battery, 2: negative electrode, 3: positive electrode,
4: separator, 5: battery case, 6: cap assembly,
10: Mn 2 +, 11: Mn 3 +, 12: O,
13: Mg, 14: Mn 4 +

Claims (20)

하기 화학식 1로 표시되는 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질:
[화학식 1]
MxMn1 -y(MI)yO2·zH2O
상기 식에서,
0<x≤1이고 0≤y≤1이고 0< z≤1이며,
M은 Mg2 +, Ca2 +, Na+, K+, 및 Zn2 +로부터 선택된 적어도 1종 이상의 금속이며,
MI은 전이금속이다.
An electrode active material for a magnesium battery comprising a hydrated manganese composite oxide having a layered nanosheet structure represented by the following formula (1)
[Chemical Formula 1]
M x Mn 1 -y (MI) y O 2 .zH 2 O
In this formula,
0 &lt; x < 1, 0 < y &
M is at least one metal selected from Mg 2 + , Ca 2 + , Na + , K + , and Zn 2 +
MI is a transition metal.
제1항에 있어서, 상기 수화 망간계 복합 산화물이 하기 화학식 2로 표시되는 마그네슘 전지용 전극 활물질:
[화학식 2]
MguMn1 -v(MII)v O2·wH2O
상기 식에서,
0 < u ≤1이고 0≤v≤1이고 0 <w≤1이며,
MII는 Co, Ni, Fe, 및 Cu로부터 선택된 적어도 1종 이상의 전이금속이다.
The electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide is represented by the following formula (2)
(2)
Mg u Mn 1 -v (MII) v O 2 .wH 2 O
In this formula,
0 < u < 1, 0 &lt; v &
MII is at least one transition metal selected from Co, Ni, Fe, and Cu.
제1항에 있어서, 상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물이 마그네슘-버넷사이트형 화합물(Birnessite-type compound)인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide is a magnesium-burnite-type compound. 제1항에 있어서, 상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물이 단사정계 결정구조, 삼사정계 결정구조, 육방정계 결정구조, 또는 이들의 조합을 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide comprises a monoclinic crystal structure, a mesoporous crystal structure, a hexagonal crystal structure, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 수화 망간계 복합 산화물이 1nm 내지 50nm 두께의 층상 나노시트 구조인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide is a layered nanosheet structure having a thickness of 1 nm to 50 nm. 제1항에 있어서, 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층 간격이 5Å 내지 20Å인 층상 나노시트 구조인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide has a layered nanosheet structure with a layer interval of 5 to 20 angstroms. 제1항에 있어서, 상기 수화 망간계 복합 산화물의 층간에 결정수를 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the manganese-based composite oxide contains crystal water between the layers. 제7항에 있어서, 상기 결정수는 마그네슘 양이온(Mg2 +)과 양극 활물질을 구성하는 음이온과의 정전기적 상호작용을 차단하는 마그네슘 전지용 전극 활물질.8. The electrode active material according to claim 7, wherein the crystal number interrupts electrostatic interactions between the magnesium cation (Mg &lt; 2 + & gt ; ) and the anions constituting the positive electrode active material. 제1항에 있어서, 상기 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물은 전기화학적 합성법에 의해 상(phase)이 변화된 결과물인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the hydrated manganese composite oxide is a result of a phase change by an electrochemical synthesis method. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질은 탄소재를 더 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the electrode active material for a magnesium battery further comprises a carbonaceous material. 제10항에 있어서, 상기 탄소재의 함량이 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 30중량%인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material for a magnesium battery according to claim 10, wherein the content of the carbonaceous material is 0.1 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the electrode active material for a magnesium battery. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질이 양극 활물질인 마그네슘 전지용 전극 활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the electrode active material for a magnesium battery is a positive electrode active material. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지용 전극.An electrode for a magnesium battery comprising the electrode active material according to any one of claims 1 to 11. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 활물질을 양극 활물질로 포함하는 양극;
음극; 및
전해질; 을 포함하는 마그네슘 전지.
A positive electrode comprising the electrode active material according to any one of claims 1 to 11 as a positive electrode active material;
cathode; And
Electrolyte; &Lt; / RTI &gt;
제14항에 있어서, 상기 양극 활물질의 작동전위가 2.0V 내지 4.0V(vs. Mg/Mg2 +)인 마그네슘 전지.15. The magnesium battery according to claim 14, wherein the working potential of the cathode active material is 2.0 V to 4.0 V (vs. Mg / Mg 2 + ). 제14항에 있어서, 상기 전해질은 수계 전해질인 마그네슘 전지.15. The magnesium battery according to claim 14, wherein the electrolyte is an aqueous electrolyte. 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계; 및
상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 전기화학적 합성법에 의해 제1항에 따른 층상 나노시트 구조의 수화(hydrated) 망간계 복합 산화물을 제조하는 단계;를 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법.
Preparing a nanostructured spinel-type manganese oxide; And
The method for producing an electrode active material for a magnesium battery according to claim 1, wherein the spinel-based manganese oxide having the nanostructure is produced by an electrochemical synthesis method to produce a hydrated manganese-based complex oxide having a layered nanosheet structure according to claim 1.
제17항에 있어서, 상기 나노구조의 스피넬계 망간 산화물을 제조하는 단계는 수열합성법, 마이크로웨이브 합성법, 초음파 합성법, 액상법 또는 고상법을 이용하는 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법.The method of claim 17, wherein the nanostructured spinel-type manganese oxide is produced by hydrothermal synthesis, microwave synthesis, ultrasonic synthesis, liquid phase or solid phase. 제17항에 있어서, 상기 전기화학적 합성법은 정전류법(galvanostactic) 또는 순환 전류 전압법(cycle voltametry)을 이용하는 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the electrochemical synthesis method is a galvanostactic method or a cycle voltametry method. 제17항에 있어서, 상기 전기화학적 합성법은 정전류법(galvanostactic) 또는 순환 전류 전압법(cycle voltametry)으로 -1.0V 내지 1.0V(vs. Ag/Ag+)의 전압 범위에서 반복된 충방전을 통해 나노구조의 스피넬계 망간 산화물의 상변화를 일으키는 합성법인 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the electrochemical synthesis is carried out by repeated charging / discharging in a voltage range of -1.0 V to 1.0 V (vs. Ag / Ag + ) by a galvanostactic method or a cyclic voltammetry method. A method for producing an electrode active material for a magnesium battery, which causes a phase change of a spinel-type manganese oxide having a nanostructure.
KR1020140107765A 2014-08-19 2014-08-19 Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery KR20160022103A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140107765A KR20160022103A (en) 2014-08-19 2014-08-19 Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140107765A KR20160022103A (en) 2014-08-19 2014-08-19 Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160022103A true KR20160022103A (en) 2016-02-29

Family

ID=55448342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140107765A KR20160022103A (en) 2014-08-19 2014-08-19 Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160022103A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217685A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 충남대학교산학협력단 Magnesium secondary battery
KR20190138928A (en) 2018-06-07 2019-12-17 주식회사 엘지화학 Electrode active material for magnesium secondary battery, electrode comprising the same and magnesium secondary battery comprising the electrode
WO2020022831A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 동국대학교 산학협력단 Cathode active material, cathode comprising same, and secondary battery
KR102091802B1 (en) * 2018-10-05 2020-03-20 서울대학교산학협력단 Secondary battery
CN112204776A (en) * 2018-06-20 2021-01-08 株式会社Lg化学 Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR20220100315A (en) * 2021-01-08 2022-07-15 고려대학교 산학협력단 Cathode active material
KR20220100261A (en) * 2021-01-08 2022-07-15 고려대학교 산학협력단 Cathode active material

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217685A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 충남대학교산학협력단 Magnesium secondary battery
KR20190138928A (en) 2018-06-07 2019-12-17 주식회사 엘지화학 Electrode active material for magnesium secondary battery, electrode comprising the same and magnesium secondary battery comprising the electrode
CN112204776A (en) * 2018-06-20 2021-01-08 株式会社Lg化学 Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
WO2020022831A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 동국대학교 산학협력단 Cathode active material, cathode comprising same, and secondary battery
US11888157B2 (en) 2018-07-27 2024-01-30 Korea University Research And Business Foundation Cathode active material, cathode comprising same, and secondary battery
KR102091802B1 (en) * 2018-10-05 2020-03-20 서울대학교산학협력단 Secondary battery
KR20220100315A (en) * 2021-01-08 2022-07-15 고려대학교 산학협력단 Cathode active material
KR20220100261A (en) * 2021-01-08 2022-07-15 고려대학교 산학협력단 Cathode active material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10658654B2 (en) Composite anode active material, anode including the same, and lithium secondary battery including the anode
KR102614017B1 (en) Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
JP5716093B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion capacitor and method for producing the same
KR101785268B1 (en) Negative active material and lithium battery including the material, and method for manufacturing the material
KR102156318B1 (en) cathode active material for magnesium secondary battery and cathode and magnesium secondary battery using the same
KR101383360B1 (en) Positive active material for lithium ion capacitor and preparation method thereof
KR102196363B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and electrode active material preparation method for magnesium battery
JP5370937B2 (en) Positive electrode active material, positive electrode and non-aqueous secondary battery
KR20160022103A (en) Electrode active material for magnesium battery, electrode and magnesium battery comprising the same, and method of preparing the electrode active material for magnesium battery
US9728781B2 (en) Sodium manganese composite oxide and electrode and sodium secondary battery using the same
US10135061B2 (en) Composite for anode active material, anode including the composite, lithium secondary battery including the anode, and method of preparing the composite
US20200403224A1 (en) Lithium molybdate anode material
JP2018056021A (en) Lithium ion secondary battery
JP2015187929A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101993456B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR101993461B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
JP2014238946A (en) Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery manufactured thereby
KR20170003309A (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR101993457B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
JP2018058746A (en) Process for manufacturing silicon material coated with carbon
KR101993465B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR101993460B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR101993463B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR101993466B1 (en) Electrode active material for magnesium battery, method for preparing the same, electrode comprising the same, and magnesium battery comprising the electrode
KR20160081097A (en) Cathode active material, cathode and lithium battery comprising the same, and method of preparing the cathode active material

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment