KR20210096557A - 양극 물질과 상기 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치 및 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 양극 물질 및 상기 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치 및 전자 장치에 관한 것이다. 상기 양극 물질은 혼합 물질이며, 여기에는 리튬 코발트 산화물 및 리튬 니켈 복합 산화물이 포함되고, 여기에서 상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은 다음 조건을 충족시킨다. 즉, 상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은 제1 피크 및 제2 피크를 포함하고, 상기 제1 피크의 입도값은 상기 제2 피크의 입도값보다 크고, 여기에서 상기 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 1mm-1 내지 4mm-1이고, 상기 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 6mm-1 내지 10mm-1이다. 상기 입자 분포 조건을 충족시키는 양극 활물질을 사용함으로써, 양극의 압축밀도를 효과적으로 증가시키고 전기화학 장치의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 출원의 양극 물질은 제조 과정에서 소결로 인해 발생한 미세 분말을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 본 출원의 양극 물질 및 전기화학 장치는 높은 에너지 밀도 및 순환 안정성을 갖는다.

Description

양극 물질과 상기 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치 및 전자 장치
본 출원은 에너지 저장 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극 물질 및 상기 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치 및 전자 장치에 관한 것이다.
모바일 전자 기술의 급속한 발전으로 사람들이 사용하는 휴대폰, 태블릿, 노트북, 드론 등과 같은 모바일 전자 장치의 주파수와 체험 요건이 갈수록 높아지고 있다. 따라서 전자 장치에 에너지를 공급하는 전기화학 장치(예를 들어, 리튬이온 배터리)는 더 높은 에너지 밀도, 더 큰 레이트(rate), 더 높은 안전성 및 반복 충방전 과정 후 더 적은 용량 감소 기능을 갖추어야 한다.
전기화학 장치의 에너지 밀도와 순환 효율 성능은 양극 물질과 밀접한 관련이 있다. 이를 고려하여 사람들은 끊임없이 양극 물질에 대한 추가적인 연구와 개선을 진행하고 있다. 신규한 양극 물질을 모색하는 것 외에도 양극 물질의 물질 구성을 개선하고 최적화하는 것도 중요한 해결책이다.
본 출원은 양극 물질 및 상기 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치 및 전자 장치를 제공함으로써 관련 분야에 존재하는 적어도 하나의 문제를 어느 정도 해결하고자 한다.
본 출원의 일 양상에 있어서, 본 출원은 양극 물질을 제공하며, 상기 양극 물질에는 리튬 코발트 산화물 및 리튬 니켈 복합 산화물이 포함된다. 여기에서 상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은 다음 조건을 충족시킨다. 즉, 상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은 제1 피크 및 제2 피크를 포함하고, 상기 제1 피크의 입도값은 상기 제2 피크의 입도값보다 크고, 여기에서 상기 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 약 1mm-1 내지 약 4mm-1이고, 상기 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 약 6mm-1 내지 약 10mm-1이다.
본 출원의 다른 일 양상에 따르면, 본 출원은 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 전기화학 장치를 제공하며, 여기에서 상기 양극은 상기 양극 물질을 포함한다.
본 출원의 다른 일 양상에 따르면, 본 출원은 상기 전기화학 장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 출원 실시예의 추가 양상 및 장점은 이하에서 부분적으로 설명, 도시하거나 본 출원 실시예의 실시를 통해 설명한다.
이하에서는 본 출원 실시예에 대한 설명상 편의를 위해 본 출원 실시예 또는 종래 기술의 설명에 필요한 첨부도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에서 도면은 본 출원의 일부 실시예일뿐이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 창조적 노력 없이 이러한 첨부도면에서 예시된 구조에 따라 다른 실시예의 첨부도면을 획득할 수 있다.
도 1은 본 출원 실시예 1에 따른 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선도이다.
본 출원의 실시예는 이하에서 상세히 설명한다. 본 출원 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소 및 동일하거나 유사한 기능을 갖는 구성요소는 유사한 도면 부호로 표시된다. 여기에서 설명된 첨부도면 관련 실시예는 설명과 해석을 위한 것이며 본 출원에 대한 기본적인 이해를 위해 제공된다. 본 출원의 실시예는 본 출원을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한 종종 본원에서 범위 형식으로 수량, 비율 및 기타 수치를 나타낸다. 이러한 범위 형식은 설명상 편의성과 간결성을 위한 것이며, 명시적으로 지정된 범위로 제한되는 수치를 포함할 뿐만 아니라 상기 범위 내의 모든 개별 수치 또는 하위 범위도 포함하며 이는 각각의 수치 및 하위 범위를 명시적으로 지정하는 것과 같이 유연하게 이해되어야 한다.
구체적인 실시방식 및 청구범위에서 용어 "중 적어도 하나", "중 적어도 한 개", "중 적어도 한 종류" 또는 기타 유사한 용어에 의해 연결된 항목의 목록은 나열된 항목의 임의 조합을 의미할 수 있다. 예를 들어, 항목 A와 B가 나열된 경우, "A와 B 중 적어도 하나"라는 문구는 A만, B만 또는 A와 B를 의미한다. 다른 예시에서, 항목 A, B 및 C가 나열된 경우, "A, B 및 C 중 적어도 하나"라는 문구는 A만, B만, C만, A와 B(C는 제외), A와 C(B 제외), B와 C(A 제외), 또는 A, B 및 C 전부를 의미한다. 항목 A는 단일 요소 또는 여러 요소를 포함할 수 있다. 항목 B는 단일 요소 또는 여러 요소를 포함할 수 있다. 항목 C는 단일 요소 또는 여러 요소를 포함할 수 있다.
본 출원은 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물을 일정한 입자 비율에 따라 혼합하고 소립자로 대립자의 갭을 메움으로써, 전기화학 장치에서 양극 물질의 압축밀도를 효과적으로 개선시킨다.
리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물은 모두 전이 금속 산화물의 전구체를 리튬염과 혼합시켜 고온에서 소결함으로써 형성된다. 소결 후 양극 물질의 입자는 심하게 응집되므로, 양극 물질이 비교적 작은 입자를 형성하도록 파쇄할 필요가 있다. 그러나 이러한 분쇄는 대량의 미세 분말을 양극 물질에 가져올 수 있고 결과적으로 입자 분포 범위가 지나치게 커지게 된다. 양극 물질의 입자 분포가 어느 정도 넓어지면 물질의 비표면적이 급격히 증가하여 압축밀도가 감소한다. 또한 미세 분말은 양극 물질과 전해액 사이의 반응을 격화시켜 가스 부산물을 생성하기 쉽고, 순환 과정에서 배터리 용량의 감쇠 속도가 가속화된다. 따라서 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물이 혼합된 양극 물질에서 입자 분포를 더 제어할 필요가 있다.
본 출원의 일 양상에 있어서, 본 출원의 실시예는 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물(예를 들어, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물)을 혼합하여 형성한 양극 물질을 제공하며, 이는 상기 양극 물질의 입자 비율 관계를 최적화 및 조정함으로써 초고 에너지 밀도 및 우수한 순환 안정성을 부여할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 본 출원은 리튬 코발트 산화물 및 리튬 니켈 복합 산화물을 포함하는 양극 물질을 제공한다. 상기 양극 물질에서 레이저 입도 분석을 거쳐 수득한 입자의 부피 분포 곡선은 다음 조건을 충족시킨다. 즉, 상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은 제1 피크 및 제2 피크를 포함하고, 상기 제1 피크의 입도값은 상기 제2 피크의 입도값보다 크고, 여기에서 상기 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 약 1mm-1 내지 약 4mm-1이고, 상기 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 약 6mm-1 내지 약 10mm-1이다.
도 1은 본 출원 실시예 1에 따른 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물을 혼합하여 구성한 양극 물질에 대해 레이저 입도 분석을 수행한 후 수득된 입자의 부피 분포 곡선은 2개의 피크 형상을 나타낼 수 있다. 여기에서 피크 형상의 마루가 그래프 내에서 대응하는 입도값(xA)이 비교적 높은 것은 제1 피크이고, 다른 피크 형상의 마루가 그래프 내에서 대응하는 입도값(xB)이 비교적 낮은 것은 제2 피크이며, 상기 제1 피크의 마루값은 그 마루(A(xA,yA))의 부피 분포값(yA)이고, 상기 제2 피크의 마루값은 그 마루(B(xB,yB))의 부피 분포값(yB)이다. 제1 피크의 반값폭과 제2 피크의 반값폭의 계산 방법은 하기 식 1 및 식 2와 같다.
제1 피크의 반값폭=2(xD-xA), (식 1)
제2 피크의 반값폭=2(xB-xA), (식 2)
여기에서 xD는 제1 피크의 절반 마루값 0.5yA에 대응하는 제1 피크 외측의 절반 피크지점(D(xD,yD))의 입도값이고, xE는 제2 피크의 절반 마루값 0.5yB에 대응하는 제2 피크 내측의 절반 피크지점(E(xE,yE))의 입도값이다.
제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율 및 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율의 값이 클수록 입자의 입경 분포가 더욱 밀집되어 집중된다는 것을 의미한다. 상기 값이 너무 작고 입자의 입경 분포가 너무 넓으면, 미세 분말과 초대형 입자가 생성되어 양극 물질의 압축밀도가 낮아지고 전기화학 장치의 순환 성능이 저하될 수 있다. 상기 값이 너무 크고 입자 분포가 너무 조밀하면 압축밀도가 어느 정도 낮아질 수 있다. 본 출원의 양극 물질의 입자 분포는 소립자의 양극 물질을 이용하여 대립자 사이의 갭을 메우고 초대형 입자와 미세 분말을 제거함으로써 압축밀도를 향상시킬 수 있다.
다른 일부 실시예에 있어서, 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 약 2mm-1 내지 약 3mm-1이고, 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 약 7mm-1 내지 약 9mm-1이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 피크와 상기 제2 피크 사이의 마루골(C(xC,yC))의 골값(yC)과 상기 제2 피크값의 마루값(yB)의 비율은 약 0.1 내지 약 0.9이다. 상기 비율은 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 입자 분포 관계를 나타낼 수 있는데, 너무 높거나 너무 낮은 비율은 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 입자 분포가 너무 겹치거나 떨어져서 소립자의 양극 물질을 이용해 대립자 사이의 갭을 효과적으로 메울 수 없음을 나타낸다. 본 출원 양극 물질의 yC와 yB의 비율 범위는 양극 물질의 압축밀도를 더 향상시킬 수 있다. 다른 일부 실시예에 있어서, yC와 yB의 비율은 약 0.4 내지 약 0.6이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 Dn10은 약 1㎛ 내지 약 15㎛이고, Dn10은 수량 기준의 입도 분포에서 작은 입경측으로부터 시작해 수량 누적 10%에 도달하는 입경을 나타낸다.
본 출원의 일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질은 스트론튬(strontium) 원소 Sr을 더 포함한다. 여기에서 스트론튬은 양극 물질의 입자와 단위 셀 부피를 증가시키는데 유익하고, 소결 과정에서 일정한 플럭스 효과를 가지므로 양극 물질의 입자 분포를 더울 집중시킬 수 있다. 또한 스트론튬을 첨가하면 더욱 낮은 온도에서 물질을 합성시킬 수 있으며, 소결된 물질의 응집도를 더욱 낮추어 파쇄로 인한 미세 분말도 더욱 적다. 일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질 중 스트론튬의 중량은 상기 양극 물질의 총 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 6%이다.
본 출원의 일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물은 일반식 LixCoyM1zSraO2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나이며, 여기에서 0.95≤x≤1.05, 0.9≤y<1, 0≤z≤0.1, 0.02≤a≤0.1, y+z+a=1이고, M1은 Sc, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Al, Mg, Ti, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 니켈 복합 산화물은 일반식 LiuNivM2wNbSrcO2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나이며, 여기에서 0.95≤u≤1.05, 0.3≤v<1, 0<w≤0.5, 0≤b≤0.1, 0.01≤c≤0.04, v+w+b+c=1이고, M2는 Co, Mn, Sc, Al, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소이고, N은 Mg, Ti, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소이다. 상기 리튬 니켈 복합 산화물은 고비율의 니켈을 함유한 단결정 물질이며, 그 자체의 입자 분포가 집중되고 입자 크기가 비교적 크며, 높은 리튬이온 배터리 용량을 보장하는 동시에 물질의 순환 안정성을 더 보장한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물의 입도 Dv50은 약 8㎛ 내지 약 20㎛이다. 다른 일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물의 입도 Dv50은 약 12㎛ 내지 약 15㎛이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 Dv50은 약 3㎛ 내지 약 18㎛이다. 다른 일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 Dv50은 약 4㎛ 내지 약 10㎛이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 입도 Dv50은 약 2㎛ 내지 약 16㎛이다. 다른 일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 입도 Dv50은 약 3㎛ 내지 약 9㎛이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물 중 스트론튬의 몰 함량은 상기 리튬 니켈 복합 산화물 중 스트론튬의 몰 함량보다 크다. 리튬 코발트 산화물의 소결 온도는 리튬 니켈 복합 산화물의 소결 온도보다 높으며, 몰 함량이 높은 스트론튬은 결정립의 성장을 촉진시켜 미세 분말의 작용을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질 중의 상기 리튬 코발트 산화물와 상기 리튬 니켈 복합 산화물의 중량비는 약 4:6 내지 약 8:2이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 비표면적은 약 0.4m2/g 내지 약 0.8m2/g이다. 본 출원 실시예의 양극 물질의 비표면적은 양극이 일정한 압축밀도 및 레이트 성능을 유지할 수 있도록 함으로써 전기화학 장치의 순환 성능을 향상시킨다. 다른 일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 비표면적은 약 0.5m2/g 내지 약 0.6m2/g이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 물질의 입자는 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층은 B, Al, Zr, C 및 S 중 적어도 하나의 원소를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 본 출원의 양극 물질을 제조하는 방법은 하기 단계를 포함한다.
1. 리튬 코발트 산화물의 제조:
일정량의 산화코발트 전구체를 취하고, 이것을 리튬염, 도핑 원료(스트론튬 제외)와 매트릭스 이론 공연비에 따라 혼합한 후 1차 소결을 수행한다. 1차 소결 후, 1차 소결물을 스트론튬 도핑 원료와 매트릭스 이론 공연비에 따라 혼합하여 2차 소결을 수행하며, 여기에서 2차 소결의 온도는 약 850℃ 내지 약 950℃이고, 열처리 시간은 약 14 시간 내지 약 18시간이며, 2차 소결의 열처리 시간 내에 건조 기체를 붓는다. 2차 소결 후, 2차 소결물을 파쇄 및 분류하여 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
2. 리튬 니켈 복합 산화물의 제조
일정 비율의 니켈 코발트 망간 물질 전구체를 준비하고, 매트릭스 이론 공연비에 따라 이것을 리튬염, 도핑 원료(Sr 포함)와 혼합한 후 소결을 수행하며, 여기에서 소결 온도는 약 750℃ 내지 약 830℃이고 열처리 시간은 약 16시간 내지 약 20시간이다. 소결 후, 소결물을 파쇄 및 분류하여 리튬 니켈 코발트 망간 산화물을 수득한다.
3. 혼합
리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 코발트 망간 산화물을 일정 중량비에 따라 균일하게 혼합하여 양극 물질을 수득한다.
본 출원 실시예의 양극 물질을 제조하는 방법의 각 단계는 본 출원의 사상을 벗어나지 않고 구체적인 수요에 따라 본 발명이 속한 기술분야의 다른 통상적인 처리 방법을 선택 또는 치환할 수 있으며 이는 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 출원의 다른 일 양상에 따르면, 본 출원의 일부 실시예는 본 출원의 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치를 더 제공한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 전기화학 장치는 리튬이온 배터리이다. 상기 리튬이온 배터리는 음극, 분리막 및 양극을 포함하고, 분리막은 양극과 음극 사이에 설치되며, 여기에서 상기 양극은 상기 실시예 중의 양극 물질 및 양극 집전체를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극 집전체는 알루미늄 포일 또는 니켈 포일일 수 있고, 상기 음극 집전체는 구리 포일 또는 니켈 포일일 수 있으나, 본 기술분야의 통상적인 기타 양극 집전체 및 음극 집전체를 채택할 수 있으며 이는 제한되지 않는다.
일부 실시예에 있어서, 음극은 리튬(Li)을 흡수 및 방출할 수 있는 음극 물질(이하, "리튬(Li)을 흡수/방출할 수 있는 음극 물질"이라고도 칭함)을 포함한다. 리튬(Li)을 흡수/방출할 수 있는 음극 물질의 예로는 탄소 재료, 금속 화합물, 산화물, 황화물, 리튬의 질화물, 예를 들어 LiN3, 리튬 금속, 리튬과 함께 합금을 형성한 금속 및 폴리머 물질이 포함될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 양극과 상기 음극은 각각 독립적으로 접합제 및 도전제 중 적어도 하나를 더 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 접합제는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(vinylidenefluoride-hexafluoro propylene)의 공중합체, 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아크릴산염(polyacrylic acid salt), 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨(sodium carboxymethylcellulose), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐에테르(polyvinyl ether), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 및 폴리헥사플루오로프로필렌(polyhexafluoropropylene), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber) 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 도전제는 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 전도성 카본 블랙(carbon black), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 그래핀, 케첸 블랙(ketjen black) 중의 적어도 하나를 포함한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 실제 수요에 따라 본 기술분야의 통상의 접합제 및 도전제를 선택할 수 있으며 이는 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
일부 실시예에 있어서, 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리이미드(polyimide) 및 아라미드(aramid) 중 적어도 하나로부터 선택되나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 초고분자량 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 성분을 포함한다. 특히 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 단락을 방지하는 데 효과적이며, 차단 효과를 통해 리튬이온 배터리의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 리튬이온 배터리는 전해질을 더 포함하며, 상기 전해질은 겔 전해질, 고체 전해질 및 전해액 중 하나 이상일 수 있고, 전해액은 리튬염과 비수성 용매를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiB(C6H5) 4, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiSiF6, LiBOB 및 리튬 디플루오로보레이트(lithium difluoborate) 중 하나 이상으로부터 선택된다. 예를 들어, LiPF6은 높은 이온 전도성을 제공하고 순환 특성을 향상시킬 수 있기 때문에 리튬염으로 사용된다.
상기 비수성 용매는 카보네이트(carbonate) 화합물, 카르복실산 에스테르(carboxylic ester) 화합물, 에테르 화합물, 기타 유기 용매 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 카보네이트 화합물은 체인형 카보네이트 화합물, 고리형 카보네이트 화합물, 플루오르화 카보네이트 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 기타 유기 용매의 예로는 디메틸 술폭시드(dimethyl sulfoxide), 1,2-디옥솔란(1,2-dioxolane), 술포란(sulfolane), 메틸 술포란(methyl sulfolane), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 포름아미드(formamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 아세토니트릴(acetonitrile), 트리메틸 포스페이트(trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트(triethyl phosphate), 트리옥틸 포스페이트(trioctyl phosphate) 및 포스페이트(phosphate) 및 이들의 조합이 있다.
일부 실시예에 있어서, 비수성 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필 프로피오네이트(propyl propionate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
본 출원 실시예에서 양극, 음극, 분리막 및 리튬이온 배터리의 제조 방법에서, 본 출원의 사상을 벗어나지 않고 구체적인 수요에 따라 본 발명이 속한 기술분야의 적합한 임의의 통상적인 방법을 선택할 수 있으며 이는 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 전기화학 장치 제조 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 리튬이온 배터리의 제조 방법은, 상기 실시예에서 양극, 분리막 및 음극을 순서대로 감거나 절첩하거나 적층하여 전극 어셈블리로 만들고, 상기 전극 어셈블리는 예를 들어 알루미늄 플라스틱 막 내에 넣고 전해액을 주입하며, 이어서 진공 패키징, 정치, 화성, 정형 등의 공정을 수행하여 리튬이온 배터리를 수득하는 단계를 포함한다.
비록 상기에서 리튬이온 배터리를 예시로 들어 설명하였으나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 출원을 읽은 후 본 출원의 양극 물질을 다른 적합한 전기화학 장치에 사용하는 것을 용이하게 생각할 수 있다. 이러한 전기화학 장치는 전기화학 반응을 일으키는 임의 장치를 포함하고, 이의 구체적인 실례에는 모든 종류의 일차전지, 이차전지, 연료전지, 태양전지 또는 커패시터가 포함된다. 특히, 상기 전기화학 장치는 리튬 이차전지이며, 여기에는 리튬금속 이차전지, 리튬이온 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 또는 리튬이온 폴리머 이차전지가 포함된다.
본 출원의 일부 실시예는 전자 장치를 더 제공하며, 상기 전자 장치는 본 출원의 실시예의 전기화학 장치를 포함한다.
본 출원 실시예의 전자 장치는 특별히 제한되지 않으며, 종래 기술에서 공지된 임의 전자 장치에 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 본 출원의 전자 장치는 노트북 컴퓨터, 펜 입력식 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 전자책 플레이어, 휴대폰, 휴대용 팩스기, 휴대용 복사기, 휴대용 프린터, 헤드셋 타입 스테레오 헤드폰, 비디오 레코더, LCD TV, 휴대용 클리너, 휴대용 CD 플레이어, 미니 디스크, 트랜시버, 전자 노트북, 계산기, 메모리 카드, 휴대용 레코더, 라디오, 백업 전원 공급 장치, 모터, 자동차, 오토바이, 동력 보조 자전거, 자전거, 조명기구, 완구, 게임기, 시계, 전동 공구, 손전등, 카메라, 가정용 대형 축전지 및 리튬이온 커패시터 등을 포함할 수 있다.
구체적인 실시예
이하에서는 일부 구체적인 실시예와 비교예를 나열하였으며, 각각 그 양극 물질에 대하여 레이저 입도 분석을 수행하고 그 전기화학 장치(리튬이온 배터리)에 대하여 한계 압축밀도 테스트, 순환 성능 테스트 및 저장 팽창률 테스트를 수행하여 본 출원의 기술적 해결책을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
一. 테스트 방법
1.1 레이저 입도 분석:
레이저 입도 테스트는 입자 크기에 따라 레이저가 다른 강도의 산란을 일으키는 원리를 이용하여 입자 분포를 테스트하는 것이다. 입자 특성을 나타내는 주요 지표에는 Dn10, Dv10, Dv50, Dv90, Dv99 등이 있으며, 여기에서 Dv50은 입도라고 불리며, 상기 물질이 부피 기준의 입자 분포에서 작은 입경부터 계산하여 부피 누적 50%에 도달할 때의 입경을 의미한다. Dn10은 상기 물질이 수량 기준의 입자 분포에서 작은 입경부터 계산하여 수량 누적 10%에 도달할 때의 입경을 의미한다. 본 출원의 실시예 및 비교예는 Mastersizer 2000 레이저 입도 분포 시험기를 채택하여 샘플 입자의 입도를 분석하였다. 양극 물질의 샘플을 100mL의 분산제(탈이온수)에 분산시키며 차광도는 8% 내지 12%에 도달하도록 한다. 이어서 40KHz 및 180W의 초음파 강도 하에서 5분 동안 초음파 처리한다. 초음파 처리 후, 샘플에 대하여 레이저 입도 분포 분석을 수행하여 입도 분포 데이터를 획득한다.
1.2 한계 압축밀도 테스트:
하기 실시예 및 비교예의 리튬이온 배터리를 분해한 후 양극을 꺼내고, 양극을 복굴절 불투광 상태로 가압될 때 대응하는 자극편 압축밀도를 기록한다. 복굴절 불투광의 조건은 테스트할 양극을 백열등 광원에 초점을 맞추고, 눈과 광원의 직선과 자극편이 90도로 접히도록 하여 어떠한 광점도 보이지 않게 하는 것이다.
1.3 순환 성능 테스트:
하기 실시예 및 비교예의 리튬이온 배터리를 45℃±2℃의 인큐베이터에서 2시간 동안 정치시킨 다음, 1.5C 정전류로 4.25V까지 충전한 후 4.25V 정전압으로 0.02C까지 충전하여 15분간 정치하고 다시 4.0C 정전류로 2.8V까지 방전하며, 이를 1회 충방전 순환 과정으로 하여 리튬이온 배터리 최초 순환의 방전 용량을 기록한다. 그 후 상기 방법에 따라 500회의 충반전 순환 과정을 반복하여 500회 순환 후의 방전 용량을 기록한다.
각 군으로부터 4개의 리튬이온 배터리를 취하여 테스트하고, 리튬이온 배터리의 용량 유지율의 평균값을 계산한다.
리튬이온 배터리 500회 순환의 용량 유지율=500번째 순환의 방전 용량(mAh)/최초 순환 후의 방전 용량(mAh)Х100%
1.4 저장 팽창률 테스트:
하기 실시예 및 비교예의 리튬이온 배터리를 25℃±2℃의 인큐베이터에서 2시간 동안 정치시킨 다음 1.5C 정전류로 4.25V까지 충전한 후 4.25V 정전압으로 0.05C까지 충전하고, 이어서 리튬이온 배터리를 85℃±2℃의 인큐베이터에서 12시간 보관하며, 고온 저장 후 리튬이온 배터리의 고온 저장 팽창률을 계산한다.
고온 저장 팽창률=(고온 저장 후 리튬이온 배터리의 두께/깨끗한(fresh) 리튬이온 배터리의 두께-1)Х100%
二. 제조 방법
2.1 양극의 제조
하기 실시예와 비교예의 양극 물질과 아세틸렌 블랙, 폴리비닐리덴플루오라이드를 94:3:3의 중량비로 N-메틸피롤리돈(NMP) 용액에 용해시켜 양극 슬러리를 형성한다. 알루미늄 포일을 양극 집전체로 채택하고 양극 슬러리를 양극 집전체 상에 코팅하며 건조, 냉간 압착 및 절단 공정을 거쳐 양극을 수득한다.
2.2 음극 자극편의 제조
인공 흑연, 아세틸렌 블랙, 스티렌-부타디엔 고무 및 카르복시메틸 셀룰로오스를 96:1:1.5:1.5의 중량비로 탈이온수에 용해시켜 음극 슬러리를 형성한다. 구리 포일을 음극 집전체로 채택하고 음극 슬러리를 음극 집전체 상에 코팅하며 건조, 냉간 압착 및 절단 공정을 거쳐 음극을 수득한다.
2.3 분리막의 제조
폴리비닐리덴플루오라이드를 물에 용해시키고, 기계적 교반을 통해 균일한 슬러리를 형성하고, 슬러리를 양면이 모두 세라믹 코팅층으로 코팅된 다공성 기재(폴리에틸렌)의 양측 표면 상에 도포하여 건조시켜 분라막을 형성한다.
2.4 전해액의 제조
수분 함량이 10ppm 미만인 환경에서 리튬 헥사플루오로포스페이트(lithium hexafluorophosphate)와 비수성 유기 용매(에틸렌 카보네이트(EC):디에틸 카보네이트(DEC):프로필렌 카보네이트(PC):프로필 프로피오네이트(propyl propionate, PP):비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate, VC)=20:30:20:28:2, 중량비)를 8:92의 중량비로 배합하여 전해액을 형성한다.
2.5 리튬이온 배터리의 제조
상기 양극, 상기 분리막과 상기 음극을 순서대로 적층하여 분리막을 양극과 음극 사이에 위치시켜 분리 효과를 일으킨 다음 전극 어셈블리로 권취한다. 이어서, 상기 전극 어셈블리를 알루미늄 플라스틱막 포장백에 넣고 80℃ 하에서 수분을 제거하여 건식 전극 어셈블리를 수득한다. 이어서, 상기 전해액을 건식 전극 어셈블리에 주입하고, 진공 패키징, 정치, 화성 및 정형 등 공정을 거쳐 하기 각 실시예와 비교예의 리튬이온 배터리 제조를 완료한다.
실시예 1
Dv50이 14㎛이고 Span(Span=(Dv90-Dv10)/Dv50)이 1.2인 Co3O4 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.93Mg0.02Sr0.05O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 550℃에서 1차 소결을 수행하고 열처리 시간은 12시간이며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각된다. 1차 소결 후 수득한 물질을 Sr(OH)2·8H2O와 LiCo0.93Mg0.02Sr0.05O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 900℃에서 2차 소결을 수행하며 열처리 시간은 15시간이고 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
Dv50이 4㎛이고 Span이 1.2인 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, Al2O3, Sr(OH)2·8H2O와 LiNi0.5Co0.2Mn0.24Al0.02Sr0.04O2의 비율에 따라 혼합하고, 혼합물을 780℃에서 18시간 동안 하소(calcination)하며 파쇄 처리를 거쳐 리튬 니켈 복합 산화물을 수득한다.
리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물을 7:3의 중량비로 균일하게 혼합한 후 양극 물질을 수득한다.
실시예 2
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 2에서는 리튬 코발트 산화물의 제조 과정에 있어서, Dv50이 14㎛이고 Span이 1.4인 Co3O4 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.96Mg0.02Sr0.02O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 560℃에서 1차 소결을 수행하고 열처리 시간은 14시간이며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각된다는 것이다. 1차 소결 후 수득한 물질을 Sr(OH)2·8H2O와 LiCo0.96Mg0.02Sr0.02O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 950℃에서 2차 소결을 수행하며 열처리 시간은 17시간이고 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
실시예 3
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 3에서는 리튬 코발트 산화물의 제조 과정에 있어서, Dv50이 14㎛이고 Span이 1.3인 Co3O4 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.95Mg0.02Sr0.03O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 550℃에서 1차 소결을 수행하고 열처리 시간은 13시간이며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각된다는 것이다. 1차 소결 후 수득한 물질을 Sr(OH)2·8H2O와 LiCo0.95Mg0.02Sr0.03O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 920℃에서 2차 소결을 수행하며 열처리 시간은 16시간이고 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
실시예 4
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 4에서는 리튬 코발트 산화물의 제조 과정에 있어서, Dv50이 14㎛이고 Span이 1.1인 Co3O4 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.92Mg0.02Sr0.06O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 520℃에서 1차 소결을 수행하고 열처리 시간은 12시간이며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각된다는 것이다. 1차 소결 후 수득한 물질을 Sr(OH)2·8H2O와 LiCo0.92Mg0.02Sr0.06O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 870℃에서 2차 소결을 수행하며 열처리 시간은 14시간이고 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
실시예 5
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 5에서는 리튬 니켈 복합 산화물의 제조 과정에 있어서, Dv50이 4㎛이고 Span이 1.4인 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, Al2O3, Sr(OH)2·8H2O와 LiNi0.5Co0.2Mn0.26Al0.02Sr0.02O2의 비율에 따라 혼합하고, 혼합물을 820℃에서 20시간 동안 하소하며 파쇄 처리를 거쳐 리튬 니켈 복합 산화물을 수득하는 것이다.
실시예 6
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 6에서는 리튬 니켈 복합 산화물의 제조 과정에 있어서, Dv50이 4㎛이고 Span이 1.0인 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 전구체를 선택하여 취하고, 이를 LiOH, Al2O3, Sr(OH)2·8H2O와 LiNi0.5Co0.2Mn0.23Al0.02Sr0.05O2의 비율에 따라 혼합하고, 혼합물을 760℃에서 16시간 동안 하소하며 파쇄 처리를 거쳐 리튬 니켈 복합 산화물을 수득하는 것이다.
실시예 7
제조 방법은 실시예 7에서 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 질량비가 8:2로 변경된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 8
제조 방법은 실시예 8에서 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 질량비가 6:4로 변경된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 9
제조 방법은 실시예 9에서 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 질량비가 5:5로 변경된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 10
제조 방법은 실시예 10에서 리튬 코발트 산화물과 리튬 니켈 복합 산화물의 질량비가 4:6으로 변경된다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 11
실시예 1의 제조 방법과 동일하나, 다른 점은 실시예 11에서는 양극 물질을 수득한 후, 양극 물질을 붕산(H3BO3)과 균일하게 혼합하고 400℃에서 4시간 동안 소결을 수행하여 붕소를 코팅하며, 여기에서 붕소의 몰 백분율 함량은 0.3%이다.
비교예 1
Co3O4 전구체를 취하여 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.98Mg0.02O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 600℃에서 10시간 동안 소결을 수행한 후 1000℃까지 승온하여 15시간 하소하며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각하며, 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다.
Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 전구체를 취하여 이를 LiOH, Al2O3, MgO와 LiNi0.5Co0.2Mn0.28Mg0.02O2의 비율에 따라 혼합하고, 혼합물을 850℃에서 16시간 동안 하소하며, 파쇄 처리를 거쳐 리튬 니켈 복합 산화물을 수득한다.
양자를 동일한 비율로 혼합하여 양극 물질을 수득한다.
비교예 2
Co3O4 전구체를 취하여 이를 LiOH, MgO와 LiCo0.98Mg0.02O2의 이론 공연비에 따라 혼합하고, 혼합물을 600℃에서 10시간 동안 소결을 수행한 후 1000℃까지 승온하여 15시간 하소하며, 열처리 과정에서 연속적으로 건조 공기를 붓고, 열처리가 완료된 후에는 반응로와 함께 실온으로 냉각하며, 파쇄 처리를 거쳐 리튬 코발트 산화물을 수득한다. 리튬 코발트 산화물을 양극 물질로 사용한다.
비교예 3
Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 전구체를 취하여 이를 LiOH, Al2O3, MgO와 LiNi0.5Co0.2Mn0.28Mg0.02O2의 비율에 따라 혼합하고, 혼합물을 850℃에서 16시간 동안 하소하며, 파쇄 처리를 거쳐 리튬 니켈 복합 산화물을 수득한다. 리튬 니켈 복합 산화물을 양극 물질로 사용한다.
상기 실시예 및 비교예의 양극 물질에 대해 레이저 입도 테스트를 수행하고 테스트 결과를 기록한다. 이어서 깨끗한(fresh) 양극 자극편을 제조하고 그 두께, 폭, 길이 및 중량을 측정한다. 그 후 리튬이온 배터리에 대해 한계 압축밀도 테스트, 순환 성능 테스트 및 저장 팽창률 테스트를 실시하여 테스트 결과를 기록한다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 3의 양극 물질의 통계값 및 레이저 입도 테스트의 결과는 표 1과 같다.
표 1
Figure pct00001
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 3의 리튬이온 배터리가 한계 압축밀도 테스트, 순환 성능 테스트 및 고온 저장 팽창률 테스트를 통과한 테스트 결과는 표 2와 같다.
표 2
Figure pct00002
표 1에 도시된 바와 같이, 본 출원 실시예 1 내지 6에서 리튬 코발트 산화물 또는 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 분포를 높게 조정함으로써, 양극 물질이 레이저 입도 테스트를 통과한 후 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율 및 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율을 제어할 수 있다. 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 리튬 코발트 산화물의 입도 분포와 정적 상관관계를 나타내고, 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 분포와 정적 상관관계를 나타낸다. 본 출원 실시예의 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율 및 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율 범위 내에서는, 미세 분말의 존재를 효과적으로 감소시키고 한계 압축밀도를 향상시킬 수 있다. 리튬 코발트 산화물 또는 리튬 니켈 복합 산화물의 비율을 조정함으로써, 양극 물질이 레이저 입도 테스트를 통과한 후 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율 및 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율도 조정할 수 있다.
표 1과 표 2에서 알 수 있듯이, 비교예 1 내지 3에 비해 본 출원 실시예 1 내지 11에서 본 출원 양극 물질을 갖는 리튬이온 배터리는 순환 성능 및 저장 성능이 현저하게 개선되었다. 구체적으로 비교예 1 내지 3과 실시예 1 내지 11의 비교에서 알 수 있듯이, 본 출원 양극 물질을 가진 양극의 한계 압축밀도는 모두 4.05g/cm3 이상이며, 순환 테스트에서 모두 93% 이상의 순환 유지율을 효과적으로 유지할 수 있었고, 저장 팽창률 테스트에서 고온 팽창률이 모두 현저하게 낮아졌다. 이는 본 출원의 양극 물질이 그 특정 입도 분포를 통해 양극의 압축밀도를 효과적으로 향상시키고, 리튬이온 배터리의 순환 성능을 개선하며, 고온 저장 하에서 양극 물질의 가스 발생을 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
또한 실시예 11로부터 코팅층이 있는 양극 물질은 순환 성능이 더욱 우수하고 고온 저장 팽창률이 더욱 낮은 것을 알 수 있다. 코팅층은 양극 물질 표면과 전해액의 접촉을 적절히 격리시킬 수 있고, 양극 물질 표면과 전해액의 부반응을 억제함으로써 양극 물질의 표면 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 실시예 및 비교예의 비교를 통해, 본 출원의 양극 물질은 리튬 코발트 산화물 및 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 분포를 제어함으로써 전기화학 장치의 압축밀도 및 순환 성능이 상당히 개선될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있다. 동시에, 본 출원의 양극 물질은 리튬 코발트 산화물 및 리튬 니켈 복합 산화물에 스트론튬을 도핑함으로써, 소결 과정 중의 소결 온도를 낮추어 양극 물질 중 미세 분말의 함량을 최소화하고, 그 전기화학 장치 중 양극의 미세 입자가 대립자 사이의 갭을 효과적으로 메울 수 있도록 함으로써, 고온에서 양극 물질과 전해액의 빠른 반응에 의해 생성되는 기체를 감소시키고 전기화학 장치의 고온 안정성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 출원의 양극 물질로 제조된 양극은 매우 높은 에너지 밀도 및 순환 안정성을 갖는다.
명세서 전체에서 "일부 실시예", "부분 실시예", "일 실시예", "다른 예시", "일 예시", "구체적인 예시" 또는 "부분 예시"의 인용이 나타내는 의미는, 본 출원에서 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 상기 실시예 또는 예시에서 설명된 특정한 특징, 구조, 물질 또는 특성이 포함된다는 것이다. 따라서 명세서 전체 중의 각 부분에 있는 설명에서, 예를 들어 "일부 실시예에 있어서", "실시예에 있어서", "일 실시예에 있어서", "다른 예시에 있어서", "일 예시에 있어서", "특정 예시에 있어서" 또는 "예시에서"는 반드시 본 출원 중의 동일한 실시예 또는 예시를 인용하는 것은 아니다. 또한 본원에서 특정한 특징, 구조, 물질 또는 특성은 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
설명적인 실시예를 도시 및 설명하였으나, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자는 상기 실시예가 본 출원을 제한하는 것으로 해석하여서는 안 되며, 본 출원의 사상, 원리 및 범위를 벗어나지 않는 선에서 실시예에 대하여 변경, 대체 및 수정을 진행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (11)

  1. 양극 물질에 있어서,
    리튬 코발트 산화물; 및
    리튬 니켈 복합 산화물을 포함하고,
    상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선은,
    상기 양극 물질 입자의 부피 분포 곡선에 제1 피크 및 제2 피크가 포함되고, 상기 제1 피크의 입도값은 상기 제2 피크의 입도값보다 크고, 여기에서 상기 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율은 1mm-1 내지 4mm-1이고, 상기 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율은 6mm-1 내지 10mm-1인 조건을 충족시키는 양극 물질.
  2. 제1항에 있어서,
    스트론튬을 더 포함하고, 상기 양극 물질 중 스트론튬의 중량은 상기 양극 물질의 총 중량을 기준으로 1% 내지 6%인 양극 물질.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리튬 코발트 산화물은 일반식 LixCoyM1zSraO2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나이며, 여기에서 0.95≤x≤1.05, 0.9≤y<1, 0≤z≤0.1, 0.02≤a≤0.1, y+z+a=1이고, M1은 Sc, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Al, Mg, Ti, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소이고,
    상기 리튬 니켈 복합 산화물은 일반식 LiuNivM2wNbSrcO2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나이며, 여기에서 0.95≤u≤1.05, 0.3≤v<1, 0<w≤0.5, 0≤b≤0.1, 0.01≤c≤0.04, v+w+b+c=1이고, M2는 Co, Mn, Al, Sc, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소이고, N은 Mg, Ti, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소인 양극 물질.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 리튬 코발트 산화물 중 스트론튬의 몰 함량이 리튬 니켈 복합 산화물 중 스트론튬의 몰 함량보다 큰 양극 물질.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리튬 코발트 산화물의 입도 Dv50이 8㎛ 내지 20㎛이고, 상기 리튬 니켈 복합 산화물의 입도 Dv50이 3㎛ 내지 18㎛인 양극 물질.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피크와 상기 제2 피크 사이 마루골의 골값과 상기 제2 피크의 마루값의 비율이 0.1 내지 0.9인 양극 물질.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피크의 마루값과 제1 피크의 반값폭의 비율이 2mm-1 내지 3mm-1이고, 상기 제2 피크의 마루값과 제2 피크의 반값폭의 비율이 7mm-1 내지 9mm-1인 양극 물질.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 물질의 비표면적이 0.4m2/g 내지 0.8m2/g인 양극 물질.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 물질은 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층은 B, Al, Zr, C 및 S 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 양극 물질.
  10. 전기화학 장치에 있어서,
    음극;
    분리막; 및
    양극을 포함하고,
    여기에서 상기 양극은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 양극 물질을 포함하는 전기화학 장치.
  11. 제10항에 따른 전기화학 장치를 포함하는 전자 장치.
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