KR20220116274A - 양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리 - Google Patents

양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리 Download PDF

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웨이준 지앙
밍주 쑨
신페이 쉬
쩌타오 스
지아리 마
펑페이 왕
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Abstract

본 개시는 양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리를 제공한다. 상기 양극재료는 코어쉘구조이고, 코어층은 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 포함하고, 쉘층은 LiAlO2 및 LiFePO4을 포함한다. 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 표면에 LiAlO2 및 LiFePO4을 피복하여, 무코발트 단결정 층형 양극재료의 전기 전도성을 향상시킴으로써, 재료의 용량, 율속성 및 순환성을 향상시킨다.

Description

양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리
본 개시는 배터리의 기술분야에 관한 것이며, 예를 들면 양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리에 관한 것이다.
현재 새로운 에너지 자동차 분야에서 리튬 이온 동력 배터리에 대한 안전성능, 순환성능, 단가와 같은 요구가 날따라 엄격해지고 있다. 하지만 양극재료의 단가는 동력 배터리 총 단가의 30~40%를 차지하기에, 동력 배터리의 단가를 낮추려면, 양극재료의 단가를 낮춰야 한다.
NCM에서 코발트 원소의 가격파동은 배터리의 단가 제어를 제한하고, 코발트 금속의 가격이 매우 비싸고, 환경오염을 쉽게 초래하기 때문에, 삼원계 양극재료의 코발트 함량을 낮추거나, 재료에 코발트가 함유되지 않도록 해야만, 생산 단가를 낮출 수 있다.
하지만, 단순한 무코발트 단결정 재료는 전기 전도성이 나쁘고, 이온 전기 전도성은 배터리의 충전 및 방전 과정에서 리튬이온의 삽입과 이동의 속도를 제한함으로써, 재료 용량의 역할에 불리하게 되어, 재료의 율속성능(rate capability)에 영향을 미친다. 또한 순환의 진행에 따라 배터리의 내부저항이 증가되어 배터리가 쉽게 발열함으로써, 사용에 있어서 아주 큰 안전상의 위험이 존재한다.
CN109686970A에서는 무코발트 리튬 리치(lithium-rich) 삼원계 양극재료 NMA 및 그 제조방법을 개시하였다. 상기 무코발트 리튬 리치(lithium-rich) 삼원계 양극재료 NMA의 화학식은 Li1+PNi1-x-y-zMnxAlyMzO2이고, 이의 전구체 화학식은 Ni1-x-y-zMnxAlyMz(OH)2이며, 여기서 0.03<P<0.3, 0.1<X<0.6, 0.01<Y<0.1, 0.01<Z<0.3이며, M은 Ce3+, Ti4+, Zr4+, Mg2+ 중의 1종 또는 2종 이상이며; 상기 전구체는 나노 편상 응집 입자(Nano flake agglomerated particles)이며, 상기 나노 편상 전구체의 두께는 30~50나노미터이다. 하지만, 상기 방법으로 얻은 양극재료의 전기화학적 성능은 비교적 나쁘다.
CN103943844B에서는 무코발트 리튬 리치(lithium-rich) 망간 양극재료 및 이의 제조방법 및 응용을 개시하였으며, 상기 양극재료의 화학식은 Li1+xNiyMn0.8-yO2(0<x<1/3, 0<y<0.8)이다. 양극재료의 제조과정: 졸-겔법을 사용하여 에탄올 또는 탈이온수 용매에서 전구체를 제조하고, 저온 예비소결, 볼밀링을 거친 후, 다시 고온 고상 소결을 거쳐, 제조하려는 양극재료를 얻는다. 하지만, 상기 방법으로 얻은 양극재료의 전기화학적 성능은 비교적 나쁘다.
따라서, 본 분야에서는 우수한 전기화학적 성능을 구비하고, 단가가 비교적 낮으며, 제조방법이 간단하고 산업화 생산이 가능한 신형 무코발트 재료를 개발하는 것을 필요로 한다.
본 개시에서는 양극재료, 이의 제조방법 및 리튬 이온 배터리를 제공한다.
본 개시는 일 실시예에서 양극재료를 제공하며, 상기 양극재료는 코어쉘구조이고, 코어층은 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 포함하고, 쉘층은 LiAlO2 및 LiFePO4을 포함한다.
본 개시에서 제공된 일 실시예에서, 양극재료는 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 표면에 LiAlO2 및 LiFePO4을 피복하여, 무코발트 단결정 층형 양극재료의 전기 전도성을 향상시킴으로써, 재료의 용량, 율속성능 및 순환성능을 향상시킨다. 쉘층은 반드시 동시에 LiAlO2 및 LiFePO4를 포함해야만 우수한 전기화학적 성능에 도달할 수 있는바, 만약 쉘층에 LiAlO2만 존재할 경우, 재료 안정성이 현저히 향상될 수 없으며; 만약 쉘층에 LiFePO4만 존재할 경우, 재료의 순환성능이 현저히 향상될 수 없다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 98.5~99.9wt%이며, 예를 들어 98.6wt%, 98.8wt%, 99.0wt%, 99.2wt%, 99.4wt%, 99.5wt% 또는 99.8wt% 등이다.
일 실시예에서, 상기 LiAlO2의 함량은 0.05~0.5wt%이며, 예를 들어 0.1wt%, 0.15wt%, 0.2wt%, 0.25wt%, 0.3wt%, 0.35wt%, 0.4wt%, 0.45wt% 또는 0.48wt% 등이다.
본 개시에서 제공된 일 실시예에서, 양극재료 중 LiAlO2의 함량은 0.05~0.5wt%이며, LiAlO2의 함량이 너무 많으면, 얻은 양극재료의 용량이 비교적 적어지게 되며; LiAlO2의 함량이 너무 적으면, 쉘층의 피복이 균일하지 못하게 된다.
일 실시예에서, 상기 LiFePO4의 함량은 0.05~1wt%이며, 예를 들어 0.08wt%, 0.1wt%, 0.15wt%, 0.2wt%, 0.25wt%, 0.3wt%, 0.35wt%, 0.4wt%, 0.45wt%, 0.5wt%, 0.55wt%, 0.6wt%, 0.65wt%, 0.7wt%, 0.75wt%, 0.8wt%, 0.85wt%, 0.9wt% 또는 0.95wt% 등이다.
본 개시에서 제공된 일 실시예에서, 양극재료 중 LiFePO4의 함량은 0.05~1wt%이며, LiFePO4의 함량이 너무 많으면, 양극재료의 용량이 감소되며; LiFePO4의 함량이 너무 적으면, 균일하게 피복될 수 없기 때문에 양극재료의 일부분이 여전히 전해액과 직접적으로 접촉되어 양극재료의 전기화학적 성능에 영향을 미친다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질은 LiNixMnyO2이되, 0.45≤x≤0.95이며, 예를 들어 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.68, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.88 또는 0.9 등이며; 0.05≤y≤0.55이고, 예를 들어 0.1, 0.12, 0.15, 0.18, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.38, 0.4, 0.45, 0.48 또는 0.5 등이다.
본 개시는 일 실시예에서 양극재료의 제조방법을 제공하며, 상기 방법은 아래와 같은 단계를 포함한다:
무코발트 단결정 양극 활성 물질, 리튬염, 알루미늄 함유 재료 및 FePO4를 혼합하고, 가소하여 양극재료를 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 제조방법은 리튬염 및 무코발트 단결정 양극 활성 물질 전구체를 혼합하고, 소결하여 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질 전구체는 NixMny(OH)2이되, 0.45≤x≤0.95이며, 예를 들어 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.68, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.88 또는 0.9 등이며; 0.05≤y≤0.55이고, 예를 들어 0.1, 0.12, 0.15, 0.18, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.38, 0.4, 0.45, 0.48 또는 0.5 등이다.
일 실시예에서, 상기 리튬염은 LiOH 및/또는 Li2CO3을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 소결의 온도는 800~1000℃이며, 예를 들어 820℃, 850℃, 880℃, 900℃, 920℃, 950℃ 또는 980℃ 등이다.
본 개시에서 제공된 일 실시예에서, 소결의 온도는 800~1000℃이며, 소결의 온도가 너무 낮으면, 재료 결정 구조가 완전하지 못하며; 소결의 온도가 너무 높으면, 재료의 입경이 너무 크기 때문에, 용량이 감소된다.
일 실시예에서, 상기 소결의 시간은 10~20h이며, 예를 들어 11h, 12h, 13h, 14h, 15h, 16h, 17h, 18h 또는 19h 등이다.
일 실시예에서, 상기 소결의 분위기는 공기 분위기 또는 O2분위기다.
일 실시예에서, 상기 소결 이후에, 얻은 생성물을 파쇄시키는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 파쇄 후의 물질을 300~400메쉬, 예를 들어 300메쉬, 310메쉬, 320메쉬, 330메쉬, 340메쉬, 350메쉬, 360메쉬, 370메쉬, 380메쉬, 390메쉬 또는 400메쉬 등 스크린에 통과시킨다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 잔여 염기 함량은 ≤0.5wt%이며, 예를 들어 0.05wt%, 0.08wt%, 0.1wt%, 0.12wt%, 0.15wt%, 0.18wt%, 0.2wt%, 0.22wt%, 0.25wt%, 0.28wt%, 0.3wt%, 0.35wt%, 0.4wt% 또는 0.45wt% 등이다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 pH값은 ≤12이며, 예를 들어 7, 8, 9, 10, 11 또는 12 등이다.
일 실시예에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 비표면적은 ≤2m2/g이며, 예를 들어 0.5m2/g, 0.6m2/g, 0.8m2/g, 1m2/g, 1.2m2/g, 1.4m2/g, 1.5m2/g, 1.6m2/g, 1.7m2/g 또는 1.8m2/g 등이다.
일 실시예에서, 상기 알루미늄 함유 재료는 Al2O3 및/또는 Al(OH)3이다.
일 실시예에서, 상기 혼합은 교반 혼합이다.
일 실시예에서, 교반 속도는 900~1000rpm이며, 예를 들어 910rpm, 920rpm, 930rpm, 940rpm, 950rpm, 960rpm, 970rpm, 980rpm 또는 990rpm 등이다.
일 실시예에서, 상기 혼합 시간은 5~20min이며, 예를 들어 6min, 7min, 8min, 9min, 10min, 11min, 12min, 13min, 14min, 15min, 16min, 17min, 18min, 19min 또는 20min 등이다.
일 실시예에서, 상기 가소의 온도는 400~700℃이며, 예를 들어 450℃, 500℃, 550℃, 600℃ 또는 650℃ 이다.
본 개시에서 제공된 실시예에서, 가소의 온도는 400~700℃이되, 가소의 온도가 너무 낮으면, 본체 재료와 피복 재료 사이의 결합력이 비교적 약해지므로 피복 재료가 쉽게 탈락되며; 가소의 온도가 너무 높으면, 피복 재료가 본체 재료(무코발트 단결정 양극 활성 물질)에 쉽게 진입되어 피복 작용을 일으키지 못한다.
일 실시예에서, 상기 가소의 시간은 5~8h이며, 예를 들어 5.2h, 5.5h, 5.8h, 6h, 6.2h, 6.5h, 6.8h, 7h, 7.2h, 7.5h 또는 7.8h 등이다.
일 실시예에서, 상기 가소 이후에는, 생성물을 300~400메쉬로 체가름하는 과정을 더 포함하는바, 예를 들어 상기 스크린은 300메쉬, 310메쉬, 320메쉬, 330메쉬, 340메쉬, 350메쉬, 360메쉬, 370메쉬, 380메쉬, 390메쉬 또는 400메쉬 등이다.
일 실시예에서, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다:
(1) 리튬염 및 무코발트 양극 활성 물질 전구체를 5~15min 동안 교반 혼합하되, 교반의 회전속도는 800~900rpm이며;
(2) 공기 또는 O2분위기에서, 단계 (1)에서 얻은 생성물을 800~1000℃에서 10~20h 동안 소결하며, 소결하여 얻은 생성물을 더블 롤러 파쇄(double-roller crush) 및 기류 분쇄시키고, 분쇄 후의 물질을 300~400메쉬인 스크린을 통과시켜 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻으며;
(3) 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, 리튬염, 알루미늄 함유 재료 및 FePO4를 5~20min 동안 교반 혼합하되, 교반 속도는 900~1000rpm이며, 400~700℃에서 5~8h 동안 가소하고, 300~400메쉬로 체가름하여, 양극재료를 얻는다.
상기 양극재료에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 98.5~99.9wt%이고, 상기 LiAlO2의 함량은 0.05~0.5wt%이며, 상기 LiFePO4의 함량은 0.05~1wt%이다.
본 개시는 일 실시예에서 리튬 이온 배터리를 제공하며, 상기 리튬 이온 배터리는 일 실시예에 따른 양극재료를 포함한다.
첨부도면은 본 개시의 기술방안에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 사용되며, 명세서의 일부분으로 구성된다. 첨부도면은 본 출원의 실시예와 함께 본 개시의 기술방안을 해석하는데 사용되되, 본 개시의 기술방안에 대한 한정으로 구성되는 것은 아니다.
도 1-도 2는 본 개시의 일 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료의 SEM도이며;
도 3-도 4는 본 개시의 일 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 SEM도이며;
도 5는 본 개시의 일 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 최초 충방전 곡선 비교도이며;
도 6은 본 개시의 일 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 순환 성능 비교도이며;
도 7은 본 개시의 일 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 유속성능 비교도이다.
아래, 첨부도면을 결합하고 구체적인 실시방식을 통해 추가적으로 본 개시의 기술방안에 대해 설명한다.
실시예 1
양극재료의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:
(1) LiOH 및 무코발트 양극 활성 물질 전구체 Ni0.75Mn0.25(OH)2를 10min 동안 교반 혼합하되, 교반의 회전 속도는 900rpm이며, 무코발트 양극 활성 물질 전구체 중 금속원소의 총 몰량 대비 상기 LiOH 중 Li원소의 몰량 비율은 1.05이며;
(2) 공기 분위기에서, 단계 (1)에서 얻은 생성물을 900℃에서 15h 동안 소결하며, 소결하여 얻은 생성물을 더블 롤러 파쇄(double-roller crush) 및 기류 분쇄시키고, 분쇄 후의 물질을 400메쉬 스크린을 통과시켜 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻으며;
(3) 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4를 10min 동안 교반 혼합하며, 교반 속도는 1000rpm이고, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4의 질량비는 99.2:0.18:0.23:0.48이다. 그리고 600℃에서 6h 동안 가소하고, 400메쉬로 체가름하여 양극재료를 얻는다.
본 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료에서, 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 99.2wt%이고, LiAlO2의 함량은 0.3wt%이며, LiFePO4의 함량은 0.5wt%이다.
도 1-도 2는 본 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료의 SEM도이며, 도면으로부터 볼 수 있다시피, 본 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료의 입자도 균일성이 비교적 높다.
실시예 2
양극재료의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:
(1) LiOH 및 무코발트 양극 활성 물질 전구체 Ni0.75Mn0.25(OH)2를 15min 동안 교반 혼합하되, 교반의 회전 속도는 800rpm이며, 무코발트 양극 활성 물질 전구체 중 금속원소의 총 몰량 대비 상기 LiOH 중 Li원소의 몰량 비율은 1.05이며;
(2) 공기 분위기에서, 단계 (1)에서 얻은 생성물을 1000℃에서 10h 동안 소결하며, 소결하여 얻은 생성물을 더블 롤러 파쇄(double-roller crush) 및 기류 분쇄시키고, 분쇄 후의 물질을 300메쉬 스크린을 통과시켜 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻으며;
(3) 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4를 5min 동안 교반 혼합하며, 교반 속도는 1000rpm이고, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4의 질량비는 98.8:0.27:0.38:0.58이다. 그리고 700℃에서 5h 동안 가소하고, 300메쉬로 체가름하여 양극재료를 얻는다.
본 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료에서, 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 98.8wt%이고, LiAlO2의 함량은 0.5wt%이며, LiFePO4의 함량은 0.7wt%이다.
실시예 3
양극재료의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:
(1) LiOH 및 무코발트 양극 활성 물질 전구체 Ni0.75Mn0.25(OH)2를 5min 동안 교반 혼합하되, 교반의 회전 속도는 900rpm이며, 무코발트 양극 활성 물질 전구체 중 금속원소의 총 몰량 대비 상기 LiOH 중 Li원소의 몰량 비율은 1.05이며;
(2) O2분위기에서, 단계 (1)에서 얻은 생성물을 800℃에서 20h 동안 소결하며, 소결하여 얻은 생성물을 더블 롤러 파쇄(double-roller crush) 및 기류 분쇄시키고, 분쇄 후의 물질을 300메쉬 스크린을 통과시켜 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻으며;
(3) 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4를 20min 동안 교반 혼합하며, 교반 속도는 900rpm이고, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, LiOH, Al2O3 및 FePO4의 질량비는 99.6:0.09:0.12:0.24이다. 그리고 400℃에서 8h 동안 가소하고, 300메쉬로 체가름하여 양극재료를 얻는다.
본 실시예에서 제조하여 얻은 양극재료에서, 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 99.6wt%이고, LiAlO2의 함량은 0.15wt%이며, LiFePO4의 함량은 0.25wt%이다.
실시예 4
실시예 4와 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에서의 Al2O3 및 FePO4의 첨가량를 변화시킴으로써, 획득한 양극재료에서 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량이 99.2wt%이고, LiAlO2의 함량이 0.05wt%이며, LiFePO4의 함량이 0.75wt%으로 되도록 하는 것이다.
실시예 5
실시예 5와 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에서의 Al2O3 및 FePO4의 첨가량를 변화시킴으로써, 획득한 양극재료에서 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량이 99.2wt%이고, LiAlO2의 함량이 0.5wt%이며, LiFePO4의 함량이 0.3wt%으로 되도록 하는 것이다.
실시예 6
실시예 6과 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에서의 Al2O3 및 FePO4의 첨가량를 변화시킴으로써, 획득한 양극재료에서 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량이 99.2wt%이고, LiAlO2의 함량이 0.02wt%이며, LiFePO4의 함량이 0.78wt%으로 되도록 하는 것이다.
실시예 7
실시예 7과 실시예 1의 구별점은 단계 (3)에서의 Al2O3 및 FePO4의 첨가량를 변화시킴으로써, 획득한 양극재료에서 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량이 99.2wt%이고, LiAlO2의 함량이 0.78wt%이며, LiFePO4의 함량이 0.02wt%으로 되도록 하는 것이다.
실시예 8
실시예 8과 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에서의 Al2O3 및 FePO4의 첨가량를 변화시킴으로써, 획득한 양극재료에서 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량이 98.5wt%이고, LiAlO2의 함량이 0.2wt%이며, LiFePO4의 함량이 1.3wt%으로 되도록 하는 것이다.
실시예 9
실시예 9와 실시예 1의 구별점은 단계 (3)에 따른 가소의 온도가 300℃인 것이다.
실시예 10
실시예 10과 실시예 1의 구별점은 단계 (3)에 따른 가소의 온도가 800℃인 것이다.
비교예 1
양극재료로서 실시예 1의 단계 (2)에서 얻은 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 사용하는바, 즉 LiAlO2 및 LiFePO4 피복층이 존재하지 않는다.
도 3-도 4는 본 개시의 일 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 SEM도이며, 도 1 및 도 2를 결합하면 볼 수 있다시피, 피복 전과 피복 후의 형태 및 1차 입자 입경은 기본적으로 변화되지 않는다. 상이한 것은 피복 전 재료(본 비교예)의 표면은 비교적 매끄럽고, 피복 후의 샘플(실시예 1) 표면에는 명백한 피복물이 존재하는 것이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 최초 충방전 곡선 비교도이며, 도면으로부터 볼 수 있다시피, 피복되지 않은 양극재료(본 비교예)의 0.1C의 첫 사이클 충전 및 첫 사이클 방전 비용량은 각각 219.2mAh/g 및 189.2mAh/g이며, 최초 효율은 86.3%이다. 피복된 재료(실시예 1)의 0.1C의 첫 사이클 충전 및 첫 사이클 방전 비용량은 각각 224.3mAh/g 및 197.7mAh/g이며, 최초 효율은 88.1%이다. 따라서, 피복은 무코발트 단결정 층형 양극재료의 용량 및 최초 효율의 향상에 유리하게 된다.
도 6은 본 개시의 일 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 순환 성능 비교도이며, 도면으로부터 볼 수 있다시피, 피복되지 않은 재료(본 비교예)의 1C 순환 50사이클 후의 용량 유지율은 94.0%이고, 피복 후 재료(실시예 1)의 1C 순환 50사이클 후의 용량 유지율은 99.1%이므로, 순환성능은 5.1% 향상되었다.
도 7은 본 개시의 실시예 1 및 본 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료의 유속성능 비교도이며(도면에서 횡좌표는 방전 율속성능임), 테스트 결과로부터 볼 수 있다시피, LiAlO2 및 LiFePO4가 피복된 후, 재료의 율속 성능은 일정하게 향상된다. 예를 들면: 2C 율속 하에, 피복되지 않은 재료(본 비교예)의 방전 비용량은 단지 154.9mAh/g이지만, 피복 후의 재료(실시예 1)의 방전 비용량은 160.7mAh/g에 도달된다. 4C 율속 하에, 피복되지 않은 재료(본 비교예)의 방전 비용량은 140.6mAh/g이고, 피복 후의 재료(실시예 1)의 방전 비용량은 147.6mAh/g에 도달된다. 실시예 1에서, 율속성능이 향상되는 원인은 다음과 같다: LiAlO2 및 LiFePO4이온의 전도도가 비교적 양호하고, 피복 후 무코발트 단결정 층형 양극재료의 전기화학적 활성을 향상시킬 수 있으므로 재료의 율속성능을 향상시킨다.
비교예 2
비교예 2와 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에 따른 Al2O3을 동등량의 FePO4로 대체하는바, 즉 제품에는 LiAlO2이 존재하지 않는다.
비교예 3
비교예 3과 실시예 1의 구별점은 다음과 같다: 단계 (3)에 따른 FePO4을 동등량의 Al2O3로 대체하는바, 즉 제품에는 LiFePO4이 존재하지 않는다.
성능 테스트:
본 개시에서 제공되고, 실시예 및 비교예에서 제조하여 얻은 양극재료로 배터리를 조립한다:
양극재료: 전기전도성 카본블랙: 접착제 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride))=90:5:5의 질량비에 따라 혼합하되, NMP(N-메틸피롤리돈)를 용매로서 혼합한 후 알루미늄박에 코팅하고, 90℃의 진공건조를 거쳐 양극 극편을 얻는다. 그리고 상기 음극 극편(리튬 시트), 양극 극편, 전해액(1mol/L의 육불화인산리튬 LiPF6, 에틸렌카보네이트 EC : 에틸메틸카보네이트 EMC=1:1) 및 다이어프램(diaphragm)으로 배터리를 조립한다.
(1) 첫 사이클 충전 비용량 및 첫 사이클 효율 테스트: 얻은 배터리를 25±2℃의 환경에서 충방전 테스트를 진행하되, 충방전 전압은 3.0~4.4V이고, 전류밀도는 0.1C/0.1C(0.1C 충전, 0.1C 방전)이며, 테스트 결과는 표1에 나타난 바와 같다.
(2) 50사이클 순환성능 테스트: 얻은 배터리로 25±2℃의 환경에서 충방전 테스트를 진행하되, 충방전 전압은 3.0~4.4V이고, 전류밀도는 0.5C/1C(0.5C 충전, 1C 방전)이며, 테스트 결과는 표 1에 나타난 바와 같다.
(3) 율속성능 테스트: 실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 배터리로 25±2℃의 환경에서 충방전 테스트를 진행하되, 충방전 전압은 3.0~4.4V이고, 각각 0.3C, 0.5C, 1C, 2C, 3C 및 4C에서 방전 비용량 테스트를 진행하며, 테스트 결과는 표 2와 같다.
첫 사이클 충전 비용량(mAh/g) 첫 사이클 효율(%) 50사이클 순환성능(%)
실시예 1 224.3 88.1 99.1
실시예 2 222.5 87.9 99.8
실시예 3 228.9 87.5 97.9
실시예 4 225.3 87.2 98.6
실시예 5 223.4 87.4 98.2
실시예 6 221.8 87.1 97.2
실시예 7 220.9 86.9 97.3
실시예 8 219.8 86.7 97.1
실시예 9 229.2 88.0 96.8
실시예 10 218.5 86.5 100.2
비교예 1 219.2 86.3 94.0
비교예 2 221.6 87.1 95.4
비교예 3 222.3 87.5 96.2
0.3C
(mAh/g)		 0.5C
(mAh/g)		 1C
(mAh/g)		 2C
(mAh/g)		 3C
(mAh/g)		 4C
(mAh/g)
실시예 1 184.5 179.0 171.4 160.7 154.2 147.6
비교예 1 179.6 174.3 165.4 154.9 149.7 140.6
실시예 1 및 실시예 6-8을 비교하면 알 수 있다시피, 실시예 6-7에서 LiAlO2 또는 LiFePO4의 피복량이 너무 적을 경우, 피복층은 본체 재료(무코발트 단결정 양극 활성 물질)의 표면에 균일하게 피복될 수 없으며, 순환성능이 나쁘다. 실시예 8에서 LiFePO4의 피복량이 너무 많을 경우, 피복층이 너무 두꺼워, 재료 용량이 감소되고, 순환성능이 비교적 나쁘게 된다.
실시예 1 및 실시예 9-10을 비교하면 알 수 있다시피, 가소 온도가 너무 낮을 경우, 피복층과 본체 재료의 결합력이 나빠지게 되고, 순환성능이 나빠지게 된다. 가소 온도가 너무 높을 경우, 피복층이 쉽게 본체 재료에 진입되어 용량이 감소된다.
실시예 1 및 비교예 1을 비교하면 알 수 있다시피, LiAlO2 및 LiFePO4를 피복한 후의 재료 용량, 첫 사이클 효율 및 순환성능은 모두 향상되었다. 실시예 1 및 비교예 2-3을 비교하면 알 수 있다시피, 단지 LiAlO2 또는 LiFePO4만 피복될 경우, 재료의 순환성능은 공통 피복된 경우보다 좋지 못하다.

Claims (26)

  1. 양극재료에 있어서,
    상기 양극재료는 코어쉘구조이고, 코어층은 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 포함하고, 쉘층은 LiAlO2 및 LiFePO4을 포함하는 양극재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 98.5~99.9wt%인 양극재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 LiAlO2의 함량은 0.05~0.5wt%인 양극재료.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LiFePO4의 함량은 0.05~1wt%인 양극재료.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질은 LiNixMnyO2이며, 0.45≤x≤0.95, 0.05≤y≤0.55인 양극재료.
  6. 무코발트 단결정 양극 활성 물질, 리튬염, 알루미늄 함유 재료 및 FePO4를 혼합하고, 가소하여 양극재료를 얻는 단계를 포함하는 제1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 양극재료의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 제조방법은 리튬염 및 무코발트 단결정 양극 활성 물질 전구체를 혼합하고, 소결하여 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻는 단계를 포함하는 양극재료의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 무코발트 양극 활성 물질의 전구체의 화학식은 NixMny(OH)2이며, 0.45≤x≤0.95, 0.05≤y≤0.55인 양극재료의 제조방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리튬염은 LiOH 및/또는 Li2CO3을 포함하는 양극재료의 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결의 온도는 800~1000℃인 양극재료의 제조방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결의 시간은 10~20h인 양극재료의 제조방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소결의 분위기는 공기 분위기 또는 O2분위기인 양극재료의 제조방법.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결 이후에는, 얻은 생성물을 파쇄하는 단계를 더 포함하는 양극재료의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    파쇄 후의 물질을 300~400메쉬 스크린을 통과시키는 양극재료의 제조방법.
  15. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 잔여 염기 함량은 ≤0.5wt%인 양극재료의 제조방법.
  16. 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 pH값은 ≤12인 양극재료의 제조방법.
  17. 제 6 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 비표면적은 ≤2m2/g인 양극재료의 제조방법.
  18. 제 6 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 함유 재료는 Al2O3 및/또는 Al(OH)3인 양극재료의 제조방법.
  19. 제 6 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합은 교반 혼합인 양극재료의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    교반 속도는 900~1000rpm인 양극재료의 제조방법.
  21. 제 6 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합의 시간은 5~20min인 양극재료의 제조방법.
  22. 제 6 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가소의 온도는 400~700℃인 양극재료의 제조방법.
  23. 제 6 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가소의 시간은 5~8h인 양극재료의 제조방법.
  24. 제 6 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가소 이후에는, 생성물을 300~400메쉬로 체가름하는 단계를 더 포함하는 양극재료의 제조방법.
  25. 제 6 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 리튬염 및 무코발트 양극 활성 물질 전구체를 5~15min 동안 교반 혼합하되, 교반의 회전속도는 800~900rpm인 단계;
    (2) 공기 또는 O2분위기에서, 단계 (1)에서 얻은 생성물을 800~1000℃에서 10~20h 동안 소결하며, 소결하여 얻은 생성물을 더블 롤러 파쇄(double-roller crush) 및 기류 분쇄시키고, 분쇄 후의 물질을 300~400메쉬 스크린을 통과시켜 무코발트 단결정 양극 활성 물질을 얻는 단계;
    (3) 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질, 리튬염, 알루미늄 함유 재료 및 FePO4를 5~20min 동안 교반 혼합하되, 교반 속도는 900~1000rpm이며, 400~700℃에서 5~8h 동안 가소하고, 300~400메쉬로 체가름하여, 양극재료를 얻는 단계를 포함하며.
    상기 양극재료에서, 상기 무코발트 단결정 양극 활성 물질의 함량은 98.5~99.9wt%이고, 상기 LiAlO2의 함량은 0.05~0.5wt%이며, 상기 LiFePO4의 함량은 0.05~1wt%인 양극재료의 제조방법.
  26. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 양극재료를 포함하는 리튬 이온 배터리.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111653752B (zh) * 2020-06-24 2021-11-09 蜂巢能源科技有限公司 一种正极材料、其制备方法和锂离子电池
CN112582594B (zh) * 2020-12-14 2022-03-15 格林美(湖北)新能源材料有限公司 一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用
CN114195200B (zh) * 2021-11-03 2023-11-10 荆门市格林美新材料有限公司 镍锰铝核壳结构前驱体和无钴锂离子正极材料的制备方法
CN114122552A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种回收退役锂离子电池制备LiAlO2包覆单晶正极材料的方法
CN114335467A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 北京理工大学 一种包覆改性层状LiMO2正极材料及其制备方法
CN115140782B (zh) * 2022-04-27 2023-11-14 南通金通储能动力新材料有限公司 一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体及其制备方法
CN115000396B (zh) * 2022-06-01 2024-03-26 大连理工大学 一种表面多组分改性无钴富锂锰基正极材料及制备方法
CN115050945B (zh) * 2022-07-15 2023-09-22 湖北工业大学 一种生物质氮掺杂碳包覆富锂磷酸铁锂正极材料的制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5036348B2 (ja) * 2007-02-27 2012-09-26 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法
KR100889622B1 (ko) * 2007-10-29 2009-03-20 대정이엠(주) 안전성이 우수한 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그제조방법과 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101050438B1 (ko) * 2008-11-10 2011-07-19 주식회사 코캄 안전성이 우수한 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그 제조방법과 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2010129471A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Sony Corp 正極活物質および非水電解質電池
CN101740752B (zh) * 2009-12-16 2012-01-18 深圳市德方纳米科技有限公司 具有核壳结构的锂离子电池用复合正极材料及其制备方法
CN102646826B (zh) * 2012-05-21 2015-02-04 甘肃大象能源科技有限公司 一种核-壳型锰酸锂复合正极材料及其制备方法和应用
CN103715409B (zh) * 2012-09-29 2016-01-27 河南科隆集团有限公司 一种包覆型镍锰酸锂锂离子电池正极材料的制备方法
CN102903904A (zh) * 2012-10-09 2013-01-30 江苏科捷锂电池有限公司 LiAlO2包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法
CN103413932B (zh) * 2013-08-19 2015-07-29 北大先行科技产业有限公司 一种改性单晶型多元正极材料及其制备方法
CN103943844B (zh) 2014-04-04 2016-08-17 西安交通大学 一种无钴富锂锰基正极材料及其制备方法和应用
CN104241636A (zh) * 2014-10-20 2014-12-24 上海空间电源研究所 一种表面包覆LiAlO2的锂离子电池锰系正极材料及其制备方法
CN105185954B (zh) * 2015-06-17 2018-10-16 电子科技大学 一种LiAlO2包覆LiNi1-xCoxO2的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN105552324A (zh) * 2015-12-15 2016-05-04 天津斯特兰能源科技有限公司 一种磷酸铁锂包覆镍钴锰酸锂复合材料的制备方法
CN108172826A (zh) * 2017-12-30 2018-06-15 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种磷酸铁锂纳米颗粒包覆高镍三元材料的方法
CN108172813B (zh) * 2018-02-01 2020-12-08 广东工业大学 一种复合正极材料及其制备方法
CN109686970A (zh) 2018-12-27 2019-04-26 四川万邦胜辉机械设备有限公司 一种无钴富锂三元正极材料nma及其制备方法
CN111653752B (zh) * 2020-06-24 2021-11-09 蜂巢能源科技有限公司 一种正极材料、其制备方法和锂离子电池

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