KR20220153580A - 무코발트 층상 양극 재료 및 이의 제조 방법, 리튬 이온 전지 - Google Patents

무코발트 층상 양극 재료 및 이의 제조 방법, 리튬 이온 전지 Download PDF

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씬페이 쑤
제타오 시
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Abstract

무코발트 층상 양극 재료 및 제조 방법, 리튬 이온 전지를 제공한다. 해당 방법은 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계; 상기 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 피복제와 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻는 단계; 상기 제1 혼합 물질을 제1 소결 처리하여 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성함으로써 상기 무코발트 층상 양극 재료를 얻는 단계; 를 포함하고, 여기서, 상기 피복제는 제1 피복제와 제2 피복제를 포함하고, 상기 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하고, 상기 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

무코발트 층상 양극 재료 및 이의 제조 방법, 리튬 이온 전지
<관련 출원의 상호 참조>
본 발명은 2020년 1월 17일에 중국 지식재산권국에 제출된 특허 출원 번호가 202010054733.9인 특허 출원의 우선권 및 권익을 주장하는 바, 그 모든 내용은 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 출원은 리튬 이온 전지 분야에 관한 것으로, 구체적으로 무코발트 층상 양극 재료 및 이의 제조 방법, 리튬 이온 전지(cobalt-free layered positive electrode material and method for preparing same and lithium-ion battery)에 관한 것이다.
무코발트 층상 양극 재료는 코발트 원소를 함유하지 않아, 비용이 낮고 구조가 안정적인 장점을 가지고 있어, 리튬 이온 전지의 비용을 줄이고 리튬 이온 전지의 사용 수명을 연장하며 리튬 이온 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 기존의 무코발트 층상 양극 재료 및 제조 방법, 리튬 이온 전지는 여전히 개선의 여지가 있다.
본 출원은 현재 무코발트 층상 양극 재료가 율속(소위, 속도) 성능이 떨어지는(poor rate performance) 문제가 존재하고, 리튬 이온 전지의 사용 성능에 영향을 미친다는 발명자의 발견에 기반하여 완성된 것이다. 발명자는 이는 주로 무코발트 층상 양극 재료에 코발트가 함유되지 않아 발생한다는 것을 발견하였다. 구체적으로, 무코발트 층상 양극 재료는 코발트 원소를 포함하지 않아 무코발트 층상 양극 재료의 전도성이 떨어져 율속 성능에 영향을 미치게 된다.
본 출원은 관련 기술에서의 기술적 과제 중 하나를 적어도 어느 정도 해결하는 것을 목적으로 한다.
이를 감안하여, 본 출원의 일 측면에서, 본 출원은 무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법을 제공한다. 해당 방법은 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계; 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 피복제와 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻는 단계; 및 상기 제1 혼합 물질을 제1 소결 처리하여 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성하여, 상기 무코발트 층상 양극 재료를 얻는 단계; 를 포함하고, 여기서, 상기 피복제는 제1 피복제 및 제2 피복제를 포함하고, 상기 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하며, 상기 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 해당 방법을 이용하면 무코발트 층상 양극 재료의 전도성을 효과적으로 향상시켜 율속 성능을 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료는 비용이 낮고 구조가 안정하며 율속 성능이 우수한 장점을 동시에 갖게 되어, 해당 무코발트 층상 양극 재료를 적용한 리튬 이온 전지는 사용 성능이 양호하고 비용이 낮다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 상기 세라믹 산화물을 이용하여 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 상기 피복제를 이용하여 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 세라믹 산화물의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%이고, 상기 제2 피복제의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 동시에, 무코발트 층상 양극 재료가 양호한 사이클 성능을 갖도록 할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 불순물 상의 생성을 방지할 수 있으며, 무코발트 층상 양극 재료가 비교적 높은 용량을 갖도록 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~300nm이다. 이로써, 이후에 형성되는 피복층이 비교적 높은 균일성과 치밀성을 얻도록 할 수 있고, 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~100nm이다. 이로써, 피복층의 균일성과 치밀성을 추가적으로 향상시킬 수 있고, 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계는 리튬원 분말을 니켈 망간 수산화물과 혼합하여 제2 혼합 물질을 얻고, 상기 제2 혼합 물질을 제2 소결 처리하여 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는 것을 포함한다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료에 매트릭스 재료를 제공할 수 있어 무코발트 층상 양극 재료의 비용을 낮출 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 리튬원 분말과 상기 니켈 망간 수산화물을 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm이고, 혼합하는 시간은 10~20min이다. 이로써, 리튬원 분말과 니켈 망간 수산화물을 균일하게 혼합할 수 있어, 추후 제2 소결 처리를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는데 편리하다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제2 소결 처리는 산소의 부피 농도가 90%보다 높은 분위기에서 수행되고, 상기 제2 소결 처리의 온도는 800~970℃이며, 상기 제2 소결 처리의 시간은 8~12h이고, 상기 제2 소결 처리의 승온 속도는 1~5℃/min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 획득할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 상기 피복제를 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm이고, 혼합하는 시간은 10~20min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제를 균일하게 혼합할 수 있어, 피복제를 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 균일하게 부착시킬 수 있으며, 추후 제2 소결 처리를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성하여, 무코발트 층상 양극 재료를 획득하는데 편리하다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제1 소결 처리는 산소의 부피 농도가 20~100%인 분위기에서 수행되고, 상기 제1 소결 처리의 온도는 300~700℃이며, 상기 제1 소결 처리의 시간은 4~10h이고, 상기 제1 소결 처리의 승온 속도는 3~5℃/min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 부착된 피복제는 피복층을 형성함으로써 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다.
본 출원의 다른 측면에서, 본 출원은 무코발트 층상 양극 재료를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따르면, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료 및 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 위치하는 피복층을 포함하고, 여기서, 상기 피복층은 제1 피복제 및 제2 피복제를 포함하고, 상기 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하며, 상기 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 비용이 낮고 구조가 안정하며 율속 성능이 우수한 장점을 동시에 갖게 되어, 해당 무코발트 층상 양극 재료를 적용한 리튬 이온 전지는 사용 성능이 양호하고 비용이 낮다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 상기 세라믹 산화물은 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 상기 피복제는 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 세라믹 산화물의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%이고, 상기 제2 피복제의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 동시에, 무코발트 층상 양극 재료가 양호한 사이클 성능을 갖도록 할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 불순물 상의 생성을 방지할 수 있으며, 무코발트 층상 양극 재료가 비교적 높은 용량을 갖도록 보장할 수 있다.
본 출원의 다른 측면에서, 본 출원은 리튬 이온 전지를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따르면, 해당 리튬 이온 전지는 양극 시트를 포함하고, 상기 양극 시트는 전술한 무코발트 층상 양극 재료를 포함한다.
이로써, 해당 리튬 이온 전지는 전술한 무코발트 층상 양극 재료의 모든 특징 및 장점을 가지므로 여기서 더 이상 논술하지 않는다. 종합하면, 해당 리튬 이온 전지는 낮은 비용, 우수한 율속 성능, 긴 사용 수명 및 높은 안정성을 갖는다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법을 나타낸 흐름 개략도이다.
도 2는 실시예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 주사 전자현미경 사진이다.
도 3은 비교예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 주사 전자현미경 사진이다.
아래에서는 본 출원의 실시예에 대하여 상세히 설명하며, 해당 실시예의 예시는 도면에서 나타낸다. 아래에서 도면을 참조하여 기재한 실시예는 예시적인 것으로, 본 출원에 대한 해석만을 위한 것이지, 본 출원에 대한 한정으로 이해해서는 안된다.
본 출원의 일 측면에서, 본 출원은 무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법을 제공한다. 이해의 편의를 위해 아래에서 우선 본 출원의 실시예에 따른 방법에 대해 간략하게 설명하도록 한다.
본 출원의 실시예에 따르면, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제를 혼합함으로써, 피복제가 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 부착시킬 수 있고, 제1 소결 처리를 거쳐, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성할 수 있으며, 사용되는 피복제는 제1 피복제와 제2 피복제의 혼합물이고, 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하고, 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서, 세라믹 산화물은 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시킬 수 있고, 인산염과 규산염은 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시킬 수 있으며, 즉 형성된 피복층은 무코발트 층상 양극 재료의 전도성을 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료가 낮은 비용, 안정적인 구조 및 우수한 율속 성능의 장점을 동시에 구비하도록 한다.
본 출원의 실시예에 따르면, 도 1을 참조하면 해당 방법은 아래의 단계들을 포함한다.
S100: 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조한다.
본 출원의 실시예에 따르면, 해당 단계에서, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조한다. 본 출원의 실시예에 따르면, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계는, 먼저 리튬원 분말을 니켈 망간 수산화물과 혼합하여 제2 혼합 물질을 얻고, 다음, 제2 혼합 물질을 제2 소결 처리하여 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는 것을 포함할 수 있다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료에 매트릭스 재료를 제공할 수 있어 무코발트 층상 양극 재료의 비용을 낮출 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 리튬원 분말과 니켈 망간 수산화물의 혼합은 고속 혼합 기기에서 수행될 수 있고, 기기에서 물질의 충진 효율은 50~70%일 수 있다. 본 출원의 실시예에 따르면, 리튬원 분말과 니켈 망간 수산화물을 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm일 수 있고, 예를 들어, 800rpm, 850rpm, 900rpm이며, 혼합하는 시간은 10~20min일 수 있고, 예를 들어 10min, 12min, 15min, 18min, 20min이다. 이로써, 리튬원 분말과 니켈 망간 수산화물을 균일하게 혼합할 수 있어, 제2 소결 처리를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는데 편리하다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제2 소결 처리는 산소의 부피 농도가 90%보다 높은 분위기에서 수행되고, 제2 소결 처리의 온도는 800~970℃일 수 있고, 예를 들어 800℃, 830℃, 850℃, 880℃, 900℃, 930℃, 950℃, 970℃이며, 제2 소결 처리의 시간은 8~12h일 수 있고, 예를 들어 8h, 9h, 10h, 11h, 12h이며, 제2 소결 처리의 승온 속도는 1~5℃/min일 수 있고, 예를 들어 1℃/min, 2℃/min, 3℃/min, 4℃/min, 5℃/min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 획득할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 획득하기 위해, 제2 혼합 물질을 제2 소결 처리 후, 순차적으로 냉각, 분쇄 및 체가름을 더 수행하여야 하며, 여기서 냉각은 공기 중에서 자연 냉각하는 것일 수 있고, 분쇄는 기계적 분쇄, 롤러 분쇄 또는 제트 분쇄일 수 있으며, 체가름의 체망 메쉬는 300~400 메쉬일 수 있다.
리튬원 분말에 대한 구체적인 재료는 특별히 한정되지 않으며, 해당 분야 당업자는 무코발트 층상 양극 재료에 통상적으로 사용되는 리튬원 분말에 따라 설계할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 실시예에 따르면, 리튬원 분말은 수산화리튬 및 탄산리튬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 니켈 망간 수산화물의 분자식은 NixMny(OH)2일 수 있고, 여기서 0.55≤x≤0.95이고 0.05≤y≤0.45이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료에 전구체를 제공할 수 있어, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료가 높은 니켈 함량을 갖도록 하고 최종 무코발트 층상 양극 재료의 용량을 향상시킨다.
S200: 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 피복제와 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻는다.
본 출원의 실시예에 따르면, 해당 단계에서, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제를 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻는다. 본 출원의 실시예에 따르면, 피복제는 제1 피복제와 제2 피복제를 포함하고, 여기서 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하고, 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 세라믹 산화물은 최종 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시킬 수 있고 인산염 및 규산염은 최종 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에 따르면, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제의 혼합은 고속 혼합 기기에서 수행될 수 있고, 기기에서 물질의 충진 효율은 30~70%일 수 있다. 본 출원의 실시예에 따르면, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제를 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm일 수 있고, 예를 들어, 800rpm, 850rpm, 900rpm이며, 혼합하는 시간은 10~20min일 수 있고, 예를 들어 10min, 12min, 15min, 18min, 20min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 피복제를 균일하게 혼합할 수 있어, 피복제를 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 균일하게 부착시킬 수 있으며, 추후 제2 소결 처리를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성하여, 무코발트 층상 양극 재료를 획득하는데 편리하다.
본 출원의 실시예에 따르면, 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 세라믹 산화물을 이용하여 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬(Li4SiO4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 피복제를 이용하여 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 세라믹 산화물의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%일 수 있고, 예를 들어 0.15%, 0.16%, 0.18%, 0.20%, 0.22%, 0.24%, 0.26%, 0.28%, 0.30%, 0.32%, 0.35%이며, 제2 피복제의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%일 수 있고, 예를 들어 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%이다. 본 발명자는 세라믹 산화물의 함량과 제2 피복제의 함량을 각각 상기 범위 내로 설정하면, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 또한 피복제의 사용량이 너무 많음으로 인해 피복층이 너무 두꺼워 리튬 이온 이동 속도가 느려지는 문제를 방지할 수 있고, 피복제의 사용량이 너무 적음으로 인해 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료가 완전히 피복되지 못하여 사이클 성능이 떨어지는 문제를 방지할 수 있으며, 즉 세라믹 산화물의 함량 및 제2 피복제의 함량을 각각 상기 범위 내로 설정하면, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시키는데 유리한 동시에, 무코발트 층상 양극 재료가 양호한 사이클 성능을 가질 수 있도록 한다는 것을 발견하였다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제1 피복제와 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6일 수 있고, 예를 들어 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 불순물 상의 생성을 방지할 수 있으며, 무코발트 층상 양극 재료가 비교적 높은 용량을 갖도록 보장할 수 있다. 예를 들어, 피복제는 지르코니아 및 인산리튬의 혼합물이고, 지르코니아와 인산리튬의 몰비가 너무 크거나(예를 들어 0.6보다 크거나) 너무 작은(예를 들어 0.2보다 작은) 경우, 모두 일정한 불순물 상 Zr3(PO4)4가 생성하게 되어 무코발트 층상 양극 재료의 용량을 감소시킨다. 본 출원의 일부 바람직한 실시예에 따르면, 피복제가 제1 피복제와 제2 피복제를 동시에 포함하는 경우, 제1 피복제와 제2 피복제의 몰비는 0.5일 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제1 피복제와 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~300nm일 수 있고, 예를 들어 50nm, 80nm, 100nm, 150nm, 180nm, 200nm, 250nm, 280nm, 300nm이다. 피복제는 후속 제1 소결 처리를 거친 후 피복층을 형성하고, 발명자는 제1 피복제와 제2 피복제의 입경이 비교적 크면(예를 들어 300nm보다 크면), 피복층의 균일성과 치밀성을 감소시키게 되어, 피복층의 피복 효과에 영향을 미치고 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능에 영향을 미치며, 제1 피복제와 제2 피복제의 입경이 비교적 작으면(예를 들어 50nm보다 작으면), 입자의 뭉침을 쉽게 일으키는 동시에, 피복층의 균일성과 치밀성을 감소시키게 되어, 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능에 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 본 출원은 제1 피복제와 제2 피복제의 입경을 각각 상기 범위 내로 설정함으로써, 이후에 형성되는 피복층이 비교적 높은 균일성과 치밀성을 얻도록 할 수 있고, 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 바람직한 실시예에 따르면, 제1 피복제와 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~100nm일 수 있다. 이로써, 피복층의 균일성과 치밀성을 추가적으로 향상시킬 수 있고, 무코발트 층상 양극 재료의 사이클 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있다.
S300: 제1 혼합 물질을 제1 소결 처리하여 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성함으로써 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다
본 출원의 실시예에 따르면, 해당 단계에서 제1 혼합 물질을 제1 소결 처리하여 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성함으로써 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다. 본 출원의 실시예에 따르면, 제1 소결 처리는 산소의 부피 농도가 20~100%인 분위기에서 수행될 수 있고, 제1 소결 처리의 온도는 300~700℃일 수 있고, 예를 들어 300℃, 400℃, 500℃, 600℃, 700℃이며, 제1 소결 처리의 시간은 4~10h일 수 있고, 예를 들어 4h, 5h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h이며, 제1 소결 처리의 승온 속도는 3~5℃/min일 수 있고, 예를 들어 3℃/min, 4℃/min, 5℃/min이다. 이로써, 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 부착된 피복제는 피복층을 형성함으로써 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제1 혼합 물질에 대해 제1 소결 처리를 거친 후, 체가름하되, 체가름의 체망 메쉬는 300~400 메쉬일 수 있고, 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다.
본 출원의 실시예에 따르면, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 단결정 양극 재료일 수 있고, 또는 다결정 양극 재료일 수도 있어, 상기 무코발트 층상 양극 재료는 우수한 율속 성능, 낮은 비용 및 안정한 구조를 얻는다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 방법을 이용하여 획득한 무코발트 층상 양극 재료의 비표면적은 0.1~0.7m2/g이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료는 적절한 비표면적을 구비하여, 비표면적이 과도하게 큼으로 인한 가스 생성 현상, 및 비표면적이 과도하게 작음으로 인한 율속 성능 저하를 효과적으로 완화할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 방법을 이용하여 획득한 무코발트 층상 양극 재료의 중간 입자 크기(D50)는 3~15μm이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료가 높은 율속 성능을 얻는데 유리하고, 무코발트 층상 양극 재료가 리튬 이온 전지에 적용 시 또한 가스 생성 현상이 발생하는 것을 효과적으로 완화할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 상기 방법을 이용하여 획득한 무코발트 층상 양극 재료의 PH는 12 이하이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 과도한 알칼리성으로 인한 도포 불균일 문제를 효과적으로 완화할 수 있어, 해당 무코발트 층상 양극 재료를 포함하는 슬러리를 집전체 상에 균일하게 코팅할 수 있다.
종합하면, 해당 방법을 이용하면 무코발트 층상 양극 재료의 전도성을 효과적으로 향상시켜 율속 성능을 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료는 비용이 낮고 구조가 안정하며 율속 성능이 우수한 장점을 동시에 갖게 되어, 해당 무코발트 층상 양극 재료를 적용한 리튬 이온 전지는 사용 성능이 양호하고 비용이 낮다.
본 출원의 다른 측면에서, 본 출원은 무코발트 층상 양극 재료를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따르면, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료 및 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 위치하는 피복층을 포함하고, 여기서, 피복층은 제1 피복제 및 제2 피복제를 포함하고, 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하며, 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 비용이 낮고 구조가 안정하며 율속 성능이 우수한 장점을 동시에 갖게 되어, 해당 무코발트 층상 양극 재료를 적용한 리튬 이온 전지는 사용 성능이 양호하고 비용이 낮다.
본 출원의 실시예에 따르면, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 전술한 방법을 이용하여 제조된 것으로서, 해당 무코발트 층상 양극 재료는 전술한 방법으로 제조된 무코발트 층상 양극 재료와 동일한 특징 및 장점을 구비하므로, 여기서 더 이상 논술하지 않는다.
본 출원의 실시예에 따르면, 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 세라믹 산화물은 무코발트 층상 양극 재료의 전자 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬 중 적어도 하나를 포함한다. 이로써, 상기 피복제는 무코발트 층상 양극 재료의 이온 전도성을 향상시켜 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 세라믹 산화물의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%일 수 있고, 제2 피복제의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%일 수 있다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 동시에, 무코발트 층상 양극 재료가 양호한 사이클 성능을 갖도록 할 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 제1 피복제와 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6이다. 이로써, 무코발트 층상 양극 재료의 전도성을 현저히 향상시킬 수 있어, 무코발트 층상 양극 재료의 율속 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 불순물 상의 생성을 방지할 수 있으며, 무코발트 층상 양극 재료가 비교적 높은 용량을 갖도록 보장할 수 있다.
무코발트 층상 양극 재료의 결정 유형, 비표면적, 중간 입자 크기 및 PH에 관하여 위에서 상세히 설명하였으므로 여기서 더 이상 논술하지 않는다.
본 출원의 다른 측면에서, 본 출원은 리튬 이온 전지를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따르면, 해당 리튬 이온 전지는 양극 시트를 포함하고, 양극 시트는 전술한 무코발트 층상 양극 재료를 포함한다. 이로써, 해당 리튬 이온 전지는 전술한 무코발트 층상 양극 재료의 모든 특징 및 장점을 가지므로 여기서 더 이상 논술하지 않는다. 종합하면, 해당 리튬 이온 전지는 낮은 비용, 우수한 율속 성능, 긴 사용 수명 및 높은 안정성을 갖는다.
리튬 이온 전지는 음극 시트, 분리막 및 전해액 등을 더 포함하고, 분리막은 양극 시트와 음극 시트 사이에 위치하며, 양극 시트와 음극 시트 사이에 수용 공간이 구성되고, 전해액이 상기 수용 공간 내의 충진됨을 해당 분야 당업자는 이해할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 출원의 방안을 설명할 것이며, 설명해야 할 것은, 하기 실시예는 본 출원을 설명하기 위한 것일뿐, 본 출원의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다. 실시예에 구체적인 기술이나 조건이 표시되지 않은 경우, 해당 분야의 문헌에 의해 설명된 기술 또는 조건에 따라 수행되거나 제품 사양에 따라 수행된다.
실시예 1
무코발트 층상 양극 재료의 제조 과정은 아래와 같다.
(1) LiOH와 Ni0.75Mn0.25(OH)2를 고속 혼합 기기에서 균일하게 혼합하여 제2 혼합 물질을 얻되, 혼합하는 회전 속도는 850rpm이고 혼합하는 시간은 10min이며 기기에서의 물질 충진 효율은 55%이다.
(2) 제2 혼합 물질을 산소의 부피 농도가 95%인 분위기에서 제2 소결 처리하되, 제2 소결 처리의 온도는 930℃이고, 제2 소결 처리의 시간은 10h이며, 제2 소결 처리의 승온 속도는 4℃/min이며, 제2 소결 처리된 물질에 대해 제트밀 분쇄하고, 분쇄된 물질을 325 메쉬 체를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는다.
(3) 고속 혼합 기기를 사용하여 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 ZrO2 및 Li3PO4와 함께 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻되, 혼합하는 회전 속도는 850rpm이고 혼합하는 시간은 10min이며 기기에서의 물질 충진 효율은 55%이다. ZrO2의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.30%이고, Li3PO4의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.5%이며, ZrO2 및 Li3PO4의 입경은 모두 100nm이고 ZrO2 및 Li3PO4의 몰비는 0.56이다.
(4) 제1 혼합 물질을 산소의 부피 농도가 40%인 분위기에서 제1 소결 처리하되, 제1 소결 처리의 온도는 600℃이고, 제1 소결 처리의 시간은 5h이며, 제1 소결 처리의 승온 속도는 5℃/min이며, 제1 소결 처리된 물질에 대해 제트밀 분쇄하고, 분쇄된 물질을 400 메쉬 체를 거쳐 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다.
실시예 2
본 실시예의 무코발트 층상 양극 재료의 제조 과정은 실시예 1과 거의 동일하고, 차이점은, 단계(3)에서 고속 혼합 기기를 사용하여 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 TiO2 및 Li4SiO4와 함께 혼합하고, TiO2의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.15%이며, Li4SiO4의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.4%이고, TiO2 및 Li4SiO4의 입경은 모두 80nm이고 TiO2 및 Li4SiO4의 몰비는 0.56인 것이다.
실시예 3
본 실시예의 무코발트 층상 양극 재료의 제조 과정은 실시예 1과 거의 동일하고, 차이점은, 단계(3)에서 ZrO2의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.4%이고, Li3PO4의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.5%이며, ZrO2 및 Li3PO4의 몰비는 0.75인 것이다.
실시예 4
본 실시예의 무코발트 층상 양극 재료의 제조 과정은 실시예 1과 거의 동일하고, 차이점은, 단계(3)에서 ZrO2의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.1%이고, Li3PO4의 질량과 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량 백분율은 0.5%이며, ZrO2 및 Li3PO4의 몰비는 0.19인 것이다.
비교예 1
무코발트 층상 양극 재료의 제조 과정은 아래와 같다.
(1) LiOH와 Ni0.75Mn0.25(OH)2를 고속 혼합 기기에서 균일하게 혼합하여 제2 혼합 물질을 얻되, 혼합하는 회전 속도는 850rpm이고 혼합하는 시간은 10min이며 기기에서의 물질 충진 효율은 55%이다.
(2) 제2 혼합 물질을 산소 농도가 95%인 분위기에서 제2 소결 처리하되, 제2 소결 처리의 온도는 930℃이고, 제2 소결 처리의 시간은 10h이며, 제2 소결 처리의 승온 속도는 4℃/min이며, 제2 소결 처리된 물질에 대해 제트밀 분쇄하고, 분쇄된 물질을 325 메쉬 체를 거쳐 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻으며, 즉 최종 무코발트 층상 양극 재료를 얻는다.
성능 테스트
1. 실시예 1과 비교예 1에서 얻어진 무코발트 층상 양극 재료를 주사형 전자 현미경으로 관찰하였으며, 실시예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 전자 현미경 사진은 도 2(도 2의 (a)는 저배율 전자 현미경도이고, 도 2의 (b)는 고배율 전자 현미경도임)에 나타난 바와 같고, 비교예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 전자 현미경 사진은 도 3(도 3의 (a)는 저배율 전자 현미경도이고, 도 3의 (b)는 고배율 전자 현미경도임)에 나타난 바와 같다.
2. 실시예 1~4 및 비교예 1에서 각각 얻어진 무코발트 층상 양극 재료, 도전제 SP(카본 블랙) 및 바인더 PVDF(플루오라이드)를 92:4:4의 질량비로 혼합하여 양극 슬러리를 형성하고 알루미늄박에 도포하여 양극 시트를 형성하고, 금속 리튬을 음극 시트로 하며, Celgard2400 미세 다공성 폴리프로필렌 필름을 다이어프램으로 하고, LiPF6(육불화인산 리튬)/EC(에틸렌카보네이트) -DMC(디메틸카보네이트)를 전해액으로 하여, 리튬 이온 전지를 조립한다. 실시예 1~4 및 비교예 1에서 조립된 리튬 이온 전지에 대하여 각각 충방전 테스트 및 율속 성능 테스트를 수행하였으며, 그 충방전 테스트 결과는 표 1에 나타난 바와 같고, 율속 성능 테스트(상이한 속도에서의 방전비용량(mAh/g)) 결과는 표 2에 나타난 바와 같다. 여기서, 충방전 테스트는 먼저 0.1C의 속도에서 전지의 용량을 테스트한 다음, 계속하여 1C의 속도에서 전지의 용량을 테스트하는 것이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는바, 비교예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 표면은 평활하고, 실시예 1의 무코발트 층상 양극 재료의 표면은 한 층의 균일하고 치밀한 피복층을 갖는다.
표 1로부터 알 수 있는바, 피복층이 없는 무코발트 층상 양극 재료(예를 들어 비교예 1)에 비해, 피복층을 구비한 무코발트 층상 양극 재료(예를 들어 실시예 1~4)의 방전비용량, 1차 효율 및 사이클 성능은 모두 크게 향상되었다.
표 2로부터 알 수 있는바, 피복층이 없는 무코발트 층상 양극 재료(예를 들어 비교예 1)에 비해, 피복층을 구비한 무코발트 층상 양극 재료(예를 들어 실시예 1~4)의 율속 성능은 모두 향상되고, 특히 고배율에서, 율속 성능 개선이 더 현저하다.
실시예 3 및 실시예 4를 실시예 1과 비교하면, ZrO2의 함량이 너무 높거나 너무 낮으면 리튬 이온 전지의 율속 성능이 모두 저하됨을 알 수 있다.
본 명세서의 설명에서, 참조 용어 "일 실시예", "다른 실시예" 등의 설명은 해당 실시예를 결합하여 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특징이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에 있어서, 상기 용어에 대한 예시적인 표현은 동일한 실시예 또는 예시를 의미하지 않을 수도 있다. 또한, 서술한 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특점은 임의의 하나 또는 복수 개의 실시예 또는 예시 중에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 해당 분야 당업자는 서로 모순되지 않는 한, 본 명세서에 설명된 상이한 실시예 또는 예시 및 상이한 실시예 또는 예시의 특징을 결합 및 조합할 수 있다. 또한, 설명해야 할 것은, 본 명세서에서 용어 “제1”, ”제2”는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것, 또는 표시된 기술적 특징의 수를 암시적으로 나타내는 것으로 이해해서는 안된다.
이상, 본 출원의 실시예를 보여주고 설명하였으나, 상기 실시예는 예시적일 뿐 본 출원을 한정하는 것으로 이해해서는 아니되며, 본 분야의 통상의 기술자는 본 출원의 범위 내에서 상기 실시예를 변경, 수정, 대체 및 변형시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법(method for preparing cobalt-free layered positive electrode material)으로서,
    층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계;
    상기 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 피복제와 혼합하여 제1 혼합 물질을 얻는 단계;
    상기 제1 혼합 물질을 제1 소결 처리하여 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 피복층을 형성함으로써 무코발트 층상 양극 재료를 얻는 단계; 를 포함하고,
    여기서, 상기 피복제는 제1 피복제와 제2 피복제를 포함하고,
    상기 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하고,
    상기 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 산화물의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%이고,
    상기 제2 피복제의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~300nm인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 입경은 각각 독립적으로 50~100nm인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 제조하는 단계는,
    리튬원 분말을 니켈 망간 수산화물과 혼합하여 제2 혼합 물질을 얻는 단계, 및
    상기 제2 혼합 물질을 제2 소결 처리하여 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리튬원 분말과 상기 니켈 망간 수산화물을 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm이고, 혼합하는 시간은 10~20min인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 소결 처리는 산소의 부피 농도가 90%보다 높은 분위기에서 수행되고,
    상기 제2 소결 처리의 온도는 800~970℃이며,
    상기 제2 소결 처리의 시간은 8~12h이고,
    상기 제2 소결 처리의 승온 속도는 1~5℃/min인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 리튬원 분말은 수산화리튬 및 탄산리튬 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 니켈 망간 수산화물의 분자식은 NixMny(OH)2이고,
    여기서 0.55≤x≤0.95이고 0.05≤y≤0.45인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료와 상기 피복제를 혼합하는 회전 속도는 800~900rpm이고,
    혼합하는 시간은 10~20min인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 소결 처리는 산소의 부피 농도가 20~100%인 분위기에서 수행되고,
    상기 제1 소결 처리의 온도는 300~700℃이며,
    상기 제1 소결 처리의 시간은 4~10h이고,
    상기 제1 소결 처리의 승온 속도는 3~5℃/min인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    획득한 상기 무코발트 층상 양극 재료는 단결정 양극 재료 또는 다결정 양극 재료인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    획득한 상기 무코발트 층상 양극 재료의 비표면적은 0.1~0.7m2/g인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    획득한 상기 무코발트 층상 양극 재료의 중간 입자 크기는 3~15μm인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    획득한 상기 무코발트 층상 양극 재료의 pH는 12 이하인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료의 제조 방법.
  19. 무코발트 층상 양극 재료(cobalt-free layered positive electrode material)로서,
    층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료 및
    상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 표면에 위치하는 피복층을 포함하고,
    상기 피복층은 제1 피복제 및 제2 피복제를 포함하고,
    상기 제1 피복제는 세라믹 산화물을 포함하며,
    상기 제2 피복제는 인산염 및 규산염 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 세라믹 산화물은 지르코니아, 이산화티탄, 알루미나 및 산화붕소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 피복제는 인산리튬 및 규산리튬 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 산화물의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.15~0.35%이고,
    상기 제2 피복제의 질량과 상기 층상 리튬-니켈-망간 산화물 매트릭스 재료의 질량의 백분율은 0.4~1.0%인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피복제와 상기 제2 피복제의 몰비는 0.2~0.6인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 층상 양극 재료는 단결정 양극 재료 또는 다결정 양극 재료인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 층상 양극 재료의 비표면적은 0.1~0.7m2/g인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  26. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 층상 양극 재료의 중간 입자 크기는 3~15μm인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  27. 제 19 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무코발트 층상 양극 재료의 pH는 12 이하인 것을 특징으로 하는
    무코발트 층상 양극 재료.
  28. 양극 시트를 포함하고, 상기 양극 시트는 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 무코발트 층상 양극 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는
    리튬 이온 전지.
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