KR20240083584A - 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다. 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 금속 인산화물 입자, 및 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함하고, 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 각각 측정된 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차는 15 이하이다. 탄소 코팅이 균일하게 형성되어 양극 활물질의 전기 전도도가 향상되고 리튬 이차 전지의 출력 특성이 개선될 수 있다.

Description

리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전 및 방전이 반복 가능한 전지로서, 정보 통신 및 디스플레이 산업의 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북PC 등과 같은 휴대용 전자통신 기기들의 동력원으로 널리 적용되고 있다. 또한, 최근에는 하이브리드 자동차와 같은 친환경 자동차의 동력원으로서도 이차 전지를 포함한 전지 팩이 개발 및 적용되고 있다.
이차 전지로서 예를 들면, 리튬 이차 전지, 니켈-카드늄 전지, 니켈-수소 전지 등을 들 수 있으며, 이들 중 리튬 이차 전지가 작동 전압 및 단위 중량당 에너지 밀도가 높으며, 충전 속도 및 경량화에 유리하다는 점에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 분리막(세퍼레이터)을 포함하는 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해질을 포함할 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 상기 전극 조립체 및 전해질을 수용하는 예를 들면, 파우치 형태의 외장재를 더 포함할 수 있다.
리튬 이차 전지의 양극 활물질로서 리튬 금속 인산화물이 사용될 수 있다.
리튬 이차 전지의 응용 범위가 확대되면서 보다 긴 수명, 고 용량 및 높은 에너지밀도가 요구되고 있다. 상기 리튬 금속 인산화물의 낮은 이온 전도성에 의하여 리튬 이차 전지의 출력 특성이 저하될 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제10-2017-0093085호는 전이 금속 화합물 및 이온 흡착 바인더를 포함하는 양극 활물질을 개시하고 있으나, 충분한 출력 특성을 갖는 양극 활물질이 확보되기에는 한계가 있다.
한국공개특허 제10-2017-0093085호
본 발명의 일 과제는 출력 특성 및 저온 성능이 향상된 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 출력 특성 및 저온 성능이 향상된 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 금속 인산화물 입자, 및 상기 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함하고, 상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 각각 측정된 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차가 15 이하이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 코팅의 상기 두께 값은 XPS의 아르곤 이온 건(Ar monatomic ion gun)을 사용하여 상기 복합 입자의 표면을 에칭하여 측정된 탄소 농도 및 상기 리튬 금속 인산화물에 포함된 금속 원소의 농도가 동일한 지점의 에칭 깊이일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 평균이 5 내지 15 nm일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 평균이 6.5 내지 13 nm일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 상기 표준 편차가 9 이하일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 복합 입자의 총 중량 대비 상기 탄소 코팅의 함량은 0.8 내지 1.4 중량%일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 올리빈 구조를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
[화학식 1]
LiaMxPyO4+z
화학식 1 중, 0.9≤a≤1.2, 0.99≤x≤1.01, 0.9≤y≤1.2, -0.1≤z≤0.1이고, M은 Fe, Co, Ni 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 도핑 원소 또는 코팅 원소를 더 포함하고, 상기 도핑 원소 또는 상기 코팅 원소는 각각 Na, Mg, Ca, Y, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Cu, Ag, Zn, B, Al, Ga, C, Si, Sn, Sr, Ba, Ra, P 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지는 상술한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함하는 양극, 및 상기 양극과 대항하는 음극을 포함한다.
예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 리튬 소스, 금속 인산화물, 탄소 소스 및 분산제를 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 혼합 용액을 건조하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 소성하여 리튬 금속 인산화물 입자 및 상기 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 형성한다. 상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 XPS를 통해 각각 측정된 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차가 15 이하이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 소스는 글루코오스(glucose), 수크로오스(sucrose), 락토오스(lactose), 말토오스(maltose), 페놀 포름알데히드 수지(phenol-formaldehyde resin) 및 페놀릭 에폭시 수지(phenolic epoxy resin)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 분산제는 소듐 헥사메타포스페이트(sodium hexametaphoshate), 트리폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate) 및 피로인산염(pyrophosphate)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 소성은 500 내지 900 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르는 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 금속 인산화물 입자 및 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함한다. 상기 탄소 코팅을 통해 양극 활물질의 전기 전도도가 향상되어 리튬 이차 전지의 출력 특성이 개선될 수 있다.
상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 각각 측정된 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차는 15 이하이다. 상기 범위에서, 서로 다른 복합 입자들의 표면에 탄소 코팅이 균일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 양극 활물질 전체의 전기 전도도가 향상되고 출력 특성 및 저온 성능이 개선될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 복합 입자들 중 1개의 복합 입자의 에칭 깊이에 따른 탄소 농도 및 에칭 깊이에 따른 철 농도를 나타내는 예시적인 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 리튬 금속 인산화물 입자를 포함하는 양극 활물질을 제공한다. 또한, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.
상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질(이하, '양극 활물질'로 약칭될 수 있다)은 리튬 금속 인산화물 입자를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 올리빈 구조를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 층상 구조 또는 결정 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
LiaMxPyO4+z
화학식 1 중, 0.9≤a≤1.2, 0.99≤x≤1.01, 0.9≤y≤1.2, -0.1≤z≤0.1이고, M은 Fe, Co, Ni 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
화학식 1로 표시된 화학 구조는 양극 활물질의 층상 구조 또는 결정 구조 내에 포함되는 결합 관계를 나타내며 다른 추가적인 원소들을 배제하는 것이 아니다. 예를 들면, M은 Fe, Co, Ni 및/또는 Mn을 포함하며, Fe, Co, Ni 및/또는 Mn은 양극 활물질의 주 활성 원소(main active element)로 제공될 수 있다. 화학식 1은 상기 주 활성 원소의 결합 관계를 표현하기 위해 제공된 것이며 추가적인 원소의 도입 및 치환을 포괄하는 식으로 이해되어야 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 주 활성 원소에 추가되어 양극 활물질 또는 상기 층상 구조/결정 구조의 화학적 안정성을 증진하기 위한 보조 원소들이 더 포함될 수 있다. 상기 보조 원소는 상기 층상 구조/결정 구조 내에 함께 혼입되어 결합을 형성할 수 있으며, 이 경우도 화학식 1로 표시되는 화학 구조 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
상기 보조 원소는 예를 들면, Na, Mg, Ca, Y, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Cu, Ag, Zn, B, Al, Ga, C, Si, Sn, Sr, Ba, Ra, P 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보조 원소는 예를 들면, Al과 같이 Fe, Co, Ni 또는 Mn과 함께 양극 활물질의 용량/출력 활성에 기여하는 보조 활성 원소로 작용할 수도 있다.
예를 들면, 상기 양극 활물질 또는 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 하기 화학식 1-1로 표시되는 층상 구조 또는 결정 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
LiaM1xM2yPzO4+b
화학식 1-1 중, 0.98≤a≤1.56, 0.99≤x≤1.01, 0≤y≤0.05, 0.86≤z≤1.2, -0.1≤a≤0.1일 수 있다. 화학식 1-1 중, M1은 Fe, Co, Ni 및 Mn로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 화학식 1-1 중, M2는 Na, Mg, Ca, Y, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Cu, Ag, Zn, B, Al, Ga, C, Si, Sn, Sr, Ba, Ra, P 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질 또는 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 코팅 원소 또는 도핑 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상술한 보조 원소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 원소들이 코팅 원소 또는 도핑 원소로 사용될 수 있다. 예를 들면, 상술한 원소들 중 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 코팅 원소 또는 도핑 원소로 사용될 수 있다.
예를 들면, 화학식 1-1 중 M2는 코팅 원소 또는 도핑 원소로 제공될 수 있다.
상기 코팅 원소 또는 도핑 원소는 리튬 금속 인산화물 입자의 표면 상에 존재하거나, 상기 리튬 금속 인산화물 입자의 표면을 통해 침투하여 상기 화학식 1 또는 화학식 1-1로 나타내는 결합 구조 내에 포함될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 리튬 금속 인산화물 입자는 LiFePO4를 포함할 수 있다.
예를 들면, 리튬 금속 인산화물 입자는 다른 양극 활물질 입자들에 비하여 개선된 안정성 및 경제성을 가질 수 있다.
양극 활물질은 상기 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함한다. 상기 탄소 코팅을 통해 양극 활물질의 전기 전도도가 향상되어 리튬 이차 전지의 출력 특성이 개선될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 복합 입자의 총 중량 대비 상기 탄소 코팅의 함량은 0.8 내지 1.4 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 복합 입자의 전기 전도도가 개선되면서 용량 특성의 저하를 방지할 수 있다.
상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 각각 측정된 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차(standard deviation)는 15 이하이고, 바람직하게는 9 이하일 수 있다. 상기 범위에서, 서로 다른 복합 입자들의 표면에 탄소 코팅이 균일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 양극 활물질 전체의 전기 전도도가 향상되고 출력 특성 및 저온 성능이 개선될 수 있다.
예를 들면, 실시예들에 따른 양극 활물질을 분말 형태로 기재 상에 균일하게 도포하여 샘플을 형성하고, 상기 샘플 상에서 서로 다른 5개의 지점에 대하여 XPS를 통해 탄소 코팅의 두께 값들을 측정할 수 있다. 측정된 5개의 탄소 코팅 두께 값들의 표준 편차를 계산할 수 있다.
예를 들면, 복합 입자의 표면을 XPS의 아르곤 이온 건(Ar monatomic ion gun)을 사용하여 에칭(etching)하여 에칭 깊이(etching depth)에 따른 탄소 농도 및 금속 원소의 농도를 측정할 수 있다. 상기 금속 원소는 리튬 금속 인산화물에 함유된 금속 원소일 수 있다.
예를 들면, 측정된 탄소 농도 및 금속 원소의 농도 각각을 정규화(normalizing)할 수 있다. 상기 정규화는 탄소 농도 및 금속 원소의 농도 각각을 0 내지 1의 스케일로 변환하는 분석 방법을 의미할 수 있다.
예를 들면, 탄소 코팅의 두께 값은 정규화된 상기 탄소 농도 및 상기 금속 원소의 농도가 동일한 지점의 에칭 깊이일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 원소는 철(Fe) 원소일 수 있다.
예를 들면, 서로 다른 5개의 복합 입자들의 표면을 XPS의 아르곤 이온 건으로 에칭하며 에칭 깊이에 따른 탄소 농도 및 에칭 깊이에 따른 상기 금속 원소의 농도의 그래프를 획득할 수 있다. 이 때, 상기 탄소 농도 및 상기 금속 원소의 농도는 정규화되어 표시될 수 있다. 탄소 코팅의 두께 값은 상기 그래프에서 탄소 농도 라인 및 금속 원소의 농도 라인의 교차점에서의 에칭 깊이일 수 있다.
상술한 측정 방법을 사용하여, 측정된 탄소 코팅의 두께의 신뢰도 및 재현반복성이 향상될 수 있다.
예를 들면, 상술한 측정 방법의 대상이 되는 양극 활물질은 후술할 제조 방법에 의하여 제조된 양극 활물질일 수 있다.
예를 들면, 상술한 측정 방법의 대상이 되는 양극 활물질은 리튬 이차 전지 또는 양극으로부터 회수된 양극 활물질일 수 있다.
예를 들면, 리튬 이차 전지를 분해하여 양극을 획득할 수 있다. 상기 양극을 유기 용매(예를 들면, N-methyl-2-pyrrolidone(NMP))에 투입하여 약 5 분간 유지하여 바인더를 용해시키고, 양극 집전체를 제거한 후, 상기 유기 용매를 건조하여 제거할 수 있다.
상기 건조 후 잔류하는 양극 활물질 및 도전재를 증류수와 함께 용기에 넣고 약 1 시간 동안 교반하고 약 10 분간 방치하여 도전재 및 양극 활물질을 분리할 수 있다.
증류수 상층에 분리된 도전재를 제거하고, 용기 바닥에 가라앉은 양극 활물질을 획득할 수 있다.
획득된 양극 활물질을 건조하여 상술한 측정 방법의 대상이 되는 양극 활물질로 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 서로 다른 5개의 복합 입자들에 대하여 XPS를 통해 각각 측정된 탄소 코팅의 두께 값들의 평균이 5 내지 15 nm일 수 있고, 바람직하게는 6.5 내지 13 nm일 수 있다. 상기 범위에서, 양극 활물질의 전기 전도도가 향상되면서 용량 특성이 개선될 수 있다.
이하에서는, 상술한 복합 입자들을 포함하는 양극 활물질의 제조 방법이 제공된다.
리튬 소스, 금속 인산화물, 탄소 소스 및 분산제를 증류수에 분산 및 혼합하여 혼합 용액을 형성한다. 상기 혼합 공정 중 볼 밀(ball mill)을 사용하여 목표 크기로 입자를 분쇄할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 혼합 용액에 상술한 도핑 원소의 소스 및/또는 코팅 원소의 소스를 더 투입할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 소스는 탄산 리튬 및/또는 수산화 리튬을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 소스는 글루코오스(glucose), 수크로오스(sucrose), 락토오스(lactose), 말토오스(maltose), 페놀 포름알데히드 수지(phenol-formaldehyde resin) 및 페놀릭 에폭시 수지(phenolic epoxy resin)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 소스는 리튬 소스, 금속 인산화물, 탄소 소스 및 분산제의 총 중량 대비 5 내지 15 중량%로 투입될 수 있다. 상기 범위에서, 탄소 코팅이 충분히 형성되면서도 용량 저하를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 분산제는 소듐 헥사메타포스페이트(sodium hexametaphoshate), 트리폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate), 피로인산염(pyrophosphate)등으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 분산제는 리튬 소스, 금속 인산화물, 탄소 소스 및 분산제의 총 중량 대비 0.05 내지 0.5 중량%로 투입될 수 있다. 상기 범위에서, 리튬 금속 인산화물 입자 표면에 탄소 코팅이 균일하게 형성될 수 있다.
상기 혼합 용액을 건조(예를 들면, 스프레이 건조)시켜 증류수를 증발시키고 혼합물을 형성한다.
상기 건조 단계를 거친 혼합물을 질소 분위기 하에서 약 500 내지 900 ℃로 약 5 내지 12시간 동안 소성한 후, 분급 및 탈철 공정을 수행하여 리튬 금속 인산화물 및 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 형성한다.
상기 소성은 예를 들면, 약 600 내지 750 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참고로 상술한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 양극을 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 리튬 이차 전지는 상술한 리튬 금속 인산화물 입자가 포함된 양극 활물질을 포함하는 양극(100) 및 상기 양극(100)과 대향하는 음극(130)을 포함할 수 있다.
양극(100)은 상술한 리튬 금속 인산화물 입자를 포함하는 양극 활물질이 양극 집전체(105)의 적어도 일 면 상에 도포되어 형성된 양극 활물질층(110)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 양극 활물질을 용매 내에서 바인더, 도전재 및/또는 분산재 등과 혼합 및 교반하여 양극 슬러리를 제조할 수 있다. 상기 양극 슬러리를 양극 집전체(105)의 적어도 일 면 상에 코팅한 후, 건조 및 압연하여 양극(100)을 제조할 수 있다.
양극 집전체(105)는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 양극 집전체(105)는 카본, 니켈, 티탄, 은으로 표면 처리된 알루미늄 또는 스테인레스강을 포함할 수도 있다.
상기 바인더는, 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등의 유기계 바인더, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더를 포함할 수 있으며, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용될 수 있다.
예를 들면, 양극 형성용 바인더로서 PVDF 계열 바인더가 사용될 수 있다. 이 경우, 양극 활물질층(110) 형성을 위한 바인더의 양이 감소하고 상대적으로 양극 활물질의 양이 증가될 수 있으며, 이에 따라 이차 전지의 출력, 용량이 향상될 수 있다.
상기 도전재는 활물질 입자들 사이의 전자 이동을 촉진하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전재는 흑연, 카본 블랙, 그래핀, 탄소 나노 튜브 등과 같은 탄소계열 도전재 및/또는 주석, 산화주석, 산화티타늄, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질 등을 포함하는 금속 계열 도전재를 포함할 수 있다.
음극(130)은 음극 집전체(125) 및 음극 활물질을 음극 집전체(125)의 적어도 일 면 상에 코팅하여 형성된 음극 활물질층(120)을 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는, 당 분야에서 공지된 것이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 계열 재료; 리튬 합금; 규소 또는 주석 등이 사용될 수 있다. 상기 비정질 탄소의 예로서 하드카본, 코크스, 1500 ℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead: MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber: MPCF) 등을 들 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로서 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등과 같은 흑연계 탄소를 들 수 있다. 상기 리튬 합금에 포함되는 원소로서 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐 등을 들 수 있다.
음극 집전체(125)는 예를 들면, 금, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 음극 활물질을 용매 내에서 바인더, 도전재 및/또는 분산재 등과 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조할 수 있다. 상기 슬러리를 상기 음극 집전체에 코팅한 후, 건조 및 압축하여 음극(130)을 제조할 수 있다.
상기 바인더 및 도전재로서 상술한 물질들과 실질적으로 동일하거나 유사한 물질들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 음극 형성을 위한 바인더는 예를 들면, 탄소 계열 활물질과의 정합성을 위해 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더를 포함할 수 있으며, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 양극(100) 및 음극(130) 사이에는 분리막(140)이 개재될 수 있다. 분리막(140)은 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 포함할 수 있다. 분리막(140)은 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 형성된 부직포를 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 양극(100), 음극(130) 및 분리막(140)에 의해 전극 셀이 정의되며, 복수의 상기 전극 셀들이 적층되어 예를 들면, 젤리 롤(jelly roll) 형태의 전극 조립체(150)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 분리막(140)의 권취(winding), 적층(lamination), 접음(folding) 등을 통해 상기 전극 조립체(150)를 형성할 수 있다.
상기 전극 조립체가 케이스(160) 내에 전해질과 함께 수용되어 리튬 이차 전지가 정의될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전해질로서 비수 전해액을 사용할 수 있다.
비수 전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 예를 들면 Li+X-로 표현되며 상기 리튬염의 음이온(X-)으로서 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등을 예시할 수 있다.
상기 유기 용매로서 예를 들면, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로퓨란 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각 전극 셀에 속한 양극 집전체(105) 및 음극 집전체(125)로부터 각각 전극 탭(양극 탭 및 음극 탭)이 돌출되어 케이스(160)의 일 측부까지 연장될 수 있다. 상기 전극 탭들은 케이스(160)의 상기 일측부와 함께 융착되어 케이스(160)의 외부로 연장 또는 노출된 전극 리드(양극 리드(107) 및 음극 리드(127))를 형성할 수 있다.
상기 리튬 이차 전지는 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등으로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
양극 활물질 제조
리튬 소스로 탄산 리튬, 인산철, 탄소 소스로 포도당, 및 분산제로 소듐 헥사메타포스페이트를 증류수에 넣고 볼 밀을 통해 입자들을 혼합 및 분쇄하여 LiFePO4를 포함하는 혼합 용액을 형성하였다.
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 5 중량%였다.
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.05 중량%였다.
형성된 LiFePO4를 포함하는 혼합 용액을 마이크로 노즐 형태가 적용되어 있는 스프레이 건조기를 사용하여 건조하였다.
건조된 분말을 질소 분위기 하에서 약 600 내지 750 ℃로 약 5 내지 12시간 동안 소성한 후, 분급 및 탈철 공정을 수행하여 탄소 코팅 및 리튬 금속 인산화물 입자 상에 탄소 코팅이 형성된 복합 입자들을 복수개 제조하였다.
리튬 이차 전지의 제조
준비된 양극 활물질을 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 구체적으로, 상기 양극 활물질, 도전재로 Denka Black 및 바인더로 PVDF를 각각 93:5:2의 질량비 조성으로 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 슬러리를 알루미늄 집전체 상에 코팅 후, 건조 및 압연하여 형성된 양극 활물질층을 포함하는 양극을 제조하였다. 상기 프레스 후 양극의 타겟(target) 전극 밀도는 2.45 g/cc로 조절되었다.
음극 활물질로 리튬 메탈을 사용하였다.
상술한 바와 같이 제조된, 양극 및 음극을 각각 Φ14, Φ16 직경을 갖는 원형형태로 notching 하여 적층하고, 상기 양극 및 음극 사이에 Φ19로 notching 한 분리막(폴리에틸렌, 두께 13 ㎛)을 개재하여 전극 셀을 형성하였다. 상기 전극 셀을 직경 20 mm 높이 1.6 mm의 규격의 코인 셀 외장재 내에 넣고 전해액을 주액하여 조립하였으며, 전해액이 전극 내부에 함침될 수 있도록 12시간 이상 에이징하였다.
전해액은 EC/EMC(30/70; 부피비)의 혼합 용매를 이용하여 1M LiPF6을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 이차 전지에 대해 화성 충방전을 실시하였다(충전조건 CC-CV 0.1C 3.8V 0.05C CUT-OFF, 방전조건 CC 0.1C 2.5V CUT-OFF).
실시예 2
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 7 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.08 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 3
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 9 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.09 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 4
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 10 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.1 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 5
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 6 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.2 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 6
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 4 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.1 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 7
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 17 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.05 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 8
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 3.5 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.1 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 9
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 포도당의 함량은 16 중량%이고, 탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.1 중량%인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실시예 10
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트에 더하여 Al(OH)-3를 더 투입한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
비교예 1
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.02 중량%인 점을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
비교예 2
소듐 헥사메타포스페이트를 투입하지 않은 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
비교예 3
탄산 리튬, 인산철, 포도당 및 소듐 헥사메타포스페이트의 총 중량 대비 투입된 소듐 헥사메타포스페이트의 함량은 0.04 중량%인 점을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
비교예 4
포도당을 투입하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.
실험예
(1) XPS 분석 - 탄소 코팅 두께 값들의 평균 및 표준 편차 계산
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 복합 입자들에 대하여 XPS를 사용하여 5개의 서로 다른 복합 입자들의 탄소 코팅의 두께 값들을 측정하였다.
양극 활물질을 기재 상에 도포한 후, 서로 다른 5개 point에 대하여 하기의 조건으로 XPS 분석을 수행하였다.
[XPS 분석 조건]
i) X-ray type: Al k alpha, 1486.68 eV, 900 ㎛ Beam size
ii) Analyzer: CAE (constant analyzer energy) Mode
iii) Number of scans: 50
iv) Pass energy: 20 eV
v) Dwell Time: 100ms
vi) Ion gun: Ar ion
vii) Ion energy: 4000 eV
viii) Etch Cycle: 300s
ix) Total Levels: 20
구체적으로, 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 복합 입자들의 표면을 아르곤 이온 건(Ar monatomic ion gun)을 사용하여 에칭하며 XPS 분석을 수행하여 각각의 복합 입자들에 대하여 에칭 깊이에 따른 탄소 농도 및 에칭 깊이에 따른 철 농도의 그래프를 획득하였다. 이 때, 상기 탄소 농도 그래프 및 상기 철 농도 그래프는 각각 최하점이 0, 최고점이 1로 스케일 변환된 그래프이다.
상기 그래프에서 탄소 농도 라인 및 철 농도 라인의 교차점에서의 에칭 깊이를 탄소 코팅의 두께 값으로 평가하였다.
도 3은 실시예 1의 복합 입자들 중 1개의 복합 입자의 에칭 깊이에 따른 탄소 농도 및 에칭 깊이에 따른 철 농도를 나타내는 예시적인 그래프이다.
획득된 5개의 복합 입자들의 탄소 코팅 두께 값들의 평균 및 표준 편차를 계산하였다.
(2) 탄소 함량 측정
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 양극 활물질의 탄소 함량을 C/S 분석기(carbon/sulfur analyzer, CS844, LECO社)를 통해 측정하였다.
구체적으로, 양극 활물질 샘플 1 g을 연소시켜 발생하는 CO2를 검출하여 샘플 내의 탄소 함량을 정량 분석하였다.
(3) 전기 전도도 측정
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 양극 활물질의 전기 전도도를 분체 저항 측정 장비(MCP-PD51, Nittoseiko analytech社)를 사용하여 측정하였다.
구체적으로, 양극 활물질 샘플 2 g을 가압하여 약 2.0 g/cc의 밀도 상태로 만든 후, 샘플의 저항 및 전기 전도도를 측정하였다.
분석 조건은 하기와 같다.
Start lane: 1 Ohm
Voltage limiter: 10 V
Probe: 4-pin probe (electrode distance 3.0 mm/electrode radius 0.7 mm/sample radius: 10.0 mm)
(4) 0.1C 방전 용량 대비 2C 방전 용량의 비 측정
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 리튬 이차 전지에 대하여 상온(25 ℃)에서 충전(CC-CV 0.5C 3.65V 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 0.1C 2.5V CUT-OFF)을 수행하며 방전 용량을 측정하였다. 측정된 방전 용량을 0.1C 방전 용량으로 평가하였다.
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 리튬 이차 전지에 대하여 상온(25 ℃)에서 충전(CC-CV 0.5C 3.65V 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 2C 2.5V CUT-OFF)을 수행하며 방전 용량을 측정하였다. 측정된 방전 용량을 2C 방전 용량으로 평가하였다.
2C 방전 용량을 0.1C 방전 용량으로 나누어 백분율로 0.1C 방전 용량 대비 2C 방전 용량의 비(%)를 계산하였다.
(5) 저온 출력 특성 평가
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 리튬 이차 전지에 대하여 상온(25 ℃)에서 충전(CC-CV 0.5C 3.65V 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 0.1C 2.5V CUT-OFF)을 수행하며 방전 용량을 측정하였다. 측정된 방전 용량을 상온 방전 용량으로 평가하였다.
상술한 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 리튬 이차 전지에 대하여 저온(-7 ℃)에서 충전(CC-CV 0.5C 3.65V 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 0.1C 2.5V CUT-OFF)을 수행하며 방전 용량을 측정하였다. 측정된 방전 용량을 저온 방전 용량으로 평가하였다.
저온 방전 용량을 상온 방전 용량으로 나누어 백분율로 저온 출력 특성(%)을 계산하였다.
평가 결과는 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
구분 탄소 코팅 두께 평균(nm) 탄소 코팅 두께 표준 편차 탄소 함량
(중량%)
실시예 1 12.8 8.6 1.19
실시예 2 10.6 6.5 1.23
실시예 3 4.6 2.6 1.36
실시예 4 9.0 3.3 1.38
실시예 5 6.6 1.2 1.20
실시예 6 4.2 7.9 1.10
실시예 7 15.1 14.7 1.40
실시예 8 5.0 8.0 0.78
실시예 9 14.8 10.1 1.41
실시예 10 12.6 9.3 1.20
비교예 1 17.2 18.7 1.37
비교예 2 12.2 22.9 1.28
비교예 3 12.6 17.1 1.30
비교예 4 0 - 0
구분 전기 전도도
(S/cm)		 0.1C 방전 용량 대비 2C 방전 용량의 비
(%)		 저온(-7 ℃) 출력 특성
(%)
실시예 1 0.05 85.3 54.4
실시예 2 0.06 87.5 56.1
실시예 3 0.08 88.6 58.7
실시예 4 0.08 88.2 58.3
실시예 5 0.09 90.1 61.3
실시예 6 0.10 80.5 51.2
실시예 7 0.09 89.2 52.0
실시예 8 0.02 82.4 53.6
실시예 9 0.09 89.0 52.2
실시예 10 0.06 86.1 54.5
비교예 1 0.003 70.4 48.5
비교예 2 0.009 73.9 45.6
비교예 3 0.006 77.7 43.4
비교예 4 0.001 65.4 40.2
표 1 및 표 2를 참조하면, 탄소 코팅 두께 값들의 표준 편차가 15 이하인 실시예들은 비교예들에 비하여 전체적으로 전기 전도도, 0.1C 방전 용량 대비 2C 방전 용량, 및 저온 출력 특성이 개선되었다.
실시예 6은 탄소 코팅 두께 값들의 평균이 5 nm 미만이어서 다른 실시예들에 비하여 상대적으로 전기 전도도 및 출력 특성이 저하되었다.
실시예 7은 탄소 코팅 두께 값들의 평균이 15를 초과하여 다른 실시예들에 비하여 상대적으로 저온 출력 특성이 저하되었다.
실시예 8은 복합 입자 내의 탄소 함량이 0.8 중량% 미만이어서 다른 실시예들에 비하여 상대적으로 전기 전도도 및 출력 특성이 저하되었다.
실시예 9는 복합 입자 내의 탄소 함량이 1.4 중량%를 초과하여 상대적으로 다른 실시예들에 비하여 저온 출력 특성이 저하되었다.
100: 양극 105: 양극 집전체
107: 양극 리드 110: 양극 활물질층
120: 음극 활물질층 125: 음극 집전체
127: 음극 리드 130: 음극
140: 분리막 150: 전극 조립체
160: 케이스

Claims (13)

  1. 리튬 금속 인산화물 입자; 및
    상기 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함하고,
    상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 각각 측정된 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차가 15 이하인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소 코팅의 상기 두께 값은 XPS의 아르곤 이온 건(Ar monatomic ion gun)을 사용하여 상기 복합 입자의 표면을 에칭하여 측정된 탄소 농도 및 상기 리튬 금속 인산화물에 포함된 금속 원소의 농도가 동일한 지점의 에칭 깊이인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 평균이 5 내지 15 nm인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 평균이 6.5 내지 13 nm인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 상기 표준 편차가 9 이하인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 복합 입자의 총 중량 대비 상기 탄소 코팅의 함량은 0.8 내지 1.4 중량%인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 올리빈 구조를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질:
    [화학식 1]
    LiaMxPyO4+z
    (화학식 1 중, 0.9≤a≤1.2, 0.99≤x≤1.01, 0.9≤y≤1.2, -0.1≤z≤0.1이고, M은 Fe, Co, Ni 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함함).
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 리튬 금속 인산화물 입자는 도핑 원소 또는 코팅 원소를 더 포함하고,
    상기 도핑 원소 또는 상기 코팅 원소는 각각 Na, Mg, Ca, Y, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Cu, Ag, Zn, B, Al, Ga, C, Si, Sn, Sr, Ba, Ra, P 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
  9. 청구항 1의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함하는 양극; 및
    상기 양극과 대항하는 음극을 포함하는, 리튬 이차 전지.
  10. 리튬 소스, 금속 인산화물, 탄소 소스 및 분산제를 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계;
    상기 혼합 용액을 건조하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물을 소성하여 리튬 금속 인산화물 입자 및 상기 리튬 금속 인산화물 입자 표면의 적어도 일부 상에 형성된 탄소 코팅을 포함하는 복합 입자를 복수개 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 복수개의 복합 입자들 중 5개의 서로 다른 복합 입자들에 대하여 XPS를 통해 각각 측정된 상기 탄소 코팅의 두께 값들의 표준 편차가 15 이하인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 탄소 소스는 글루코오스(glucose), 수크로오스(sucrose), 락토오스(lactose), 말토오스(maltose), 페놀 포름알데히드 수지(phenol-formaldehyde resin) 및 페놀릭 에폭시 수지(phenolic epoxy resin)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 분산제는 소듐 헥사메타포스페이트(sodium hexametaphoshate), 트리폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate) 및 피로인산염(pyrophosphate)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 소성은 500 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
KR1020220167877A 2022-12-05 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 KR20240083584A (ko)

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