KR101100029B1 - Manufacturing method of positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
수소화 인산리튬(LiH2PO4) 및 철 전구체 화합물을 혼합하고, 상기 혼합물에 도전성 카본재를 첨가하여 혼합 생성물을 제조하고, 상기 혼합 생성물을 소성하는 공정을 포함하는 하기 화학식 1로 표현되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.Lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) and an iron precursor compound are mixed, a conductive carbon material is added to the mixture to prepare a mixed product, and the process of firing the mixed product is a lithium secondary represented by the following formula (1) Provided is a method for producing a positive electrode active material for a battery.
[화학식 1][Formula 1]
LiFePO4 LiFePO 4
양극활물질, 리튬철인산산화물, 리튬원료, 수소화인산리튬, 추가 리튬 원료 Cathode active material, lithium iron phosphate, lithium raw material, lithium hydride phosphate, additional lithium raw material
Description
본 기재는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same.
최근 휴대용 전자기기의 소형화 및 경량화 추세와 관련하여 이들 기기의 전원으로 사용되는 전지의 고성능화및 대용량화에 대한 필요성이 높아지고 있다.With the recent trend toward miniaturization and light weight of portable electronic devices, the necessity for high performance and high capacity of batteries used as power sources of these devices is increasing.
전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써 전력을 발생시키는 것이다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 인터칼레이션/디인터칼레이션될 때의 화학전위(chemical potential)의 변화에 의하여 전기 에너지를 생성하는 리튬 이차 전지가 있다.Cells generate electricity by using materials that can electrochemically react to the positive and negative electrodes. A typical example of such a battery is a lithium secondary battery that generates electric energy by a change in chemical potential when lithium ions are intercalated / deintercalated at a positive electrode and a negative electrode.
상기 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 물질을 양극과 음극 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium ions as a positive electrode and a negative electrode active material, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.
리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬 복합금속 화합물이 사용되고 있으 며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합금속 산화물들이 연구되고있다.A lithium composite metal compound is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 <x <1), and LiMnO 2 . Composite metal oxides are being studied.
또한, 최근 대용량 전지의 양극 활물질로 각광받고 있는 LiFePO4는 열적 안정성이 매우 뛰어나며, 매장량이 풍부하여 원료 가격도 매우 저렴한 장점이 있다.In addition, LiFePO 4 , which has recently been spotlighted as a cathode active material of a large-capacity battery, has excellent thermal stability, rich reserves, and raw material prices.
상기 양극 활물질 LiFePO4를 합성하는 방법으로는 공침법, 고상반응법, 수열합성법 등이 있다. 일본특허공개 제2000-294238호에는 철 원료으로서 옥살산철(FeC2O4·2H2O)을 사용하고, 인산수소암모늄(NH4H2PO4) 및 탄산리튬(Li2CO3)을 합성 원료로 하여 LiFePO4를 합성하는 방법이 기술되어 있다. 미국특허공개 제20020004169호에서는 철 아세테이트 2Fe(CH3COO)2, 탄산리튬(Li2CO3) 및 암모늄 디하이드로겐 포스페이트(NH4H2PO4)를 합성 원료로 사용하여 LiFePO4를 합성하는 방법을 제시하였다.Methods of synthesizing the positive electrode active material LiFePO 4 include a coprecipitation method, a solid phase reaction method, a hydrothermal synthesis method and the like. In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-294238, iron oxalate (FeC 2 O 4 .2H 2 O) is used as an iron raw material, and ammonium hydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) are synthesized. A method for synthesizing LiFePO 4 as a raw material is described. US Patent Publication No. 20020004169 discloses the synthesis of LiFePO 4 using iron acetate 2Fe (CH 3 COO) 2 , lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) as a raw material. The method is presented.
그 외 많은 특허에서 NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4 등과 같은 인산염과 철 아세테이트(2Fe(CH3COO)2)를 원료로 사용하여 LiFePO4를 합성하는 방법이 제시되어 있다.Many other patents use LiFePO 4 as a raw material using phosphate and iron acetate (2Fe (CH 3 COO) 2 ) as NH 4 H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4, etc. A method of synthesis is shown.
그러나 상기 원료를 사용할 경우, 소성 중 암모니아나 아세트산과 같은 유해한 반응가스가 발생하며, 이러한 유해한 반응가스를 포집하기 위한 설비를 필요로 하게 되기 때문에 필연적으로 제조 원가가 증가하게 된다. 따라서, 공업적 규모로 LiFePO4를 제조하기에 적절하지 않은 문제점이 있다.However, when the raw material is used, harmful reaction gases such as ammonia or acetic acid are generated during firing, and a manufacturing cost is inevitably increased because a facility for collecting such harmful reaction gases is required. Therefore, there is a problem that is not suitable for producing LiFePO 4 on an industrial scale.
또한 국내특허공개 제2008-0006928호에서는 인산리튬(Li3PO4)과 인산 제1철 함수염(Fe3(PO4)2·nH2O) 등의 철 원료를 사용하는 방법이 개시되어 있으며, 이 방법은 부생성물이 무독성의 물이므로 유해한 부생성물을 생성시키지 않는다. 그러나 사용되는 인산리튬이, 수산화리튬 수용액에 인산나트륨을 가하는 방법 등으로 제조됨에 따라 필연적으로 불순물로서 나트륨 함유량이 높아지는 경향이 있어 전지 특성 열화와 같은 문제점이 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 2008-0006928 discloses a method of using iron raw materials such as lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) and ferrous phosphate (Fe 3 (PO 4 ) 2 nH 2 O). However, this method does not produce harmful by-products because the by-products are non-toxic water. However, as the lithium phosphate used is manufactured by a method of adding sodium phosphate to an aqueous lithium hydroxide solution, there is a tendency that the sodium content necessarily increases as an impurity, which causes problems such as deterioration of battery characteristics.
본 발명의 일 구현예는 유해한 반응가스가 생성되지 않아 친환경적이며, 대량 생산이 용이하고, 경제성을 갖춘 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery that is eco-friendly, easy to mass-produce, economical because no harmful reaction gas is generated.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 제조 방법으로 제조된 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode active material prepared by the manufacturing method.
본 발명의 일 구현예는 수소화 인산리튬(LiH2PO4, lithium dihydrogen phosphate) 및 철 전구체 화합물을 혼합하고; 상기 혼합물에 도전성 카본재를 첨가하여 혼합 생성물을 제조하고; 상기 혼합 생성물을 소성하는 공정을 포함하는 하기 화학식 1로 표현되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to mix lithium phosphate (LiH 2 PO 4 , lithium dihydrogen phosphate) and iron precursor compound; Adding a conductive carbon material to the mixture to prepare a mixed product; It is to provide a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery represented by the following formula (1) comprising the step of firing the mixed product.
[화학식 1][Formula 1]
LiFePO4 LiFePO 4
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 방법으로 제조된 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention to provide a lithium secondary battery comprising a positive electrode including a positive electrode active material prepared by the above method, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of embodiments of the present invention are included in the following detailed description.
본 발명의 제조 방법은 소성 공정 중 유해한 반응 가스가 생성되지 않으므로 친환경적이고, 대량 생산이 용이하고, 경제적으로 LiFePO4 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, since no harmful reaction gas is generated during the firing process, it is possible to manufacture a cathode active material for an LiFePO 4 lithium secondary battery, which is environmentally friendly, easy to mass produce, and economically.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명의 제1 구현예는 수소화 인산리튬(LiH2PO4) 및 철 전구체 화합물을 혼합하고, 상기 혼합물에 탄소계 물질을 첨가하여 혼합 생성물을 제조하고, 상기 혼합 생성물을 소성하는 공정을 포함하는 하기 화학식 1로 표현되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.A first embodiment of the present invention comprises the steps of mixing the lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) and iron precursor compound, adding a carbon-based material to the mixture to prepare a mixed product, and calcining the mixed product It provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery represented by the formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
LiFePO4 LiFePO 4
이어서, 본 발명의 제1 구현예에 따른 제조 방법을 각 공정별로 상세하게 설명하도록 한다.Next, the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described in detail for each process.
먼저, 수소화 인산리튬(LiH2PO4) 및 철 전구체 화합물을 혼합한다.First, lithium hydride phosphate (LiH 2 PO 4 ) and the iron precursor compound are mixed.
상기 철 전구체 화합물로는 Fe2+를 포함하는 화합물을 사용할 수 있고, 그 대표적인 예로는 철 옥살레이트(FeC2O4·2H2O), 철 아세테이트(Fe(CH3COO)2) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 중에서, 철 옥살레이트(FeC2O4·2H2O)를 가장 적절하게 사용할 수 있다.As the iron precursor compound, a compound containing Fe 2+ may be used, and representative examples thereof may be iron oxalate (FeC 2 O 4 .2H 2 O), iron acetate (Fe (CH 3 COO) 2 ), or a combination thereof. Mixtures can be used. Among these, iron oxalate (FeC 2 O 4 .2H 2 O) can be most suitably used.
상기 수소화 인산리튬(LiH2PO4)은 리튬과 인을 모두 제공할 수 있는 화합물로서, 파우더 형태의 고체 또는 액 상태로 사용할 수 있다. 상기 액 상태로 사용하는 경우에는 수소화 인산리튬(LiH2PO4)을 물에 용해시켜 수용액 상태로 사용할 수도 있고, 에탄올 또는 이소프로필알콜과 같은 알코올 용매에 용해시킨 슬러리 상태로 사용할 수도 있다.The lithium hydride phosphate (LiH 2 PO 4 ) is a compound capable of providing both lithium and phosphorus, and may be used in a solid or liquid state in powder form. When used in the above liquid state, lithium phosphate lithium (LiH 2 PO 4 ) may be dissolved in water and used as an aqueous solution, or may be used as a slurry dissolved in an alcohol solvent such as ethanol or isopropyl alcohol.
LiFePO4를 제조시, 수소화 인산리튬(LiH2PO4)을 사용하는 경우, 소성시 유독한 암모니아 또는 아세트산 등의 유해한 부생성물이 생성되지 않아 친환경적며, 또한 이러한 유해한 부생성물을 제거하기 위한 공정 및 장치가 필요없어 공정이 간단하고, 제조 비용을 줄일 수 있어 경제적이다.When using lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) in the production of LiFePO 4 , it is environmentally friendly because no harmful by-products such as toxic ammonia or acetic acid are produced during firing, and it is environmentally friendly, and a process for removing such harmful by-products and It is economical because the process is simple because no device is required and manufacturing cost can be reduced.
LiFePO4를 제조시, 수소화 인산리튬(LiH2PO4)을 사용하는 경우 유해한 부생성물이 생성되지 않음을 철 전구체로 철 옥살레이트(FeC2O4·2H2O)를 사용하는 경우를 예로 들어 하기 반응식 1로 나타내었다.In preparing LiFePO 4 , the use of lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) does not produce harmful by-products. For example, when iron oxalate (FeC 2 O 4 · 2H 2 O) is used as an iron precursor, It is represented by
[반응식 1]
LiH2PO4 + FeC2O4·2H2O → LiFePO4 + 3H2O + CO2 + CO LiH 2 PO 4 + FeC 2 O 4 · 2H 2 O → LiFePO 4 + 3H 2 O +
상기 반응식 1에 나타낸 것과 같이, LiH2PO4가 합성용 출발 물질로 사용되는 경우, 유해한 물질이 생성되지 않으며, 부산물로 무해한 물이 생성됨을 알 수 있다.As shown in
이에 대하여 종래의 일 방법에서는 Li2CO3, FeC2O4·2H2O 및 (NH4)2HPO4를 소정의 비로 혼합하고, 소성하는, 즉 하기 반응식 2와 같은 반응으로 LiFePO4를 합성하였다.On the other hand, in one conventional method, Li 2 CO 3 , FeC 2 O 4 · 2H 2 O, and (NH 4 ) 2 HPO 4 are mixed at a predetermined ratio and calcined, that is, LiFePO 4 is synthesized by a reaction as in
[반응식 2]
Li2CO3 + 2FeC2O4·2H2O + 2(NH4)2HPO4 → 2LiFePO4 + 4NH3 + 5CO2 + 5H2O + 2H2 Li 2 CO 3 + 2FeC 2 O 4 · 2H 2 O + 2 (NH 4) 2 HPO 4 → 2LiFePO 4 + 4NH 3 + 5CO 2 + 5H 2 O +
상기 화학식 2에 나타내는 반응식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 LiFePO4의 합성 방법에서는, 소성시 유독한 암모니아 등의 유해한 부생성물이 생성된다.As can be seen from the reaction formula shown in Chemical Formula 2, in the conventional method for synthesizing LiFePO 4 , harmful by-products such as ammonia, which are toxic upon firing, are produced.
또한, 종래의 다른 방법으로, Li2CO3, 2Fe(CH3COO)2, 2NH4H2PO4를 소정의 비로 혼합하고, 소성하는, 즉 하기 반응식 3과 같은 반응으로 LiFePO4를 합성하였다.Further, in another conventional method, Li 2 CO 3 , 2Fe (CH 3 COO) 2 , and 2NH 4 H 2 PO 4 were mixed at a predetermined ratio and calcined, that is, LiFePO 4 was synthesized by a reaction as in Scheme 3 below. .
[반응식 3]Scheme 3
Li2CO3 + 2Fe(CH3COO)2 + 2NH4H2PO4 → 2LiFePO4 + CO2 + H2O + 2NH3 + 4CH3COOHLi 2 CO 3 + 2Fe (CH 3 COO) 2 + 2NH 4 H 2 PO 4 → 2LiFePO 4 + CO 2 + H 2 O + 2NH 3 + 4CH 3 COOH
상기 반응식 3에 나타낸 것과 같이, 종래의 LiFePO4의 합성 방법에서는, 소 성시 유독한 암모니아 또는 아세트산 등의 유해한 부생성물이 생성된다. 따라서, 이러한 유해한 부생성물을 처리하기 위한 대규모적인 집진 장치 등의 설비가 필요해지기 때문에, 제조 비용이 상승하게 된다.As shown in Scheme 3, in the conventional method for synthesizing LiFePO 4 , harmful by-products such as ammonia or acetic acid, which are toxic upon firing, are produced. Therefore, since a large-scale dust collector and the like for treating such harmful by-products are required, manufacturing cost increases.
즉, 본 발명에서는 수소화 인산리튬(LiH2PO4)을 사용함에 따라 유독한 부생성물을 만들어 내는 일 없이, 결과물인 LiFePO4를 얻을 수 있다. 따라서, 종래의 제조 방법에 비해서, 소성시에 있어서 유해한 부생성물로 인한 안전성이 현저하게 향상된다. 또한 종래에서는 유독한 부생성물을 처리하기 위한 대규모 처리 설비가 필요했지만, 상술한 제조 방법에서는 부생성물이 무독성인 물이기 때문에, 공정을 간략화할 수 있으며, 처리 설비를 축소화 할 수 있다. 따라서 종래의 부생성물인 암모니아 등을 처리하는 때에 비교하면, 제조 비용을 줄일 수 있다.That is, according to the present invention, lithium Fe phosphate (LiH 2 PO 4 ) can be used to obtain the resulting LiFePO 4 without producing toxic by-products. Therefore, compared with the conventional manufacturing method, the safety by a harmful by-product at the time of baking improves remarkably. In addition, in the past, a large-scale treatment facility for treating toxic by-products was required, but in the above-described manufacturing method, since the by-products are non-toxic water, the process can be simplified and the treatment equipment can be reduced. Therefore, manufacturing cost can be reduced compared with the case of processing ammonia etc. which are conventional by-products.
수소화 인산리튬(LiH2PO4) 및 철 전구체 화합물을 혼합하는 공정에서, 이들의 혼합비는 1:1 내지 1.05:1 몰(mol)비일 수 있다. 수소화 인산리튬 및 철 전구체 화합물의 당량비가 상기 범위에 포함되는 경우, 수소화 인산리튬의 P가 미반응 물질로 존재하지 않으므로 적절하다. In the process of mixing lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) and the iron precursor compound, their mixing ratio may be 1: 1 to 1.05: 1 mol (mol) ratio. When the equivalent ratio of lithium phosphate hydride and iron precursor compound is included in the above range, P of lithium phosphate hydride is appropriate since it does not exist as an unreacted substance.
또한, 수소화 인산리튬(LiH2PO4) 및 철 전구체 화합물을 혼합하는 공정 또는가소성(pre-sintering) 후 Li2CO3, LiOH 또는 이들의 혼합물을 더욱 첨가할 수 있다. Li2CO3, LiOH 또는 이들의 혼합물을 더욱 첨가하는 경우, 소성 과정에서 휘발되는 리튬을 보충하는 장점이 있다. 이때, Li2CO3, LiOH 또는 이들의 혼합물의 첨 가량은 수소화 인산리튬(LiH2PO4)의 1몰에 대하여 0.05 내지 0.1몰일 수 있으며, Li2CO3와 LiOH를 혼합 사용시, 이들의 혼합비는 적절하게 조절할 수 있다. In addition, Li 2 CO 3 , LiOH or a mixture thereof may be further added after the process or pre-sintering of mixing the lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ) and the iron precursor compound. When further adding Li 2 CO 3 , LiOH or a mixture thereof, there is an advantage to replenish lithium volatilized during the firing process. In this case, the amount of Li 2 CO 3 , LiOH or a mixture thereof may be added in an amount of 0.05 to 0.1 moles based on 1 mole of lithium hydride lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ), and when Li 2 CO 3 and LiOH are mixed and mixed, Can be adjusted appropriately.
이어서, 상기 수소화 인산리튬 및 철 전구체의 혼합물에 도전성 카본재를 첨가하여 혼합 생성물을 제조한다. 이 첨가 공정은 유성 볼밀(planetary ball mill)과 같은 볼밀 등을 사용하는 혼합 공정으로 실시할 수 있다. 이때 혼합 공정은 30분 내지 1시간 동안 실시할 수 있다.Subsequently, a conductive carbon material is added to the mixture of the lithium hydride phosphate and the iron precursor to prepare a mixed product. This addition step can be carried out by a mixing step using a ball mill or the like such as a planetary ball mill. In this case, the mixing process may be performed for 30 minutes to 1 hour.
상기 도전성 카본재는 상기 혼합물을 소성하기 전, 또는 가소성(pre-sintering) 후 첨가할 수 있다. 도전성 카본재는 소성시 반응기의 내부 분위기를 환원 분위기로 유지하여, 철 이온을 환원시키는 역할을 하며, 최종 생성물에 있어서 전도성 성분으로 작용한다. The conductive carbon material may be added before firing the mixture or after pre-sintering. The conductive carbon material maintains the internal atmosphere of the reactor in a reducing atmosphere during firing, thereby reducing iron ions, and serves as a conductive component in the final product.
사용 가능한 도전성 카본재는 케첸 블랙(ketjen black), 슈퍼-P(Super-P), 아세틸렌 블랙, 석유 피치와 같은 열분해에 의해 도전성 카본을 발생시킬 수 있는 물질을 들 수 있다. Examples of the conductive carbon material that can be used include materials capable of generating conductive carbon by thermal decomposition such as ketjen black, Super-P, acetylene black, and petroleum pitch.
상기 혼합물과 도전성 카본재의 혼합 비율은 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다. 도전성 카본재를 이 범위로 사용하는 경우 활물질의 밀도 저하의 문제없이 도전성 카본재 사용에 따른 전도성 향상 효과를 적절하게 얻을 수 있다.The mixing ratio of the mixture and the conductive carbon material may be 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture. When using a conductive carbon material in this range, the conductivity improvement effect by using a conductive carbon material can be suitably acquired, without the problem of the density fall of an active material.
상기 가소성 공정은 수소화 인산리튬 및 철 전구체의 혼합물을 600 내지 850℃에서 가소성을 실시할 수 있다. 가소성 유지 구간은 4 내지 6시간일 수 있다. In the plasticizing process, a mixture of lithium phosphate hydride and an iron precursor may be plasticized at 600 to 850 ° C. The plastic maintenance interval may be 4 to 6 hours.
이어서, 상기 혼합 생성물을 소성한다. 이때, 소성 공정은 600 내지 850℃에서 실시할 수 있다.The mixed product is then calcined. At this time, the firing step can be carried out at 600 to 850 ℃.
상기 소성 시간은 가소성을 실시하는 경우에는 4 내지 6시간 동안 실시하며, 가소성을 실시하지 않는 경우에는 8 내지 10시간 동안 실시할 수 있다.The firing time may be performed for 4 to 6 hours when plasticizing is performed, and may be performed for 8 to 10 hours when plasticizing is not performed.
또한 가소성을 실시하는 경우, 가소성 생성물을 냉각한 후, 분쇄하는 공정을 더욱 실시할 수도 있다.In addition, when plasticizing is performed, the process of crushing after cooling a plastic product can also be performed.
소성 공정을 상기 온도 범위 및 시간 범위에서 실시하는 경우, 활물질의 결정성이 저하되지 않으면서, 적절한 크기의 활물질 입자를 형성할 수 있고, 또한 불순물 상이 형성되는 것을 억제할 수 있다.In the case where the firing step is carried out in the above temperature range and time range, the active material particles having an appropriate size can be formed without decreasing the crystallinity of the active material, and the formation of the impurity phase can be suppressed.
또한, 상기 소성 공정은 비활성 분위기 또는 환원성 분위기 하에서 실시할 수 있다. 상기 비활성 분위기는 N2 가스 분위기일 수 있고, 상기 환원성 분위기는 Ar/H2의 혼합 기체 분위기 일 수 있다. 상기 Ar/H2의 혼합 기체 분위기에서 H2의 함량은 2 내지 7 부피%일 수 있다. Ar/H2의 기체 혼합 분위기에서 H2의 함량이 상기 범위에 포함되는 경우 환원 분위기를 유지시키는 장점이 있다.In addition, the firing step may be carried out in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. The inert atmosphere may be an N 2 gas atmosphere, and the reducing atmosphere may be a mixed gas atmosphere of Ar / H 2 . The content of H 2 in the mixed gas atmosphere of the Ar / H 2 may be 2 to 7% by volume. The content of H 2 gas in the mixed atmosphere of Ar / H 2 has the advantage of maintaining the reducing atmosphere when included in the range.
소성 생성물을 냉각한 후, 다시 분쇄하여 양극 활물질을 제조한다.After cooling the calcined product, it is ground again to prepare a positive electrode active material.
본 발명의 제2 구현예는 상기 제1 구현예에 따라 제조된 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 제1 구현예에 따라 제조된 양극 활물질은 리튬 이차 전지의 양극에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 양극과 함께 음극 활물질을 포함하는 음극, 및 전해질을 포함한다.A second embodiment of the present invention is to provide a lithium secondary battery comprising a positive electrode active material prepared according to the first embodiment. That is, the positive electrode active material prepared according to the first embodiment of the present invention may be usefully used for the positive electrode of a lithium secondary battery. The lithium secondary battery includes a negative electrode including a negative electrode active material together with a positive electrode, and an electrolyte.
상기 양극은 본 발명에 따른 양극 활물질과, 도전재, 결합제 및 용매를 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조한 다음, 알루미늄 집전체 상에 직접 코팅 및 건조하여 제조한다. 또는 상기 양극 활물질 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 알루미늄 집전체 상에 라미네이션하여 제조가 가능하다.The positive electrode is prepared by mixing a positive electrode active material according to the present invention, a conductive material, a binder and a solvent to prepare a positive electrode active material composition, and then coating and drying the aluminum active material directly. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then the film obtained by peeling from the support may be manufactured by laminating on an aluminum current collector.
이때 도전재는 카본 블랙, 흑연, 금속 분말을 사용하며, 결합제는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물이 가능하다. 또한 용매는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 데칸 등을 사용한다. 이때 양극 활물질, 도전재, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용하는 수준으로 사용된다.The conductive material is carbon black, graphite, metal powder, the binder is vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene And mixtures thereof. In addition, N-methylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, decane, etc. are used as a solvent. In this case, the contents of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent are used at levels commonly used in lithium secondary batteries.
상기 음극은 양극과 마찬가지로 음극 활물질, 결합제 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하거나 별도의 지지체 상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 제조한다. 이때 음극 활물질 조성물에는 필요한 경우에는 도전재를 더욱 함유하기도 한다.Like the positive electrode, the negative electrode is mixed with a negative electrode active material, a binder, and a solvent to prepare a negative electrode active material composition, which is directly coated on a copper current collector or cast on a separate support and peeled from the support to a copper current collector It is prepared by lamination. At this time, the negative electrode active material composition may further contain a conductive material if necessary.
상기 음극 활물질로는 리튬을 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 재료가 사용되고, 예컨대, 리튬 금속이나 리튬 합금, 코크스, 인조 흑연, 천연 흑연, 유기 고분자 화합물 연소체, 탄소 섬유 등을 사용한다. 또한 도전재, 결합제 및 용매는 전술한 양극의 경우와 동일하게 사용된다. As the negative electrode active material, a material capable of intercalating / deintercalating lithium is used, and for example, lithium metal, lithium alloy, coke, artificial graphite, natural graphite, organic polymer compound combustor, carbon fiber, or the like is used. . In addition, a conductive material, a binder, and a solvent are used similarly to the case of the positive electrode mentioned above.
상기 세퍼레이터는 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 일예로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.The separator may be used as long as it is commonly used in lithium secondary batteries. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and a polyethylene / polypropylene two-layer separator, It goes without saying that a mixed multilayer film such as polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer separator and the like can be used.
상기 리튬 이차 전지에 충전되는 전해질로는 비수성 전해질 또는 공지된 고체 전해질 등이 사용 가능하며, 리튬염이 용해된 것을 사용한다. As the electrolyte to be charged in the lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte or a known solid electrolyte may be used, and a lithium salt is used.
상기 비수성 전해질의 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등의 환상 카보네이트 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류 아세토니트릴 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 사용할 수 있다. 이들을 단독또는 복수개 조합하여 사용할 수 있다. 특히, 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트와의 혼합 용매를 바람직하게 사용할 수 있다.Although the solvent of the said non-aqueous electrolyte is not specifically limited, Chain carbonate methyl acetate, ethyl acetate, such as cyclic carbonate dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, Esters such as propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and γ-
또한 전해질로서, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴로니트릴 등의 중합체 전해질에 전해액을 함침한 겔상 중합체 전해질이나, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질이 가능하다.As the electrolyte, a gel polymer electrolyte in which an electrolyte solution is impregnated with a polymer electrolyte such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile, or an inorganic solid electrolyte such as LiI or Li 3 N can be used.
이때 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.At this time, the lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCl , And one selected from the group consisting of LiI is possible.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 P 원료 물질이 포함된 LiH2PO4를 몰(mol)비로 1:1로 혼합하였다. The Fe 2+ containing compound FeC 2 O 4 · 2H 2 O and LiH 2 PO 4 as a lithium salt includes a P starting material in a
상기 혼합물 100 중량부에 대해 케첸 블랙 3 중량부를 첨가하여 유성 볼밀 (planetary ball mill)을 사용하여 약 3 내지 4시간 동안 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.3 parts by weight of Ketjen Black was added to 100 parts by weight of the mixture, followed by mixing and grinding for about 3 to 4 hours using a planetary ball mill to prepare a mixed product.
얻어진 혼합 생성물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 10 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4 양극 활물질을 제조하였다. The resulting mixed product was obtained with Ar / H 2 (content of H 2 5% by volume). The mixture was calcined by holding at 750 ° C. for 10 hours under a reducing atmosphere of the mixed gas. After cooling it slowly, it was ground again to prepare a carbon-containing LiFePO 4 positive electrode active material.
실시예 2Example 2
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 P 원료 물질이 포함된 LiH2PO4를 몰(mol)비로 1:1로 혼합하였다.FeC 2 O 4 .2H 2 O as a Fe 2+ -containing compound and LiH 2 PO 4 containing P raw material as a lithium salt were mixed at a molar ratio of 1: 1.
상기 혼합물을 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여 약 2 내지 3시간 혼합 및 분쇄를 실시하였다.The mixture was mixed and ground for about 2 to 3 hours using a planetary ball mill.
얻어진 혼합물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 4 시간 동안 유지하여 가소성하였다. 가소성 후 얻어진 파우더에, 이 파우더 100 중량부에 대해 케첸 블랙 3 중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여30분 내지 1시간동안 다시 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.The resulting mixture was calcined by holding at 750 ° C. for 4 hours in a reducing atmosphere of an Ar / H 2 (content of 5% by volume of H 2 ) mixed gas. To the powder obtained after plasticization, 3 parts by weight of Ketjen Black was added to 100 parts by weight of the powder, and the mixture was mixed and ground again for 30 minutes to 1 hour using a planetary ball mill to prepare the mixed product. Prepared.
얻어진 혼합 생성물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체로 환원 분위기 하에서 750℃로 6 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4를 제조하였다.The obtained mixed product was obtained with Ar / H 2 (content of H 2 by 5% by volume). The mixed gas was kept at 750 ° C. for 6 hours under a reducing atmosphere and calcined. After cooling it slowly, it was pulverized again to prepare LiFePO 4 containing carbon.
실시예 3Example 3
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 P 원료 물질이 포함된 LiH2PO4를 몰(mol)비로 1:1로 혼합하였다.The Fe 2+ containing compound FeC 2 O 4 · 2H 2 O and LiH 2 PO 4 as a lithium salt includes a P starting material in a
상기 혼합물 100 중량부에 대해 아세틸렌 블랙 3 중량부를, 상기 혼합물에 첨가하여 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여 약 3 내지 4시간 동안 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.3 parts by weight of acetylene black, based on 100 parts by weight of the mixture, was added to the mixture and mixed and ground for about 3 to 4 hours using a planetary ball mill to prepare a mixed product.
얻어진 혼합 생성물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 10 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4를 제조하였다.The obtained mixed product was obtained with Ar / H 2 (content of H 2 by 5% by volume). The mixture was calcined by holding at 750 ° C. for 10 hours under a reducing atmosphere of the mixed gas. After cooling it slowly, it was pulverized again to prepare LiFePO 4 containing carbon.
실시예 4Example 4
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 P 원료 물질이 포함된 LiH2PO4를 몰(mol)비로 1:1로 혼합하였다. 이 혼합물에 Li2CO3를 첨가하였으며, 이때, Li2CO3의 첨가량은 LiH2PO4 1몰에 대하여 0.1몰로 하였다.The Fe 2+ containing compound FeC 2 O 4 · 2H 2 O and LiH 2 PO 4 as a lithium salt includes a P starting material in a
얻어진 생성물 100 중량부에 대해 케첸 블랙 3 중량부를, 얻어진 생성물에 첨가하여 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여약 3 내지 4시간 동안 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.3 parts by weight of Ketjen Black was added to the resulting product, and mixed and ground for about 3 to 4 hours using a planetary ball mill to prepare a mixed product, based on 100 parts by weight of the obtained product.
얻어진 혼합 생성물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 10 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4를 제조하였다.The resulting mixed product was calcined by holding at 750 ° C. for 10 hours under a reducing atmosphere of an Ar / H 2 (H 2 content 5% by volume) mixed gas. After cooling it slowly, it was pulverized again to prepare LiFePO 4 containing carbon.
실시예 5Example 5
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 P 원료 물질이 포함된 LiH2PO4를 몰(mol)비로 1:1로 혼합하였다.The Fe 2+ containing compound FeC 2 O 4 · 2H 2 O and LiH 2 PO 4 as a lithium salt includes a P starting material in a
상기 혼합물 100 중량부에 대해 아세틸렌 블랙 3 중량부를, 상기 혼합물에 첨가하여 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여약 2 내지 3시간 동안 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.3 parts by weight of acetylene black, based on 100 parts by weight of the mixture, was added to the mixture and mixed and ground for about 2 to 3 hours using a planetary ball mill to prepare a mixed product.
얻어진 혼합물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 4 시간 동안 유지하여 가소성하였다. 가소성 후 얻어진 파우더에 Li2CO3를 첨가하였으며, 이때, Li2CO3의 첨가량은 LiH2PO4 1몰에 대하여 0.1몰로 하였다.The resulting mixture was calcined by holding at 750 ° C. for 4 hours in a reducing atmosphere of an Ar / H 2 (content of 5% by volume of H 2 ) mixed gas. Li 2 CO 3 was added to the powder obtained after plasticization, and the amount of Li 2 CO 3 added was 0.1 mol relative to 1 mol of LiH 2 PO 4 .
이 혼합물을 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여 30분 내지 1시간동안 다시 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다.The mixture was mixed and ground again for 30 minutes to 1 hour using a planetary ball mill to prepare a mixed product.
얻어진 혼합 생성물물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%)혼합 기체 환원성 분위기 하에서 750℃로 6 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4를 제조하였다. The resulting mixed product was calcined by holding at 750 ° C. for 6 hours under an Ar / H 2 (content of 5 vol.% H 2 ) mixed gas reducing atmosphere. After cooling it slowly, it was pulverized again to prepare LiFePO 4 containing carbon.
비교예 1Comparative Example 1
Fe2+ 함유 화합물로 FeC2O4·2H2O와 리튬염으로 Li2CO3, 인산염으로 (NH4)2HPO4 를 몰(mol)비로 1:0.5:1로 혼합하였다. The Fe 2+ -containing compound was mixed with FeC 2 O 4 .2H 2 O, lithium salt with Li 2 CO 3 , phosphate (NH 4 ) 2 HPO 4 in a molar ratio of 1: 0.5: 1.
상기 혼합물 100 중량부에 대해 아세틸렌 블랙 3 중량부를, 상기 혼합물에 첨가하고, 이 혼합물을 유성 볼밀(planetary ball mill)을 사용하여 약 3 내지 4시간 동안 혼합 및 분쇄를 실시하여 혼합 생성물을 제조하였다. 3 parts by weight of acetylene black was added to the mixture with respect to 100 parts by weight of the mixture, and the mixture was mixed and ground for about 3 to 4 hours using a planetary ball mill to prepare a mixed product.
얻어진 혼합 생성물을 Ar/H2(H2의 함량 5 부피%) 혼합 기체의 환원성 분위기 하에서 750℃로 10 시간 동안 유지하여 소성하였다. 이를 천천히 냉각한 후, 다시 분쇄하여 탄소가 함유된 LiFePO4를 제조하였다. The resulting mixed product was calcined by holding at 750 ° C. for 10 hours under a reducing atmosphere of an Ar / H 2 (H 2 content 5% by volume) mixed gas. After cooling it slowly, it was pulverized again to prepare LiFePO 4 containing carbon.
시험예 1 : XRD 구조 분석Test Example 1: XRD Structure Analysis
상기 실시예 1 내지 2, 실시예 5와 비교예 1의 올리빈계 양극 활물질을 X선 회절 분석장치(상표명: Rint-2200, 회사명: Rigaku, Japan) 및 CuKα선을 이용하여 X선 회절 패턴을 측정하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 내지 2, 실시예 5와 비교예 1에서 제조된 LiFePO4 분말은 단일상이며, 표준 LiFePO4 화합물의 피크와 모든 범위에서 일치함을 확인할 수 있다.The olivine-based positive electrode active materials of Examples 1 to 2, Example 5 and Comparative Example 1 were subjected to an X-ray diffraction pattern using an X-ray diffraction analyzer (trade name: Rint-2200, company name: Rigaku, Japan) and CuKα rays. It measured and the result is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the
시험예 2 : 전기화학 특성 평가Test Example 2 Evaluation of Electrochemical Properties
상기 실시예 1 내지 2, 실시예 5와 비교예 1의 올리빈계 양극 활물질을 초기 방전 용량 및 사이클 수명 특성을 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. The initial discharge capacity and cycle life characteristics of the olivine-based positive active materials of Examples 1 to 2 and 5 and Comparative Example 1 were measured, and the results are shown in FIG. 2.
도 2에 나타낸 사이클 수명 특성은 상기 실시예 1 내지 2, 실시예 5와 비교 예 1의 양극 활물질을 포함하는 리튬 반쪽 전지를 0.5C로 30회 충방전을 실시하여, 그 방전 용량을 나타낸 것이다. 상기 리튬 반쪽 전지는 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 리튬 금속 대극 및 1M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 에틸메틸 카보네이트(1:2 부피비) 비수계 유기 용매의 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 제조하였다. The cycle life characteristics shown in FIG. 2 show that the lithium half battery including the positive electrode active materials of Examples 1 to 2 and 5 and Comparative Example 1 was charged and discharged at 0.5 C for 30 times, and the discharge capacity thereof. The lithium half cell was manufactured by a conventional method using an electrolyte including a positive electrode including the positive electrode active material, a lithium metal counter electrode, and an ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (1: 2 volume ratio) non-aqueous organic solvent in which 1M LiPF 6 was dissolved. .
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 2, 실시예 5의 양극 활물질을 포함하는 전지가 초기 용량은 비교예 1과 유사하나, 충방전 사이클이 반복됨에 따라 비교예 1에 비하여 높은 사이클 특성을 보임을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the battery including the cathode active materials of Examples 1 to 2 and 5 has an initial capacity similar to that of Comparative Example 1, but has a higher cycle characteristic than that of Comparative Example 1 as the charge and discharge cycle is repeated. You can see it.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 5와, 비교예 1에 따라 제조된 양극 활물질의 XRD 구조를 분석한 그래프이다.1 is a graph analyzing the XRD structure of Example 1, Example 2 and Example 5 of the present invention, and the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1.
도 2는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 5와, 비교예 1에 따라 제조된 양극 활물질을 포함하는 전지 특성을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing battery characteristics including Example 1, Example 2 and Example 5 of the present invention, and the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1. FIG.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
KR101537297B1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-07-22 | 한국교통대학교산학협력단 | Method of manufacturing carbon coated lithium iron phosphate composite for cathode of lithium secondary battery |
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KR101991691B1 (en) * | 2018-04-27 | 2019-06-21 | 재단법인 포항산업과학연구원 | SAGGER FOR CALCINATION OF Li SECONDARY BATTERY ACTIVE MATERIAL AND METHOD FOR PREPARING THE Li SECONDARY BATTERY ACTIVE MATERIAL USING THE SAME |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020182497A1 (en) | 2001-05-15 | 2002-12-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Carbon-containing lithium-iron composite phosphorus oxide for lithium secondary battery positive electrode active material and process for producing the same |
-
2009
- 2009-05-20 KR KR1020090044174A patent/KR101100029B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020182497A1 (en) | 2001-05-15 | 2002-12-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Carbon-containing lithium-iron composite phosphorus oxide for lithium secondary battery positive electrode active material and process for producing the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160100854A (en) | 2015-02-16 | 2016-08-24 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Cathode active material powder for lithium secondary battery and manufacturing method of the same |
KR20160100856A (en) | 2015-02-16 | 2016-08-24 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Anode active material powder for lithium secondary battery and manufacturing method of the same |
KR20160100855A (en) | 2015-02-16 | 2016-08-24 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Anode active material powder for lithium secondary battery and manufacturing method of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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