[go: up one dir, main page]

KR101577180B1 - 고에너지 밀도의 혼합 양극활물질 - Google Patents

고에너지 밀도의 혼합 양극활물질 Download PDF

Info

Publication number
KR101577180B1
KR101577180B1 KR1020140005533A KR20140005533A KR101577180B1 KR 101577180 B1 KR101577180 B1 KR 101577180B1 KR 1020140005533 A KR1020140005533 A KR 1020140005533A KR 20140005533 A KR20140005533 A KR 20140005533A KR 101577180 B1 KR101577180 B1 KR 101577180B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite oxide
active material
lithium composite
cathode active
energy density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020140005533A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150080390A (ko
Inventor
최문호
김직수
정재용
이승호
전석용
Original Assignee
주식회사 에코프로
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에코프로 filed Critical 주식회사 에코프로
Publication of KR20150080390A publication Critical patent/KR20150080390A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101577180B1 publication Critical patent/KR101577180B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 혼합 양극활물질에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고에너지 밀도를 나타내도록 혼합된 양극활물질에 관한 것이다.
본 발명에 의한 혼합 양극활물질은 에너지 밀도가 높은 농도구배부를 포함하는 양극활물질과 상대적으로 안정성이 높은 층상구조의 리튬니켈코발트망간 복합 산화물을 입경을 조절하면서 혼합함으로써 높은 에너지 밀도를 나타내면서도 높은 안정성을 나타낸다.

Description

고에너지 밀도의 혼합 양극활물질{Positive electrode active material with improved energy density}
본 발명은 혼합 양극활물질에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고에너지 밀도를 나타내도록 혼합된 양극활물질에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 갖고 사이클 수명이 길며, 자기 방전율이 낮은 리튬이차전지가 상용화 되어 널리 사용되고 있다. 또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기 오염의 주요 원인 중 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 최근에는 이러한 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
기존의 대표적인 양극물질인 LiCoO2의 경우 에너지 밀도 및 출력 특성이 실용 한계치에 도달하고 있고 특히, 고에너지 밀도 응용 분야에 사용될 경우 그 구조적 불안정성으로 인하여 고온 충전상태에서 구조 변성과 더불어 구조내의 산소를 방출하여 전지내의 전해질과 발열 반응을 일으켜 전지 폭발의 주원인이 된다. 이러한 LiCoO2의 불안전성을 개선하기 위하여 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용이 고려되어 왔으며, 최근에는 Ni, Mn, Co의 3성분계 층상 산화물을 사용하는 것에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다.
상기 3성분계 층상 산화물 중 가장 대표적인 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2는 충전시 Ni2+ 에서 충전심도에 따라 Ni3+ 나 Ni4+ 로 변한다. 그러나 안정한 Ni2+ 와는 달리 Ni3+ 나 Ni4+ 는 불안정성으로 인해 격자 산소를 잃어 Ni2+ 로 환원되고, 이 격자산소는 전해액과 반응하여 전극의 표면성질을 바꾸거나 표면의 전하이동(charge transfer) 임피던스를 증가시켜 용량감소나 고율특성 등을 저하시켜서 에너지 밀도가 낮다는 문제가 있다.
일반적으로 이러한 물질들은 입자표면과 벌크에서의 금속의 조성이 균일하다. 우수한 양극 성능을 갖기 위해서는 양극 분말 입자의 내부와 표면에서의 작용하는 기능이 서로 달라야 한다. 즉 입자 내부에서의 조성은 리튬의 삽입탈리 자리가 많고 구조적으로 안정해야 하나, 표면에서는 전해액과의 반응을 최소화시켜야 한다.
이를 위해 대한민국 특허공개 제2005-0083869호에는 금속 조성의 농도 구배를 갖는 리튬전이금속 산화물이 제안되어 있다. 이 방법은 내부 물질을 합성한 후에 외부에 다른 조성을 갖는 물질을 입혀 이중층으로 제조한 후 리튬염과 혼합하여 열처리하는 방법이다. 이 방법은 합성 시 내부 층과 외부 층의 금속 조성을 다르게 합성할 수 있으나, 생성된 양극활물질에서 금속 조성이 연속적으로 점진적으로 변하지 않는다. 즉, 열처리 과정을 통하여 금속 조성의 점진적인 구배가 이루어질 수는 있으나, 850 ℃ 이상의 높은 열처리 온도에서는 금속이온들의 열 확산으로 인해 농도 구배차가 거의 생기지 않는다. 또한 이 발명으로 합성된 분말은 킬레이팅제인 암모니아를 사용하지 않기 때문에 분말의 탭 밀도가 낮아 리튬이차전지용 양극활물질로 사용하기에는 부적합하며, 내부 물질로 리튬 전이금속 산화물을 사용할 경우 외부 층의 리튬 양 제어가 곤란하여 재현성이 떨어진다.
이러한 점을 개선하기 위해 대한민국 특허 공개 제2007-0097923호에서는 내부 벌크부와 외부 벌크부를 두고 외부 벌크부에서 금속 성분들이 위치에 따라 연속적인 농도 분포를 가지는 양극활물질이 제안되어 있다.
한편, 일본특허 제2002-001724호에 따르면 Ni계 양극활물질의 열적 안정성과 수명특성을 향상시키기 위해 수명특성과 열적 안정성은 우수하나 전도성과 방전용량이 떨어지는 고안정성 복합산화물, Li1.02Ni0.65Mn0.35O2와 전도성과 방전 용량 특성은 우수하나 수명특성과 열적 안정성이 열악한 고전도성 복합산화물 Li1.02Ni0.7Co0.3O2를 혼합한 양극활물질이 보고되고 있다.
그러나, 이 혼합 양극활물질의 경우 고안정성 복합 산화물의 혼합비가 증가할수록 수명 특성이 우수하였으며, 고전도성 복합산화물의 혼합비가 증가할수록 고율 특성이 우수하였다. 즉, 고율과 수명 특성이 모두 우수한 양극활물질을 얻을 수가 없었다.
대한민국 공개특허 제2005-0083869호 대한민국 공개특허 제2007-0097923호 일본 공개특허 제2002-001724호
본 발명은 고에너지 밀도 특성 및 안전성 수명 특성이 모두 개선된 새로운 혼합 양극활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
아래 [화학식 1]로 표시되는 코어부;
아래 [화학식 2]으로 표시되는 쉘부; 및
상기 코어부와 상기 쉘부 사이에 상기 코어부 조성으로부터 상기 쉘부 조성까지 금속 이온의 농도가 점진적으로 변하는 농도구배부를 포함하는 제 1 리튬복합산화물; 및
[화학식 1] Lix1[Ni1-y1-z1-w1Coy1Mnz1Mw1]O2
(상기 화학식 1에서 0.9≤x1≤1.3, 0.0≤y1≤0.3, 0.0≤z1≤0.3, 0≤w1≤0.1, 0.7≤1-y1-z1-w1<1.0 이고 M은 Mg, Ba, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, 및 Sn 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속임)
[화학식 2] Lix2[Ni1-y2-z2-w2Coy2Mnz2Mw2]O2
(상기 화학식 2에서 0.9≤x2≤1+z2, 0≤y2≤0.33, 0≤z2≤0.5, 0≤w2≤0.1, 0.3≤1-y2-z2-w2<0.7 이고, M은 Mg, Ba, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, 및 Sn 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속임)
입자 전체에서 금속 이온의 농도가 일정하고 아래 [화학식 3]으로 표시되는 제 2 리튬복합산화물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 밀도 혼합 양극활물질을 제공한다.
[화학식 3] Lix3Niy3Mnz3Co1-y3-z3MsO2
(상기 화학식 3에서 0.9≤x3≤1.3, 0.3≤y3≤0.8, 0.01≤z3<0.4, 0≤s≤0.3, M은 Mg, Ti, Ba, Ca, B, Al, Cr, F, Mo, P, Sr 및 Zr 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나임)
본 발명에 의한 고에너지 밀도 혼합 양극활물질에 있어서, 상기 혼합 양극활물질은 상기 제 1 리튬복합산화물 100 중량부당 상기 제 2 리튬복합산화물 0.001 내지 50 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고에너지 밀도 혼합 양극활물질에 있어서, 상기 제 1 리튬복합산화물의 입경 R1은 10 내지 15 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고에너지 밀도 혼합 양극활물질에 있어서, 상기 제 2 리튬복합산화물의 입경 R2 는 1 내지 6 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고에너지 밀도 혼합 양극활물질에 있어서, 상기 제 1 리튬복합산화물의 입경과 상기 제 2 리튬복합산화물의 입경의 비 R1/R2 는 2 내지 15 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고에너지 밀도 혼합 양극활물질에 있어서, 상기 제 2 리튬복합산화물은 Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2, Li[Ni0.5Mn0.2Co0.3]O2, 또는 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 혼합 양극활물질을 포함하는 양극을 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 양극을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 리튬이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 디바이스를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 중대형 디바이스는 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 혼합 양극활물질은 에너지 밀도가 높은 농도구배부를 포함하는 양극활물질과 상대적으로 안정성이 높은 층상구조의 리튬니켈코발트망간 복합 산화물을 입경을 조절하면서 혼합함으로써 높은 에너지 밀도를 나타내면서도 높은 안정성을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 활물질의 pellet 밀도 및 에너지 밀도를 측정한 결과이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 활물질을 포함하는 전지의 수명 특성 및 에너지 특성을 측정한 결과이다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 1> 농도 구배를 갖는 제 1 리튬복합산화물의 합성
Ni:Co:Mn의 몰비가 80:20:0이 되도록 2.5 M의 황산니켈 6수화물(NiSO4·6H2O)과 황산코발트 7수화물(CoSO4·7H2O) 혼합 금속용액을 제조하였다. 암모니아 수용액을 채운 내용적 90 L를 가지는 연속반응기를 이용하였으며 초기 용액의 pH는 11~12 범위로 하였다. 상기 제조된 2.5 M의 니켈/코발트혼합금속용액과 28 % 암모니아수 및 25 % 수산화나트륨 용액을 300~600 rpm의 속도로 교반하면서 정량펌프를 이용하여 동시에 연속적으로 투입하였다.
정상 상태에 도달한 상기 복합금속수산화물의 입자 크기가 10~15 μm가 되면, 이후 표면 형성을 위한 수용액과 상기 코아 형성을 위한 금속 수용액을 혼합하면서 공급하여 전이 금속의 농도가 연속적인 농도 구배를 나타내도록 하였다. 즉, 황산니켈, 황산코발트 및 황산망간 금속 수용액의 몰 비가 80:20:0 에서 33.3:33.3:33.3 이 될 때 까지 농도 변화를 주면서, 변화되는 금속 수용액을 이용하여 반응을 계속하였다. 금속 수용액의 몰비가 33.3:33.3:33.3 에 이르면 그 몰비를 유지한 상태로 정상 상태에 도달할 때까지 반응을 지속하여 농도 구배를 가지는 구형의 니켈망간코발트 복합 수산화물을 얻었다.
상기 금속 복합수산화물을 여과하고, 물 세척한 후에 110 ℃ 온풍건조기에서 15 시간 건조 후, Li과 전이 금속 이온과의 몰비가 0.95~1.05가 되도록 상기 금속 복합 수산화물과 수산화리튬(LiOH)을 혼합하여 700~1000 ℃에서 4~20 시간 소성시켜 농도구배를 나타내는 쉘부를 포함하는 양극활물질 분말을 얻었다.
<제조예 2> 제 2 리튬복합산화물의 합성
황산니켈, 황산코발트, 및 황산망간 몰비가 0.333:0.333:0.333 비율로 혼합된 2.5 M 농도의 금속 수용액을 2.5 L/hr, 암모니아 수용액을 반응기에 [암모니아 용액의 농도/금속 수용액의 농도]가 0.5~1.0을 유지하도록 연속적으로 투입하였다. pH 조정을 위해 25 % 농도의 수산화나트륨 수용액을 공급하여 pH가 11-12로 유지되도록 하였으며, 용액의 평균 체류시간은 10~15 시간 정도로 유량을 조절하였고, 반응조의 평균 온도는 40~60 ℃로 유지하였다.
얻어진 복합수산화물에 pH 12.5가 될 때까지 가성소다를 투입하여 미반응 금속염을 제거한 후 여과 및 물 세척 후 100~150 ℃ 온풍건조기에서 10~20 시간 건조시켜 복합수산화물 형태의 전구체를 얻었다. 탄산리튬(Li2CO3)을 상기 금속염의 농도와의 비가 0.95~1.2가 되도록 혼합한 후, 1~20 ℃/min 승온 속도로 가열한 후 700~1000 ℃에서 4~20 시간 소성시켜 상술한 방법으로 열처리를 행하여 Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2로 표시되는 양극활물질 분말을 얻었다.
황산니켈, 황산코발트, 및 황산망간의 몰비를 조절하는 것 외에는 상기와 동일하게 하여 Li[Ni0.5Mn0.2Co0.3]O2, Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2로 표시되는 제 2 리튬복합산화물분말을 얻었다.
<실시예> 혼합 양극활물질의 제조
상기 제조예 1 및 제조예 2에서 제조된 제 1 리튬복합산화물 및 제 2 리튬복합산화물의 혼합비를 아래 표 1과 같이 하여 혼합 양극활물질을 제조하였다.
Figure 112014004582716-pat00001
<실험예> 입자 특성 측정
상기 표 1에서와 같이 제조된 혼합 양극활물질들에 대해 pellet density 및 에너지 밀도를 측정하고 도 1, 도 2 및 아래 표 2 에 나타내었다.
도 1, 도 2 및 표 2에서 입자내에서 금속 이온의 농도가 일정한 제 2 리튬복합산화물의 혼합 비율이 증가할수록 pellet density 및 에너지 밀도가 증가하다가 감소하는 것을 알 수 있다.
Figure 112014004582716-pat00002
<제조예>
상기 실시예 및 비교예 각각에 따라 제조된 리튬이차전지용 양극활물질과 도전재로서 아세틸렌블랙, 결합제로는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF 제품명: solef6020)를 90:5:5의 중량비로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 20 ㎛ 두께의 알루미늄박에 균일하게 도포하고, 130 ℃에서 진공 건조하여 리튬이차전지용 양극을 제조하였다.
상기 양극과, 리튬 호일을 상대 전극으로 하며, 두께가 25 ㎛인 다공성 폴리에틸렌막을 세퍼레이터로 하고, 에틸렌 카보네이트와 에틸 메틸카보네이트가 3:7 의 부피비로 혼합된 용매에 LiPF6를 1M 농도로 녹인 전해액을 사용하여 통상의 방법으로 코인 전지를 제조하였다.
<실험예> 전지 특성 평가
상기 실시예 및 비교예의 양극활물질을 사용하여 제조된 코인 전지에 대해 수명 특성 및 에너지 밀도를 평가하고 표 2, 도 3 및 도 4에 나타내었다.
표 2, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하여 제 1 리튬복합산화물과 제 2 리튬복합산화물을 혼합한 경우 제 2 리튬복합산화물 단독 비교예 6 및 비교예 7에 비하여 에너지 밀도가 약 30% 개선되는 효과를 나타내었다.

Claims (10)

  1. 아래 [화학식 1]로 표시되는 코어부;
    아래 [화학식 2]으로 표시되는 쉘부; 및
    상기 코어부와 상기 쉘부 사이에 상기 코어부 조성으로부터 상기 쉘부 조성까지 금속 이온의 농도가 점진적으로 변하는 농도구배부를 포함하는 제 1 리튬복합산화물; 및
    [화학식 1] Lix1[Ni1-y1-z1-w1Coy1Mnz1Mw1]O2
    (상기 화학식 1에서 0.9≤x1≤1.3, 0.0≤y1≤0.3, 0.0≤z1≤0.3, 0≤w1≤0.1, 0.7≤1-y1-z1-w1<1.0 이고 M은 Mg, Ba, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, 및 Sn 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속임)
    [화학식 2]Lix2[Ni1-y2-z2-w2Coy2Mnz2Mw2]O2
    (상기 화학식 2에서 0.9≤x2≤1+z2, 0≤y2≤0.33, 0≤z2≤0.5, 0≤w2≤0.1, 0.3≤1-y2-z2-w2 < 0.7 이고, M은 Mg, Ba, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, 및 Sn 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속임)
    입자 전체에서 금속 이온의 농도가 일정하고 아래 [화학식 3]으로 표시되는 제 2 리튬복합산화물;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고에너지 밀도 혼합 양극활물질.
    [화학식 3] Lix3Niy3Mnz3Co1-y3-z3MsO2
    (상기 화학식 3에서 0.9≤x3≤1.3, 0.3≤y3≤0.8, 0.01≤z3<0.4, 0≤s≤0.3, M은 Mg, Ti, Ba, Ca, B, Al, Cr, F, Mo, P, Sr 및 Zr 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나임)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 양극활물질은 상기 제 1 리튬복합산화물 100 중량부당 상기 제 2 리튬복합산화물 0.001 내지 50 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 혼합 양극활물질.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 리튬복합산화물의 입경 R1은 10 내지 15 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 혼합 양극활물질.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 리튬복합산화물의 입경 R2는 1 내지 6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 혼합 양극활물질.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 리튬복합산화물의 입경과 상기 제 2 리튬복합산화물의 입경의 비 R1/R2 는 2 내지 15인 것을 특징으로 하는 혼합 양극활물질.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 리튬복합산화물은 Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2, Li[Ni0.5Mn0.2Co0.3]O2, 또는 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2인 것을 특징으로 하는 혼합 양극활물질.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 혼합 양극활물질을 포함하는 양극.
  8. 제7항에 따른 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
  9. 제8항에 따른 리튬이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중대형 디바이스는 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 중대형 디바이스.
KR1020140005533A 2013-12-30 2014-01-16 고에너지 밀도의 혼합 양극활물질 Active KR101577180B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130167635 2013-12-30
KR20130167635 2013-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150080390A KR20150080390A (ko) 2015-07-09
KR101577180B1 true KR101577180B1 (ko) 2015-12-15

Family

ID=53792203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140005533A Active KR101577180B1 (ko) 2013-12-30 2014-01-16 고에너지 밀도의 혼합 양극활물질

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101577180B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017155240A1 (ko) * 2016-03-09 2017-09-14 주식회사 엘 앤 에프 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US10741872B2 (en) 2015-10-20 2020-08-11 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material for lithium secondary battery comprising lithium metal oxides having multilayered structure and positive electrode comprising the same

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207140B (zh) * 2016-09-28 2019-02-12 荆门市格林美新材料有限公司 一种多重核壳结构镍钴铝复合物的制备方法
KR102467457B1 (ko) * 2016-11-18 2022-11-14 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
KR102467458B1 (ko) * 2016-11-18 2022-11-14 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
US10199650B2 (en) * 2016-11-18 2019-02-05 Sk Innovation Co., Ltd. Lithium secondary battery and method of fabricating the same
US10756331B2 (en) * 2016-11-18 2020-08-25 Sk Innovation Co., Ltd. Lithium secondary battery and method of fabricating the same
KR102446269B1 (ko) * 2017-09-19 2022-09-21 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
KR102449152B1 (ko) * 2017-09-19 2022-09-28 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
US11936041B2 (en) 2016-12-16 2024-03-19 Sk On Co., Ltd. Lithium secondary battery
KR102446270B1 (ko) * 2017-11-23 2022-09-21 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
CN110178253B (zh) 2016-12-22 2022-05-10 株式会社Posco 正极活性物质及其制备方法以及包括该物质的锂二次电池
KR102457285B1 (ko) * 2018-01-15 2022-10-19 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
KR102472882B1 (ko) * 2018-01-18 2022-11-30 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
WO2019227016A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 24M Technologies, Inc. High energy-density composition-gradient electrodes and methods of making the same
KR102513950B1 (ko) * 2018-07-06 2023-03-23 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
KR102513949B1 (ko) * 2018-07-06 2023-03-23 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
CN110690418B (zh) 2018-07-06 2023-07-25 Sk新能源株式会社 锂二次电池
CN109473652B (zh) * 2018-11-15 2021-07-09 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池高镍三元材料的制备方法
CN115036466B (zh) * 2022-06-02 2025-02-11 深圳市德方纳米科技股份有限公司 多元磷酸盐正极材料及其制备方法、二次电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006318926A (ja) 1998-07-02 2006-11-24 Nippon Chem Ind Co Ltd 正極活物質及び非水電解質二次電池
JP2011113783A (ja) 2009-11-26 2011-06-09 Sony Corp 非水電解質電池用正極活物質、非水電解質電池、高出力電子機器および自動車

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006318926A (ja) 1998-07-02 2006-11-24 Nippon Chem Ind Co Ltd 正極活物質及び非水電解質二次電池
JP2011113783A (ja) 2009-11-26 2011-06-09 Sony Corp 非水電解質電池用正極活物質、非水電解質電池、高出力電子機器および自動車

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10741872B2 (en) 2015-10-20 2020-08-11 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material for lithium secondary battery comprising lithium metal oxides having multilayered structure and positive electrode comprising the same
WO2017155240A1 (ko) * 2016-03-09 2017-09-14 주식회사 엘 앤 에프 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US10673071B2 (en) 2016-03-09 2020-06-02 L&F Co., Ltd. Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for preparing same and lithium secondary battery comprising same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150080390A (ko) 2015-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101577180B1 (ko) 고에너지 밀도의 혼합 양극활물질
KR101587293B1 (ko) 비수전해액 이차 전지용 Ｌｉ-Ｎｉ계 복합 산화물 입자 분말 및 그의 제조 방법, 및 비수전해질 이차 전지
JP2023129573A (ja) リチウム二次電池用正極活物質
KR101458676B1 (ko) 리튬이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지
KR101970201B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극활물질의 제조 방법 및 그에 의한 리튬 이차전지용 양극 활물질
KR20150134161A (ko) 복합 양극 활물질, 이를 포함하는 리튬 전지, 및 이의 제조방법
CN108807928B (zh) 一种金属氧化物及锂离子电池的合成
KR20140119621A (ko) 리튬 과량 양극활물질 제조용 전구체 및 이에 의하여 제조된 리튬 과량 양극활물질
JP6493757B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2019096612A (ja) リチウム二次電池用正極活物質
JP2012033389A (ja) 正極活物質及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池
KR20100013673A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를포함하는 리튬 이차 전지
KR102152370B1 (ko) 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN112242506B (zh) 非水电解质二次电池
CN112242508B (zh) 非水电解质二次电池
KR101776896B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그의 제조방법
KR101991254B1 (ko) 고출력 장수명을 나타내는 혼합 양극활물질
KR101554692B1 (ko) 양극 활물질 전구체, 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지
CN112242509B (zh) 非水电解质二次电池
KR20150059820A (ko) 공침법에 의한 리튬 이차전지용 양극활물질의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 리튬 이차전지용 양극활물질 전구체
KR101909317B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그의 제조방법
JP7163624B2 (ja) リチウムイオン二次電池用正極活物質及びその製造方法、並びにその正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池
KR102381520B1 (ko) 리튬이차전지용 양극활물질 및 이를 포함하는 리튬이차전지
KR101506680B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조방법
KR101657265B1 (ko) 다공성 망간계 양극 활물질, 그의 제조방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20140116

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20150521

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20151130

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20151208

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20151209

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180816

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180816

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191004

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20191004

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210825

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221019

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230905

Start annual number: 9

End annual number: 9