KR100274236B1 - 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 하기한 화학식 1을 갖고, 다수의 미세 입자로 형성된 거대 입자를 포함한다. 이 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬염, 니켈염, 코발트염을 용매에 용해한 후 킬레이팅화제를 첨가하고, 상기 혼합물을 가열하여 겔을 제조하고, 상기 겔을 열분해시켜 유기-무기 전구체를 형성하고 상기 전구체를 열처리하여 제조된다.
[화학식 1]
LixNil-yCoyO2
(상기 식에서, 0.95 ≤ x ≤ 1.06이고, 0 ≤ y ≤ 0.5이다)
Description
[산업상 이용 분야]
본 발명은 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 화학적 특성이 향상된 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 양극 활물질의 용량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 활물질 입자를 미세하고 균일하게 제조할 수 있는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 휴대용 전자 기기의 전원으로서 높은 에너지 밀도를 가지는 리튬 이차 전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
리튬 이차 전지는 리튬 이온의 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼레이션(deintercalation)이 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 리튬 이온의 이동이 가능한 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조된다. 상기 리튬 이차 전지는 리튬 이온이 상기 양극 및 음극에서 인터칼레이션/디인터칼레이션 될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.
이러한 리튬 이차 전지의 음극(anode) 활물질로서 리튬 금속이 사용되기도 하였으나, 리튬 금속을 사용할 경우에는 전지의 충방전 과정 중 리튬 금속의 표면에 덴드라이트(dendrite)가 형성되어 전지 단락 및 전지 폭발의 위험성이 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 구조 및 전기적 성질을 유지하면서 가역적으로 리튬이온을 받아들이거나 공급할 수 있으며, 리튬 이온의 삽입 및 탈리시 반쪽 셀포텐셜이 리튬 금속과 유사한 탄소계 물질이 음극 활물질로서 널리 사용되고 있다.
리튬 이차 전지의 양극(cathode) 활물질로는 리튬 이온의 삽입과 탈리가 가능한 금속의 칼코겐화(chalcogenide) 화합물이 일반적으로 사용되며, 대표적으로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNil-xCoxO2(0<X<1), LiMnO2등의 복합 금속 산화물이 실용화되어 있다. 상기 양극 활물질 중 LiMn2O4, LiMnO2등의 Mn계 활물질은 합성이 용이하고, 값이 비교적 싸며, 환경 오염도 적은 장점이 있으나, 용량이 작다는 단점이 있고, LiCoO2는 실온에서 10-2∼1 S/cm 정도의 전기 전도도와 높은 전지 전압 그리고 우수한 전극 특성을 보이므로 널리 사용되고 있으나, 고율 충방전시 안정성이 작고, 가격이 비싸다는 문제가 있다. 또한, LiNiO2는 상기한 양극 활물질 중 가장 값이 싸며, 방전 용량 및 충전 용량이 크지만 합성하기가 어려운 단점이 있다.
일반적으로 이러한 복합 금속 산화물들은 고체 상태의 원료 분말을 혼합하고, 이를 소성하는 고상 반응법에 의하여 제조된다. 예를 들면, 일본 특허 공보평 8-153513호(SONY)에는 Ni(OH)2와 Co(OH)2또는 Ni과 Co를 함유하는 수산화물을 혼합하고 열처리한 후, 분쇄, 입도 분별 등의 과정을 거쳐 LiNil-xCoxO2(0<X<1)를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 다른 방법으로는, LiOH, Ni 산화물 및 Co 산화물을 반응시키고, 이를 400∼580℃에서 1차 소결하여 초기 산화물을 형성한 후, 600∼780℃에서 2차 소결하여 완전한 결정성 활물질을 제조하기도 한다.
그러나, 상기한 종래의 복합 금속 산화물을 제조하는 방법은 합성 온도가 비교적 높고, 반응물의 입자 크기가 비교적 크며 생성되는 활물질 입자 형상(Morphology)이나 표면 특성(표면적, 기공 크기) 등의 물리적 성질을 조절하는 것이 어렵다. 이러한 활물질의 물리적 성질은 전지의 전지 화학적 특성에 지대한 영향을 미치는 중요한 요인으로서 전지의 특성을 극대화하기 위해서는 이들 전극 물질들이 갖는 물리적 성질을 임의로 조절할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복합금속 산화물 중의 리튬 당량을 변화시켜 입자의 크기, 표면 특성 등의 물리적 특성을 조절하여 전기 화학적 성능이 우수한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 활물질의 합성 과정에서 입자의 분쇄, 분별 과정을 우회하고 합성 온도를 낮추고 동시에 합성에 소요되는 가열 처리 시간을 단축하고, 원하지 않는 불순물상(minor phase)의 생성을 억제할 수 있는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.
제1(a)도 및 제1(b)도는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프.
제2(a)도 내지 제2(c)도는 본 발명의 실시예에 따라 리튬염 당량을 조절하면서 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질 전구체의 SEM 사진.
제3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명의 실시예에 따라 리튬염 당량을 조절하면서, 열처리를 1회 실시하여 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 SEM 사진.
제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 실시예에 따라 열처리를 1회 실시하여 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 이용하여 제조한 코인 전지의 충방전 성능을 나타낸 그래프.
제5(a)도 및 제5(b)도는 본 발명의 실시예에 따라 열처리를 2회 실시하여 제조한 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 이용하여 제조한 코인 전지의 충방전 성능을 나타낸 그래프.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 0.4∼0.7μm 크기를 갖는 다수의 미세 입자로 형성된 1∼25μm 크기를 갖는 거대 입자를 포함하는 하기한 화학식 1의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.
또한, 본 발명은 리튬염, 니켈염, 코발트염을 몰비로 0.95∼1.06 : 0.5∼1 : 0∼0.5가 되도록 용매에 용해한 후 킬레이팅화제를 첨가하고; 상기 혼합물을 가열하여 겔을 제조하고; 상기 겔을 열분해시켜 유기-무기 전구체를 형성하고; 상기 전구체를 열처리하는 공정을 포함하는 하기한 화학식 1의 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
LixNil-yCoyO2
(상기 식에서, x는 0.95∼1.06이며, 더욱 바람직하게는 x는 1.01∼1.05이고, y는 0∼0.5이다)
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 다수개의 0.4∼0.7μm 크기를 갖는 미세 입자로 형성된 1∼25μm 크기를 갖는 거대 입자를 포함하는 화학식 1의 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 다음과 같은 방법으로 제조된다.
리튬염, 니켈염, 코발트염을 몰비로 0.95∼1.06 : 0.5∼1 : 0∼0.5가 되도록 용매에 용해하여 금속염 용액을 제조한다. 상기한 리튬염, 니켈염 및 코발트염으로 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하는데 사용할 수 있는 어떠한 것도 사용할 수 있다. 그러나, 리튬 나이트레이트, 리튬 아세테이트, 리튬 카보에니트 및 리튬 하이드록사이드로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 리튬염, 니켈 나이트레이트 및 니켈 아세테이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 니켈염 및 코발트 나이트레이트, 코발트 하이드록사이드, 코발트 카보네이트 및 코발트 아세테이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 코발트염을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용매로는 증류수, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 리튬염, 니켈염, 코발트염뿐만 아니라 상기 금속염 용액에 Mg, Al 및 Mn으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 금속염을 더욱 첨가할 수도 있다.
상기한 킬레이트화제로는 친수성 곁사슬을 갖는 유기 고분자 물질을 사용한다. 바람직하게는, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 및 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 고분자 물질을 상기 금속염 용액의 총 금속 이온 몰 수에 대하여 0.25∼10배, 바람직하게는 0.25∼6배가 되도록 측량하여 증류수에 용해하여 킬레이트화 용액을 제조한다. 상기 고분자 물질의 양은 고분자 물질의 단위체 분자량을 1몰로 계산하여, 사용한 금속 이온 몰 수에 대하여 0.25∼10배가 되도록 계산하여 사용한다. 상기 고분자 물질이 총 금속 이온 몰 수에 대하여 0.25배 이하가 되면 원하는 물질의 상(phase)이 형성이 안되고 10배 이상이면 너무 점도가 커서 겔을 합성하기가 어려워 바람직하지 않다.
상기 금속염 용액과 킬레이트화 용액을 혼합하면 상기 고분자가 상기 금속 이온에 킬레이트되어 상기 금속 이온 및 고분자가 용액 속에 균일하게 분포되며, 이 혼합 용액을 100∼120℃에서 가열하여 물을 증발시키면 겔이 형성된다.
이어서 상기 겔을 300∼400℃에서 1∼5시간 동안 열분해하여 금속 이온과 고분자 물질이 결합되어 있는 유기-무기 고분자 전구체를 제조한다. 이 때 승온 속도는 최대한 느리게 하며 예를 들어 1℃/분의 속도로 승온할 수 있다. 상기 열분해 온도가 300℃보다 낮으면 킬레이트화 용액의 고분자 분해가 제대로 일어나지 않아 균일한 조성의 전구체가 형성되지 않을 수 있다. 또한, 열분해 온도가 400℃보다 높으면 목적하는 전구체가 형성되는 것이 아니라 원하지 않는 결정성 물질이 생성될 수 있다. 상기 전구체 탄소를 포함하는 마이크로미터 이하(sub-micron)의 입자 크기를 갖는다.
상기 전구체를 공기 또는 산소 분위기 하에서 700∼900℃의 온도로 5∼20시간 동안 1차 열처리하여 LixNil-yCoyO2의 양극 활물질을 제조한다. 상술한 바와 같이, 전구체를 열처리하면 불순물(minor phase)의 형성없이 단일상의 활물질을 제조할 수 있다.
이와 같이, 리튬염, 코발트염 및 니켈염을 혼합한 후, 1차 열처리하여 활물질을 제조하면, 0.4∼0.7μm의 크기를 갖는 다수의 미세 입자가 모여 1∼25μm의 크기를 갖는 거대 입자가 형성된다.
상기 1차 열처리한 활물질을 공기 또는 산소 분위기 하에서 400∼600℃의 온도로 8∼10시간 동안 2차 열처리를 실시하여 양극 활물질을 제조하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 1차 열처리한 화합물을 2차 열처리하면, 결정이 안정화되고, 이에 따라 이 활물질을 이용하여 제조되는 전지의 전지 화학적 특성이 향상된다. 또한, 2차 열처리를 실시하면 제조되는 활물질 입자의 크기가 더욱 작아지게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 유기 고분자를 킬레이팅화제로 사용함에 따라 매질의 균일성을 확보하고, 리튬 당량을 변화시켜 활물질 입자의 크기, 입자의 형상, 표면 특성 등을 임의로 조절할 수 있다.
[실시예]
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
LiNO31몰과 Ni(NO3)2·6H2O 0.8몰 및 Co(NO3)·6H2O 0.2몰을 정확하게 측량한 후 증류수에 용해하여 금속염 용액을 제조하였다. 금속염이 증류수에 깨끗이 녹으면 약간 검고 투명한 용액이 된다.
킬레이팅화제로 고분자 물질인 폴리비닐알콜을 총 금속 이온 몰 수에 대하여 0.5배가 되도록 측량한 후 증류수에 용해하여 킬레이팅화 용액을 제조하였다.
상기 금속염과 킬레이팅화 용액을 혼합하여 약 110℃의 온도에서 가열하여 물을 증발시켜 겔을 제조하였다. 이 겔을 알루미나 도가니에 넣은 후 약 300℃에서 3시간 동안 열처리하여 금속 이온과 고분자 물질이 결합되어 있는 유기-무기 전구체를 제조하였다.
상기 전구체를 750℃에서 12시간 동안 건조 공기 분위기에서 1차 열처리하여 Li1.00Ni0.8Co0.2O2의 결정성 물질을 제조하였다. 이 결정성 물질을 건조 공기를 블로잉하면서 500℃의 온도로 10시간 동안 2차 열처리를 실시하여 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같은 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 2]
LiNO3를 1.02몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 동일한 방법으로 Li1.2Ni0.8Co0.2O0.2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 3]
LiNO3를 1.04몰 사용하고, 2차 열처리를 8시간 동안 실시한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 동일한 방법으로 Li1.04Ni0.8Co0.2O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 사용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 4]
LiNO3을 1.06몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 동일한 방법으로 Li1.06Ni0.8Co0.2O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 사용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 5]
LiNO3을 0.95몰, Ni(NO3)2·6H2O를 0.7몰 그리고 Co(NO3)·6H2O를 0.3몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 동일한 방법으로 Li0.95Ni0.7Co0.3O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 6]
LiNO3을 1몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 5와 동일한 방법으로 Li1.00Ni0.7Co0.3O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 7]
LiNO3을 1.04몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 5와 동일한 방법으로 Li1.04Ni0.7Co0.3O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
[실시예 8]
LiNO3을 1.06몰 사용한 것을 제외하고는 상기한 실시예 5와 동일한 방법으로 Li1.06Ni0.7Co0.3O2의 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조하였다.
이와 같이 제조된 양극 활물질과 리튬 금속을 대극으로 이용하여 코인 타입의 전지를 제조하였다.
제1(a)도는 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 리튬 양을 변화시켜가며 1차 열처리하여 제조된 LixNi0.8Co0.2O2결정성 물질의 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 또한, 제1(b)도는 실시예 5 내지 실시예 8에 따라 1차 열처리하여 제조된 LixNi0.7Co0.3O2결정성 물질의 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 제1(a)도 및 제1(b)도에 도시한 바와 같이, 첨가되는 리튬의 양을 0.95몰 내지 1.06몰로 변화시켜 제조된 생성물의 피크가 모두 동일하게 나타났다. 따라서, 리튬의 양을 변화시켜도 리튬을 1.00몰을 첨가하여 제조한 생성물의 구조를 그대로 유지함을 알 수 있다. 제1(a)도에서 * 표시는 Si 기준 피크를 나타낸다.
제2(a)도 내지 제2(c)도는 실시예 1, 2 및 4에 따라 제조된 활물질 전구체를 각각 20000배, 30000배 및 30000배로 확대한 SEM 사진이다. 제2(a)도 내지 제2(c)도 로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 활물질 전구체는 마이크로 미터 이하의 입자로 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한, 제3(a)도 내지 제3(c)도는 실시예 1, 2 및 4에 따라 750℃에서 1차 열처리하여 제조된 결정성 물질을 각각 20000배, 30000배 및 30000배로 확대한 SEM 사진이다. 제3(a)도 내지 제3(c)도를 보면, 본 발명의 실시예 1, 2 및 4에 따라 리튬의 양을 1.00몰, 1.02몰 및 1.06몰로 변경하여 제조한 생성물은 미세 입자가 다수개 모여 이루어진 거대 입자로 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 미세 입자의 크기는 0.4∼0.7μm로 균일하게 형성되어 있으며, 이러한 미세 입자가 다수개 모여 이루어진 거대 입자의 크기는 1∼25μm로 형성되어 있다. 즉, 본 발명에 따라 제조되는 활물질은 0.4∼0.7μm의 크기를 갖는 다수의 미세 입자가 모여 이루어진 1∼25μm의 크기를 갖는 거대 입자로 형성되어 있음을 알 수 있다.
제4(a)도는 본 발명의 실시예 1(제4(a)도의 가), 실시예 3(제4(a)도의 나) 및 실시예 4(제4(a)도의 다)에 따라 1차 열처리하여 제조된 결정성 물질을 활물질로 이용하여 각각 제조된 코인 타입 전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이며, 제5(a)도는 본 발명의 실시예 1(제5(a)도의 가), 실시예 3(제5(a)도의 나) 및 실시예 4(제5(a)도의 다)에 따라 1차 및 2차 열처리하여 안정화시킨 활물질을 이용하여 각각 제조된 코인 타입 전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 제4(a)도 및 제5(a)도는 4.3∼2.8V 사이에서 0.1C 속도로 충방전하면서 전지의 용량 및 Li/Li+에 대한 전위차를 측정한 것이다. 제4(a)도 및 제5(a)도에서 알 수 있듯이, 1차 열처리하여 제조된 결정성 물질을 활물질로 이용하여 제조된 전지의 용량이 약 184mAh/g(실시예 1), 약 188mAh/g(실시예 3) 및 약 147mAh/g(실시예 4)으로, 2차 열처리하여 제조된 활물질을 이용하여 제조된 전지의 용량(각각, 약 187mAh/g, 약 196mAh/g 및 약 168mAh/g)보다 낮게 나타났다.
또한 제4(b)도는 본 발명의 실시예 5(제4(b)도의 가), 실시예 6(제4(b)도의 나), 실시예 7(제4(b)도의 다) 및 실시예 8(제4(b)도의 라)에 따라 1차 열처리하여 제조된 결정성 물질을 활물질로 이용하여 각각 제조된 코인 타입 전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이며, 제5(b)도는 본 발명의 실시예 5(제5(b)도의 가), 실시예 6(제5(b)도의 나), 실시예 7(제5(b)도의 다) 및 실시예 8(제5(b)도의 라)에 따라 1차 및 2차 열처리하여 안정화시킨 활물질을 이용하여 각각 제조된 코인 타입 전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다. 제4(b)도 및 제5(b)도의 경우에도 4.3∼2.8V 사이에서 0.1C 속도로 충방전하면서 전지의 용량 및 Li/Li+에 대한 전위차를 측정한 것이다. 제4(b)도 및 제5(b)도에 나타난 결과도, 제4(a)도 및 제5(a)도에 나타낸 것과 동일하게, 1차 열처리하여 제조된 결정성 물질을 활물질로 이용하여 제조된 전지의 용량이 약 155mAh/g(실시예 5), 약 162mAh/g(실시예 6), 약 166mAh/g(실시예 7) 및 약 163mAh/g(실시예 8)으로, 2차 열처리하여 제조된 활물질을 이용하여 제조된 전지의 용량(각각, 약 175mAh/g, 약 182mAh/g, 약 185mAh/g 및 약 183mAh/g)보다 낮게 나타났다.
따라서, 제4(a)도 내지 제4(b)도 및 제5(a)도 내지 제5(b)도에서 알 수 있듯이, 2차 열처리하여 활물질을 제조하는 것이 1차 열처리하여 활물질을 제조하는 것보다 용량을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 리튬이 0,95∼1.06몰이 되도록 복합 금속산화물을 합성하여도 양극 활물질로서 사용 가능한 용량을 가짐을 알 수 있다. 특히 리튬 금속의 양이 1.05몰 이하인 경우에는 리튬 이온의 양이 증가할수록 용량도 증가함을 알 수 있다. 따라서, 최적의 리튬 이온의 양은 1.00 < x < 1.05임을 알 수 있다.
아울러, 실시예 5 내지 실시예 8에 따라 제조된 LixNi0.7Co0.3O2활물질중의 Li, Ni 및 Co의 함량을 ICP(inductive coupled plasma)를 이용해서 정량하여 그 결과를 하기한 표 1에 나타내었다.
[표 1]
표 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 8에 따라 리튬 양을 0.95 내지 1.06몰로 변화시키면서 LixNi0.7Co0.3O2활물질을 제조하면, 최종적으로 얻어지는 활물질 내에 포함되는 Li의 양은 약 0.94 내지 약 1.06몰임을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 리튬 당량을 조절하여 전기 화학적 성능이 우수하고 용량이 우수한 활물질을 제조할 수 있다.
본 발명에서 고분자를 킬레이팅화제로 사용함에 따라 반응물인 전구체내의 각 구성성분의 분포가 균일함에 따라 열처리 과정에서 불순물상이 전혀 생성되지 않으며, 따라서 필요에 따라 합성 온도를 낮추거나 합성 시간을 단축할 수 있다.
Claims (8)
- 0.4∼0.7μm의 크기를 갖는 다수의 미세 입자로 형성된 1∼25μm 크기의 거대입자를 포함하는 하기한 화학식 1의 리튬 이차 전지용 양극 활물질.[화학식 1]LixNil-yCoyO2(상기 식에서, 0.95 ≤ x ≤ 1.96이고, 0 ≤ y ≤ 0.5이다)
- 제1항에 있어서, 상기 x는 1.01∼1.05인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
- 제1항에 있어서, 상기 양극 활물질에서 니켈의 일부가 Mg, Al 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택되는 금속염으로 치환된 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
- 리튬염, 니켈염, 코발트염을 몰비로 0.95∼1.06 : 0.5∼1 : 0∼0.5가 되도록 용매에 용해한 후 킬레이팅화제를 첨가하고; 상기 혼합물을 가열하여 겔을 제조하고; 상기 겔을 열분해시켜 유기-무기 전구체를 형성하고; 상기 전구체를 열처리하는; 공정을 포함하는 하기한 화학식 1의 리튬 계열 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.[화학식 1]LixNil-yCoyO2(상기 식에서, 0.95 ≤ x ≤ 1.06이고, 0 ≤ y ≤ 0.5이다)
- 제4항에 있어서, 상기 용매에 Mg, Al 및 Mn으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 금속염을 더욱 첨가하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 킬레이팅화제는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리아크릴산 및 폴리비닐부티랄로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 열처리 공정은 700∼900℃에서 실시하는 것인 리튬 이차 전지형 양극 활물질의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 열처리 공정은 700∼900℃에서 1차 열처리 공정을 실시한 후, 400∼600℃에서 실시하는 2차 열처리 공정을 더욱 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
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