KR100775077B1 - Positive polar materials and its manufacturing method of Li-secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 리튬 이차전지의 양극재를 구성함에 있어서, 상기 양극재는 니켈 또는 니켈합금계의 후면에 절연 및 산화방지를 위한 안정화된 산화물층(7)을 형성하고 니켈 또는 니켈합금계의 전면 위에 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈전이금속산화물(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)이 형성된 다층구조를 가지거나, 상기 양극재는 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적을 제외한 양쪽 면 위에 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈합금산화물 (LiNi1 - xMxO2: M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)이 형성된 다층구조를 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재 및, 다결정 또는 2축 배향성을 갖는 니켈 금속 박판 혹은 니켈합금 금속 박판을 준비하는 단계, 니켈 금속 박판 혹은 니켈합금 금속 박판의 산화방지를 위하여 박판 후면에 산화마그네슘, 이트륨 산화물, 안정화 지르코니아, 세리아 등에 물리적 진공 증착법으로 산화물층을 증착하는 단계, 니켈 금속 박판 혹은 니켈합금 금속 박판층에 산화물층을 형성시키는 단계, 니켈 산화물층 혹은 니켈합금 산화물층에 리튬을 증발법 혹은 물리적 증착법에 의해 증착하는 단계를 적어도 포함하는 것을 제조방법의 특징으로 한다.The present invention relates to a cathode material of a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same. In forming a cathode material of a lithium secondary battery, the cathode material is a stabilized oxide layer for insulating and preventing oxidation on the back of a nickel or nickel alloy system ( 7) Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium nickel transition metal oxide (LiNi 1 - x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W) has a multi-layer structure, or the cathode material is lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium nickel alloy oxide (LiNi 1 - on both sides except the area for forming the electrode of nickel or nickel alloy x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W) positive electrode material and polycrystalline or biaxial of a lithium secondary battery characterized in that it has a multilayer structure formed Preparing a nickel metal thin plate or a nickel alloy metal thin plate having an orientation; In order to prevent oxidation of the nickel metal thin plate or the nickel alloy metal thin plate, the oxide layer is deposited on the back surface of the thin plate by physical vacuum deposition to magnesium oxide, yttrium oxide, stabilized zirconia, ceria, and the oxide layer on the nickel metal thin plate or nickel alloy metal thin layer And forming a lithium oxide on the nickel oxide layer or the nickel alloy oxide layer by evaporation or physical vapor deposition.
리튬 이차전지, 니켈 금속박판, 니켈 산화층, 산화물층 증착, 리튬 확산, 양극물질 Lithium secondary battery, nickel metal sheet, nickel oxide layer, oxide layer deposition, lithium diffusion, anode material
Description
도 1은 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 전면만 리튬 이차전지의 양극재의 형성을 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing formation of a cathode material of a lithium secondary battery only on the front surface of a nickel or nickel alloy of the present invention.
도 2는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적을 제외한 양쪽 면에 리튬 이차전지의 양극재의 형성을 도시하는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the formation of the positive electrode material of the lithium secondary battery on both sides except the area for forming the electrode of the nickel or nickel alloy of the present invention.
도 3은 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 한쪽 면만 리튬 이차전지의 양극재 를 형성할 경우, 그 제조방법에 따른 리튬-니켈 박판의 양극재의 구성을 도시하는 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a cathode material of a lithium-nickel thin plate according to the manufacturing method when forming the cathode material of the lithium secondary battery only one side of the nickel or nickel alloy of the present invention.
도 4는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적을 제외한 양쪽 면에 리튬 이차전지의 양극재를 형성할 경우, 그 제조방법에 따른 리튬-니켈 박판의 양극재의 구성을 도시하는 단면도.4 is a positive electrode material of a lithium-nickel thin plate according to a method of manufacturing the positive electrode material of a lithium secondary battery when the positive electrode material of a lithium secondary battery is formed on both sides except for an electrode formation area of the nickel or nickel alloy of the nickel or nickel alloy of the present invention; Showing the cross section.
도 5는 본 발명의 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법에 따라 증착 성장한 리튬니켈산화물(LiNiO2)박막의 X-선 회절분석 데이타.5 is X-ray diffraction analysis data of a lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) thin film deposited and grown according to a cathode material of the lithium secondary battery of the present invention and a method of manufacturing the same.
도 6은 본 발명의 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법에 따라 증착 성장한 리튬니켈산화물(LiNiO2) 박막 표면의 미세조직 관찰을 위한 주사전자현미경 사진 이다.6 is a scanning electron micrograph for observing the microstructure of the surface of a lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) thin film deposited and deposited according to the cathode material of the lithium secondary battery of the present invention and a method of manufacturing the same.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
4: 산화물층4: oxide layer
5: 금속 기판5: metal substrate
6: 금속기판의 산화층6: oxide layer of metal substrate
7: 리튬 박막층7: lithium thin film layer
8: 리튬-니켈 또는 니켈 합금의 복합 산화물층(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)8: composite oxide layer of lithium-nickel or nickel alloy (LiNi 1 - x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)
본 발명은 니켈 계열 금속 합금 박판층, 또는 금속 합금 박판층 위에 니켈 산화물 층을 형성시킨 후, 리튬을 물리적 증착법에 의해 증착 시켜 리튬의 니켈 산화물 층으로의 확산 반응을 통하여 리튬니켈-전이금속산화물계(LiNi1 - xMxO2 : M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극재 및 그 양극재를 구성하는 물질구성의 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, after forming a nickel oxide layer on a nickel-based metal alloy thin layer or a metal alloy thin layer, lithium is deposited by a physical vapor deposition method, and lithium nickel-transition metal oxide based on the diffusion reaction of lithium to the nickel oxide layer. (LiNi 1 - x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W) cathode material and a method for producing a material composition constituting the cathode material .
오늘 날 전기, 전자, 정보 통신의 눈부신 발전으로 휴대폰, 디지털 카메라, 캠코더, 모바일 컴퓨터, 노트북의 대중화가 이루어지고 있다.Today's remarkable advances in electricity, electronics, and telecommunications are driving the popularization of mobile phones, digital cameras, camcorders, mobile computers, and laptops.
이러한 제품들은 소형화, 경량화를 위해 경쟁적으로 연구 개발되고 있으며, 가장 중요한 소형화 및 경량화를 위한 열쇠는 이차전지에 있다.These products are competitively researched and developed for miniaturization and weight reduction, and the key to miniaturization and lightweighting is the secondary battery.
특히, 휴대폰에 있어 이차전지가 차지하는 비중은 가격, 무게의 30% 이상을 차지할 정도로 디지털 시대의 핵심 부품으로 자리 잡고 있으며, 모든 종류의 모바일 기기에 필수적인 이차전지의 시장은 거의 무한한 정도로 열려있는 상황이다.In particular, the proportion of secondary batteries in mobile phones is at the core of the digital era, accounting for more than 30% of the price and weight. .
종래로부터 이차전지에 널리 사용되고 있는, 리튬 이온 전지는 리튬 이온의 탈락 및 진입에 의하여 작동되는 전지로 충전 시에는 음극에 리튬이온이 진입되고, 방전 시에는 리튬이온이 양극으로 진입되는 원리로 작동된다.Lithium ion batteries, which are widely used in secondary batteries, are operated by dropping and entering lithium ions. Lithium ions enter a negative electrode during charging, and lithium ions enter a positive electrode during discharge. .
양극물질로는 리튬(전이금속)산화물( LiMO2 :M=전이금속원소 Mn, Co, Ni), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등의 산화물이 이용되고, 음극으로는 카본이 사용된다.The cathode material is lithium (transition metal) oxide (LiMO 2 Oxides such as M = transition metal elements Mn, Co and Ni and lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) are used, and carbon is used as the negative electrode.
양극물질로 이용되는 산화물들 중, 니켈망간산화물(LiMn2O4)은 합성이 용이하고 원자재의 가격이 저렴하나 용량이 작다는 단점이 있고,Among the oxides used as the anode material, nickel manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) is easy to synthesize and has the disadvantage of low cost of raw materials but small capacity,
소니가 1992년 상용화한 리튬코발트산화물(LiCoO2)은 희토류 금속인 코발트(Co)의 가격이 비싸며, 과 충전시 유독가스가 발생하는 중요한 문제점이 있었다.The lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) commercialized by Sony in 1992 has a high cost of cobalt (Co), which is a rare earth metal, and has a significant problem of generating toxic gas when overcharged.
이에 비해 리튬니켈산화물(LiNiO2)은 가격이 저렴하고 높은 방전 용량의 전지 특성을 가지고 있으나 합성이 어려운 단점이 있다.In comparison, lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) is inexpensive and has a high discharge capacity of battery characteristics, but it is difficult to synthesize.
리튬니켈산화물(LiNiO2)의 양극재의 제조는 수산화리튬(LiOH?H2O)과 수산화니켈(Ni(OH)2) 를 1:1 의 몰비로 칭량하여 혼합한 후, 소결하여 제조하는 고상반응법과, 출발 원료로 질산화리튬(LiNO3 ), 수산화니켈(Ni(NO3)2?H2O)를 이용하여 졸-겔 법으로 제조되어왔다.Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) cathode material is prepared by weighing and mixing lithium hydroxide (LiOH? H 2 O) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2) in a molar ratio of 1: 1, and then sintering to prepare a solid phase reaction method, As starting materials, lithium nitrate (LiNO 3 ) and nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 ? H 2 O) have been prepared by the sol-gel method.
그러나, 기존의 소결에 의한 고상 반응법과 졸-겔법은 미세조직의 배향화와 나노크기의 입자 조절에 어려움이 있는 등의 실제적인 적용으로의 문제와 효율성의 문제점이 있었다. 고상 반응법에 의하여 제조한 양극재는 전극을 형성하기 위하여 양극재 원료를 슬러리 상태로 만든 다음 알루미늄 혹은 니켈 혹은 구리와 같은 박판위에 도포한 다음 소결하는 과정을 거치므로 입자의 크기가 크고 비표면적이 높지 않아 2차전지의 두께를 줄이거나 같은 두께일 경우 충방전 용량을 증대시키는데 한계가 있다. 졸-겔법은 고상반응법보다 작은 크기의 양극재 원료를 형성할 수 있으나 대량생산에 적합하지 않고 제조단가가 높다는 단점이 있다.However, the conventional solid phase reaction method and the sol-gel method by sintering have problems in practical application such as difficulty in orienting the microstructure and controlling the particle size of the nanoscale, and problems of efficiency. The cathode material manufactured by the solid-phase reaction method has a process of making the cathode material into a slurry state to form an electrode, applying it onto a thin plate such as aluminum, nickel, or copper, and then sintering, so that the particle size is large and the specific surface area is high. Therefore, if the thickness of the secondary battery is reduced or the same thickness, there is a limit to increase the charge and discharge capacity. The sol-gel method can form a cathode material having a smaller size than the solid phase reaction method, but has a disadvantage in that it is not suitable for mass production and the manufacturing cost is high.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 니켈 혹은 니켈합금 금속 박판 위에 니켈 혹은 니켈합금의 산화물 층을 형성시킨 후, 리튬을 증발법 혹은 물리적 방법에 의해 증착 시킨 후,The present invention has been made in order to improve the prior art as described above, after forming an oxide layer of nickel or nickel alloy on a nickel or nickel alloy metal thin plate, after depositing lithium by evaporation or physical method,
리튬의 니켈 니켈합금의 산화물 층으로의 확산 열처리 반응을 통하여 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈전이금속산화물(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극 물질을 제조함으로써, 기존의 공정에서 탈피하여 저렴하고도 효율성 높은 리튬 이차전지의 양극물질을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium nickel transition metal oxide (LiNi 1 - x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, By manufacturing a cathode material of Cu, Fe, Al, V, W), to provide a method for producing a cathode material of a lithium secondary battery inexpensive and high efficiency by breaking away from the existing process.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법은;A cathode material of a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same according to the present invention for achieving the above object;
리튬 이차전지의 양극재를 구성함에 있어서, 상기 양극재는 니켈 또는 니켈합금계 박판층(6)의 후면은 절연 및 산화방지를 위한 안정화된 산화물층(7)을 형성하고 전면은 니켈 또는 니켈합금의 산화물층(5)을 형성한 후, 니켈 또는 니켈합금의 산화물층상에 리튬 증착층(4)을 연속적으로 형성한 후, 열처리를 행하여 니켈 또는 니켈합금의 산화물층(5)과 리튬 증착층(4)이 반응을 하여 리튬-니켈 혹은 니켈합금의 복합산화물층을 형성하거나, 혹은 니켈 또는 니켈합금계 박판층(6)의 전극형성을 위한 일부 면을 제외한 양쪽 면에 니켈 또는 니켈합금의 산화물층(5)을 형성한 후, 니켈 또는 니켈합금의 산화물층상에 리튬 증착층(4)을 연속적으로 형성한 후, 열처리를 행하여 니켈 또는 니켈합금의 산화물층(5)과 리튬 증착층(4)을 반응시켜 리튬-니켈 혹은 니켈합금의 복합산화물층으로 형성하여 리튬 이차전지의 양극재로 하고,In constructing a cathode material of a lithium secondary battery, the cathode material forms a stabilized
다결정 또는 2축 배향성을 갖는 니켈 혹은 니켈합금금속 박판을 준비하는 단계, 금속 박판의 절연 및 산화방지를 위하여 박판 후면에 산화마그네슘, 이트륨 산화물, 안정화 지르코니아, 세리아 등을 물리적 진공 증착법으로 산화물층을 증착하는 단계, 니켈 또는 니켈합금 박판층에 산화물층을 형성시키는 물리적 혹은 화학적 혹은 열적 단계, 금속 박판층 또는 금속박판-복합산화물층에 리튬을 증발법 혹은 물리적 증착법에 의해 증착하는 단계, 니켈 또는 니켈합금의 산화물층(5)과 리튬 증착층(4)이 반응을 하여 리튬-니켈 혹은 니켈합금의 복합산화물층을 형성시키는 열처리 단계를 적어도 포함하는 것을 양극재의 제조방법의 특징으로 하고 있다.Preparing a nickel or nickel alloy metal sheet having a polycrystalline or biaxial orientation; depositing an oxide layer on the back of the sheet by physical vacuum evaporation in order to insulate and prevent oxidation of the metal sheet; Physical, chemical or thermal step of forming an oxide layer on the nickel or nickel alloy thin layer, depositing lithium on the metal thin layer or the metal thin-composite oxide layer by evaporation or physical vapor deposition, nickel or nickel alloy A method of producing a cathode material is characterized by comprising at least a heat treatment step in which the
이하의 부수된 도면과 함께 본 발명의 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.The cathode material of the lithium secondary battery of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in more detail with the accompanying drawings below.
도 1은 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 전면만 리튬 이차전지의 양극재의 형성을 도시하는 단면도, 도 2는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적(5A)을 제외한 양쪽 면에 리튬 이차전지의 양극재의 형성을 도시하는 단면도, 도 3는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 한쪽 면만 리튬 이차전지의 양극재 를 형성할 경우, 그 제조방법에 따른 리튬-니켈 박판의 양극재의 구성을 도시하는 단면도, 도 4는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적을 제외한 양쪽 면에 리튬 이차전지의 양극재를 형성할 경우, 그 제조방법에 따른 리튬-니켈 박판의 양극재의 구성을 도시하는 단면도, 도 6는 증착 성장한 리튬니켈산화물(LiNiO2) 의 박막 표면의 미세조직 관찰을 위한 주사전자현미경 사진으로서 함께 설명한다.1 is a cross-sectional view showing the formation of the positive electrode material of the lithium secondary battery only the front surface of the nickel or nickel alloy of the present invention, Figure 2 is lithium on both sides except the area (5A) for electrode formation of the nickel or nickel alloy of the present invention 3 is a cross-sectional view showing the formation of a cathode material of a secondary battery, and FIG. 3 shows the configuration of a cathode material of a lithium-nickel thin plate according to the method of manufacturing the cathode material of a lithium secondary battery when only one surface of the nickel or nickel alloy of the present invention is formed. 4 is a cross-sectional view of a lithium-nickel thin plate according to a method of manufacturing the positive electrode material of a lithium secondary battery on both surfaces of the nickel or nickel alloy of the present invention except for the electrode formation area of the nickel or nickel alloy. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the positive electrode material, and FIG. 6 will be described together as a scanning electron micrograph for observing the microstructure of the thin film surface of vapor-deposited lithium nickel oxide (LiNiO 2) .
도 1은 본 발명의 리튬 이차전지의 양극재를 예시적인 단면으로서 도시하는 것으로서, 니켈 또는 니켈합금계의 후면에 절연 및 산화방지를 위한 안정화된 산화물층(7)을 형성하고 니켈 또는 니켈합금계의 전면 위에 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈전이금속산화물(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)이 형성된 다층구조를 가진다. 또 다른 구조로서 도 2는 본 발명의 니켈 혹은 니켈합금의 전극형성을 위한 면적을 제외한 양쪽 면 위에 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈전이금속산화물(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)이 형성된 다층구조를 가진다.1 is a cross-sectional view showing a cathode material of a lithium secondary battery of the present invention as an exemplary cross-section, wherein a stabilized
금속박판층(6)은 순수한 니켈 금속, 또는 다양한 도필 레벨에 따라 전이 금속인 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W 등이 함유된 금속 테이프이며, 압연과정을 통해 얻거나, 압연과정을 통해 얻은 금속 박판을 재결정화 열처리 과정을 통하여 2축 방향으로 배향된 집합구조를 가지게 된다.The
본 발명의 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법에 따른 리튬니켈-산화전이금속(LiNi1-xMxO2 :M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극재의 제조방법은 다음과 같다.Lithium nickel-oxide transition metal according to the cathode material of the lithium secondary battery of the present invention and a method for manufacturing the same (LiNi 1-x M x O 2 : M = transition metal Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V , W) method of manufacturing the cathode material is as follows.
먼저, 니켈 혹은 니켈합금의 한쪽 면 위에만 양극재를 형성할 경우, 금속박판층(6)으로 사용되는 금속 박판 후면에 산화마그네슘, 이트륨 산화물, 안정화 지르코니아, 세리아 등을 물리적 진공 증착법으로 증착하여 산화물층(7)을 형성한다.First, when the cathode material is formed on only one surface of nickel or nickel alloy, oxides are deposited by physical vacuum evaporation of magnesium oxide, yttrium oxide, stabilized zirconia, ceria, etc. on the rear surface of the metal sheet used as the
산화물층(7)이 증착된 금속박판층(6)의 반대 면에는 열처리 온도 500~1000℃ 범위에서 산소 가스를 흘리면서 니켈 또는 니켈합금계의 산화물층(5)을 형성시킨다.On the opposite side of the metal
이 때 재결정화 처리를 통해 제조된 금속박판층(6)은 2축 집합구조를 가져 니켈산화물 또는 니켈합금계의 산화물층(5)도 니켈 합금의 배향을 따라 헤테로-에피(hetero-epitaxy) 성장된다.At this time, the metal
이후 리튬을 증발법 혹은 물리적 증착법으로 니켈산화물 또는 니켈합금계의 산화물층(5) 위에 증착시킨 후, 열처리 과정 중에 반응성이 좋은 리튬의 확산 속도를 이용하여 니켈 또는 니켈합금의 복합산화물층(5)과 반응하여 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈합금산화물(LiNi1 - xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극재 물질을 제조할 수 있게 되는 것이다.Thereafter, lithium is deposited on the nickel oxide or nickel
이러한 확산반응을 이용하여 리튬증착층(4)를 형성하는 방법에는,In the method of forming the
소위 인시튜(in-situ) 방법과, 엑스시튜(ex-situ) 방법으로 진행된다.The so-called in-situ and ex-situ methods are used.
단일의 패치공정 또는 동일한 제조환경 하에서의 연속적인 공정을 의미하는 먼저 인시튜(in-situ) 방법으로는 리튬을 물리적 증착법에 의해 위의 니켈 또는 니켈합금계의 산화물층(5)위에 증착 시에,In the first in-situ method, which means a single patch process or a continuous process under the same manufacturing environment, lithium is deposited on the nickel or nickel
니켈 또는 니켈합금계의 복합산화물층(5)의 온도를 600~800℃ 온도 구간을 유지한 후 리튬이 증발됨과 동시에 니켈산화물 또는 니켈합금계의 산화물층(5)과 반응하여 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈합금산화물(LiNi1 -xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극재 물질을 제조한다.After maintaining the temperature range of the nickel or nickel alloy
불연속적인 패치공정 또는 제조환경이 상이한 환경 하에서의 공정을 의미하는 엑스시튜(ex-situ) 방법은 상온에서 니켈 또는 니켈합금계의 복합산화물층(5)에 리튬을 증발법 혹은 물리적 증착법으로 증착한 후, 이를 170~800℃ 온도 구간에서 열처리하여 리튬의 확산을 일으켜 리튬니켈산화물(LiNiO2) 혹은 리튬니켈합금산화물(LiNi1-xMxO2:M=전이금속 Co, Mn, Cr, Ti, Cu, Fe, Al, V, W)의 양극재 물질을 제조한다.The ex-situ method, which refers to a discontinuous patch process or a process under a different environment, is obtained by depositing lithium on a nickel or nickel alloy
도 5는 증착 성장하여 구성된 복합산화물인 리튬니켈산화물(LiNiO2)박막의 엑스레이회절(XRD) θ-2θ 실험의 데이타, 도 6는 증착 성장한 리튬니켈산화물(LiNiO2)의 박막 표면의 미세조직 관찰을 위한 주사전자현미경 사진으로서 치밀하고 균일한 물성을 보여주고 있다.5 is observed microstructure of the thin film of compound oxide of lithium nickel oxide (LiNiO 2) of the X-ray diffraction (XRD) θ-2θ experiment of the thin film data, Fig. 6 is deposited grown lithium nickel oxide (LiNiO 2) is configured by deposition growth Scanning electron micrographs for show the precise and uniform physical properties.
이상과 같은 본 발명의 리튬 이차전지의 양극재 및 그 제조방법은,As described above, the cathode material of the lithium secondary battery of the present invention and a method of manufacturing the same,
코발트보다 저렴한 니켈 및 니켈합금을 사용함으로서 종래에 비하여 제조원가를 대폭 저감할 수 있고 , 양극재 분말의 슬러리를 도포하여 소결하는 공정을 대치하여 양극재 입자크기가 작아서 비표면적이 클 뿐 아니라 양극재의 두께를 감소시켜 2차전지의 크기를 줄이거나 같은 크기일 경우 충방전용량을 증대시키는 효과를 가져 올 수 있고, 니켈 및 니켈합금의 산화와 리튬의 증착 및 리튬의 확산 열처리 반응을 연속적으로 할 수 있으므로 제조환경에 따라서 적용성이 높고 리튬-니켈 이차전지의 높은 효율성은 그대로 유지하게 하는 유용성을 가진다.By using nickel and nickel alloys that are cheaper than cobalt, manufacturing costs can be significantly reduced compared to the conventional ones, and the anode particle size is small to replace the process of applying and sintering a slurry of cathode powder, so that the specific surface area is not only large, but also the thickness of cathode material. By reducing the size of the secondary battery or the same size can reduce the charge and discharge capacity, it can bring about the effect of the oxidation of nickel and nickel alloys, the deposition of lithium and the diffusion heat treatment of lithium continuously Applicability is high depending on the manufacturing environment and the high efficiency of the lithium-nickel secondary battery is maintained as it is.
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