KR20020050676A - Amorphous anode materials of lithium secondary batteries - Google Patents
Amorphous anode materials of lithium secondary batteries Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020050676A KR20020050676A KR1020000079930A KR20000079930A KR20020050676A KR 20020050676 A KR20020050676 A KR 20020050676A KR 1020000079930 A KR1020000079930 A KR 1020000079930A KR 20000079930 A KR20000079930 A KR 20000079930A KR 20020050676 A KR20020050676 A KR 20020050676A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- amorphous
- lithium
- lithium secondary
- secondary battery
- negative electrode
- Prior art date
Links
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
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- 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
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
Abstract
Description
본 발명은 리튬이차전지의 비정질 음극물질에 관한 것으로서, 더 상세하게는 리튬과 반응할 수 있는 단일금속(Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As), 또는 상기 단일금속들로 이루어진 합금, 또는 상기 단일금속을 포함하고 리튬과 반응하지 않는 다른 하나 이상의 원소 로 이루어진 합금물질을 비정질화 하여 충방전시 발생하는 부피변화로 인한 물질의파괴현상을 최소화하여 리튬이차전지용 리튬합금 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보하고 리튬이차전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있는 리튬이차전지의 음극물질에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous negative electrode material of a lithium secondary battery, and more particularly, to a single metal capable of reacting with lithium (Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd , Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As), or an alloy made of the single metals, or an alloy made of one or more other elements including the single metal and not reacting with lithium Lithium secondary battery that can secure the most important mechanical stability and improve cycle life of lithium secondary battery by minimizing material destruction by minimizing material destruction due to volume change generated by charging and discharging It relates to a negative electrode material of.
휴대전화, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 무선 정보통신기기의 급속한 발달에 따라 고에너지 밀도를 갖는 휴대용 전원으로서 리튬이차전지는 큰 주목을 끌고 있다.With the rapid development of portable wireless information communication devices such as mobile phones and notebook computers, lithium secondary batteries have attracted great attention as portable power sources having high energy density.
리튬이차전지의 음극재료로서 검토되는 물질 중 리튬금속은 다른 어떠한 재료의 경우보다 에너지밀도가 3860 mAh/g로 높기 때문에 리튬을 음극으로 갖는 전지의 성능이 가장 우수함을 예상할 수 있다.Among the materials considered as a negative electrode material of a lithium secondary battery, lithium metal has a higher energy density of 3860 mAh / g than that of any other material, and thus, a battery having lithium as a negative electrode can be expected to have the best performance.
하지만 충전시 수지상 성장에 의한 안전성 문제와 낮은 충방전 효율 등의 문제점들이 극복되지 못하고 있는 실정이다.However, problems such as safety problems due to dendritic growth during charging and low charge and discharge efficiency have not been overcome.
이러한 고용량을 나타내면서 이를 대치할 수 있는 물질로서 리튬합금의 연구가 현재 전 세계적으로 진행되고 있다.The research of lithium alloys as a material that can replace these with high capacity is currently underway around the world.
리튬합금 물질은 카본음극 물질의 제한된 용량보다 더 높은 무게당, 부피당 충방전 용량을 구현할 수 있으며, 그 외에도 높은 충방전 전류에도 사용이 가능한 장점과 높은 충방전 효율을 나타낸다.Lithium alloy material can realize the charge and discharge capacity per weight, volume per volume higher than the limited capacity of the carbon anode material, and also has the advantage that can be used for high charge and discharge current and high charge and discharge efficiency.
하지만 충방전시 상변화로 인한 부피변화가 발생, 이로 인해 발생되는 응력이 활물질의 파괴를 일으켜 싸이클에 따른 용량 감소라는 큰 문제점을 보이며 이러한 전극의 기계적 불안정성 문제를 극복하고자 현재 전 세계적으로 금속간화합물, 전극 활물질의 초미립화, 나노복합물질, 비정질 복합 산화물 등의 개발 등을 통한 싸이클 성능 향상에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.However, the volume change occurs due to phase change during charge and discharge, and the stress caused by this causes the destruction of the active material and shows a big problem of decrease in capacity due to the cycle. In recent years, research has been actively conducted to improve cycle performance through development of ultrafine particles of electrode active materials, nanocomposites, amorphous composite oxides, and the like.
리튬이차전지계의 음극용으로 이용되는 리튬합금의 가장 큰 문제점은 충방전시 리튬합금의 부피변화로 인한 파괴현상과 이로 인한 싸이클에 따른 용량감소 현상이라 할 수 있다.The biggest problem of the lithium alloy used for the negative electrode of the lithium secondary battery system may be a breakdown phenomenon due to the volume change of the lithium alloy during charging and discharging and a capacity reduction phenomenon due to the cycle thereof.
이러한 문제점을 극복하고자 하는 연구 중, 비정질 복합 산화물에 대한 연구는 기존의 결정질 리튬합금 물질에서 나타나는 전극 파괴현상을 최소화 할 수 있는 획기적인 연구결과라 할 수 있다. 첫 싸이클 충전시 형성되는 초미립 상태의 반응물질은 이어지는 충방전 반응에서 비교적 안정적으로 리튬과 합금반응이 이루어지는데 이는 초기에 작은 크기의 입자 형성에 의한 부피변화의 최소화 및 첫 싸이클 충전시 동시적으로 발생되는 리튬 전달 모체의 완충작용에 의한 것으로 알려져 있다.Among the studies to overcome this problem, the study on the amorphous composite oxide can be said to be a breakthrough research that can minimize the electrode breakdown appearing in the existing crystalline lithium alloy material. The ultrafine reactant formed during the first cycle charging is relatively stable in the subsequent charge / discharge reaction with the lithium alloy, which minimizes the volume change due to the formation of small particles at the initial stage and simultaneously the first cycle charging. It is known to be due to the buffering action of the generated lithium transfer matrix.
하지만, 이 비정질 복합 산화물은 첫 싸이클 충전시 심각한 비가역 반응에 의한 용량손실 현상이 있으며, 또한 싸이클이 계속됨에 따라 첫 싸이클 충전시 형성된 초미립 상태의 반응물질의 응집현상이 일어나 결정성을 띠는 입자로 크기가 증가하기 때문에 이는 리튬합금 물질에서 가장 문제시되는 전극물질의 파괴현상을 야기 시켜 싸이클에 따른 용량감소를 나타내게 된다. 이러한 비정질 복합 산화물에서 나타나는 초기 비가역 반응에 의한 용량손실 및 반응물질의 응집현상에 의한 싸이클에 따른 용량감소 문제점을 최소화하기 위한 연구는 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있으나 뚜렷한 성과는 아직 이루어지지 않고 있는 형편이다.However, this amorphous composite oxide has a capacity loss phenomenon due to a severe irreversible reaction during the first cycle charge, and also, as the cycle continues, agglomeration of ultrafine reactants formed during the first cycle charge results in crystalline particles. As the furnace size increases, this causes the destruction of electrode material, which is the most problematic problem in lithium alloy materials, resulting in a decrease in capacity according to the cycle. Although studies to minimize the capacity loss caused by the initial irreversible reaction and the cycle due to the agglomeration of the reactants in the amorphous composite oxide have been actively conducted around the world, no clear achievements have been made yet. .
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리튬이차전지의 음극으로 이용되는 리튬합금재료를 비정질화하여 충방전시 발생하는 부피변화로 인한 물질의 파괴현상을 최소화함으로써, 리튬이차전지용 리튬합금 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보하고 리튬이차전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있는 리튬이차전지의 비정질 음극물질을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, by minimizing the destruction of the material due to the volume change generated during charging and discharging by amorphizing the lithium alloy material used as the negative electrode of the lithium secondary battery, lithium for lithium secondary battery It is an object of the present invention to provide an amorphous negative electrode material of a lithium secondary battery that can secure mechanical stability, which is most important in an alloy negative electrode, and improve cycle life of a lithium secondary battery.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 리튬이차전지의 비정질 음극 물질은, 리튬과 반응할 수 있는 단일금속(Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As), 또는 상기 단일금속들로 이루어진 합금, 또는 상기 단일금속을 포함하고 리튬과 반응하지 않는 다른 하나 이상의 원소로 이루어진 합금물질을 비정질화 시킴으로써 이루어진다.In order to achieve the above object, the amorphous negative electrode material of the lithium secondary battery according to the present invention is a single metal that can react with lithium (Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As), or an alloy made of the single metals, or other one or more elements containing the single metal and not reacting with lithium It is made by amorphizing the alloying material consisting of.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SnO와 Al의 시작물질을 기계적 합성방법을 통하여 비정질 Sn을 포함한 복합 음극물질의 형성단계를 나타내는 X-선 회절분석 특성도,1 is an X-ray diffraction analysis characteristic showing a step of forming a composite anode material including amorphous Sn through a mechanical synthesis method of the starting material of SnO and Al according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기계적 합성방법을 통해 합성된 비정질 Sn복합 음극의 싸이클 특성도,2 is a cycle characteristic diagram of an amorphous Sn composite anode synthesized through a mechanical synthesis method according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기계적 합성방법을 통해 합성된 비정질 Sn 복합 음극의 70회 충방전 후 X-선 회절분석 특성도이다.3 is an X-ray diffraction analysis characteristic after 70 times of charge and discharge of the amorphous Sn composite anode synthesized by the mechanical synthesis method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SnO와 Al의 시작물질을 기계적 합성방법을 통하여 비정질 Sn을 포함한 복합 음극물질의 형성단계를 나타내는 X-선 회절분석 특성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기계적 합성방법을 통해 합성된 비정질 Sn 복합음극의 싸이클 특성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기계적 합성방법을 통해 합성된 비정질 Sn 복합음극의 70회 충방전 후 X-선 회절분석 특성도이다.1 is an X-ray diffraction analysis characteristic diagram illustrating a step of forming a composite anode material including amorphous Sn through a mechanical synthesis method of a SnO and Al starting material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. Cyclic characteristics of the amorphous Sn composite cathode synthesized by the mechanical synthesis method according to the example, Figure 3 is X-ray after the charge and discharge of the amorphous Sn composite cathode synthesized through the mechanical synthesis method according to an embodiment of the present invention 70 times This is a diffraction chart.
먼저 본 발명에 의한 리튬이차전지의 비정질 음극물질의 기본적인 구성을 살펴 본다.First, the basic configuration of an amorphous negative electrode material of a lithium secondary battery according to the present invention will be described.
리튬이차전지의 음극물질로 사용될 수 있는 비정질물질은 다음 3가지로 크게 구성된다.An amorphous material that can be used as a negative electrode material of a lithium secondary battery is largely composed of the following three kinds.
첫 번째 음극물질은, 리튬과 반응할 수 있는 단일금속(Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As)을 비정질화 시킨 물질이다.The first anode material is a single metal that can react with lithium (Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te , P, S, Se, As) is an amorphous material.
두 번째는, 상기 단일금속 즉, Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se, As 들로 이루어진 합금을 비정질화 시킨 물질이다.Second, the single metal, that is, Al, Mg, Sn, Si, Sb, Ge, Pb, Ag, Au, Zn, In, Cd, Bi, Pt, Pd, Ca, B, Te, P, S, Se , An amorphous material of an alloy consisting of As.
세 번째 음극물질은, 상기 단일금속 중 하나 이상을 포함하고 리튬과 반응하지 않는 다른 하나 이상의 원소로 이루어진 합금물질을 비정질화 시킨 물질이다.The third negative electrode material is an amorphous material of an alloy material including at least one of the single metals and at least one other element which does not react with lithium.
이상과 같이 비정질화 된 리튬이차전지의 음극물질은 충방전에 의한 부피변화가 작기 때문에, 리튬이차전지의 충방전시 부피변화로 인한 활물질의 파괴현상이 최소화된다. 왜냐하면, 결정성을 지닌 물질의 경우 리튬과 반응하면서 수반되는 상(Phase)변화에 따른 급격한 부피변화를 겪지만, 비정질 상태의 물질은 리튬과 반응하는 경우 급격한 상변화가 발생하지 않으며 이에 수반되는 응력도 등방향성으로 최소화할 수 있기 때문이다. 따라서, 비정질화된 음극물질은 리튬이차전지용 리튬합금 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보하고, 리튬이차전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, since the negative electrode material of the amorphous lithium secondary battery has a small volume change due to charging and discharging, the destruction of the active material due to the volume change during charging and discharging of the lithium secondary battery is minimized. This is because, in the case of a crystalline material, a sudden volume change occurs due to a phase change accompanying reaction with lithium, but an amorphous material does not generate a sudden phase change when reacting with lithium, and the accompanying stress also occurs. This is because it can be minimized by isotropicity. Therefore, the amorphous negative electrode material can secure the most important mechanical stability of the lithium alloy negative electrode for a lithium secondary battery, and improve the cycle life of the lithium secondary battery.
이하, 본 발명에 의한 리튬이차전지의 비정질 음극물질을 제조하는 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of manufacturing an amorphous negative electrode material of a lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail.
단, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명을 실시예 범위로만 제한하는 것은 아니다.However, the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited only to the examples.
<실시예 1><Example 1>
본 실시예는, 본 발명에 의한 3종의 리튬이차전지의 비정질 음극물질 중 세 번째에 해당하는 비정질 음극물질, 즉 리튬과 반응할 수 있는 단일금속 중 하나 이상을 포함하고 리튬과 반응하지 않는 다른 하나 이상의 원소로 이루어진 합금물질로서, 비정질화된 합금물질을 합성하는 방법이다.This embodiment, the third of the amorphous negative electrode material of the three kinds of lithium secondary battery according to the present invention, the amorphous negative electrode material corresponding to the third, that is, other one containing at least one of a single metal capable of reacting with lithium and does not react with lithium An alloy material composed of one or more elements, a method of synthesizing an amorphous alloy material.
이 방법은, 리튬과 합금이 가능한 금속에 해당하는 산화물(SnO, SnO2, SiO, Ag2O, PbO, PbO2, ZnO, CdO, BiO, TeO2)중 어느 하나의 분말(20 ~ 60 mol%)과 이를 비정질 금속상태로 환원시킴과 동시에 자신은 더 안정한 산화물로 반응할 수 있는 금속(Al, Li, Mg, B)중 어느 하나의 분말(40 ~ 80 mol%)을 원통형 바이얼에 볼과 함께 장입하여 섞은 후 볼밀기기(일명:vibrating mill)에 장착시킨 후 볼밀기기를 일정 시간 회전시켜 기계적으로 합성시키는 것이다.This method is a powder (20 to 60 mol) of any one of oxides (SnO, SnO 2 , SiO, Ag 2 O, PbO, PbO 2 , ZnO, CdO, BiO, TeO 2 ) corresponding to a metal capable of alloying with lithium. %) And the powder of any one of the metals (Al, Li, Mg, B) (40-80 mol%) that can be reduced to amorphous metal state and react with more stable oxides. After mixing with the ball mill and mounted on a ball mill (aka: vibrating mill) is to rotate the ball mill for a certain time to synthesize mechanically.
바람직하게는 리튬과 합금이 가능한 금속에 해당하는 산화물(SnO, SnO2, SiO, Ag2O, PbO, PbO2, ZnO, CdO, BiO, TeO2)중 어느 하나의 분말(20 ~ 60 mol%)과 이를 비정질 금속상태로 환원시킴과 동시에 자신은 더 안정한 산화물로 반응할 수 있는 금속(Al, Li, Mg, B)중 어느 하나의 분말(40 ~ 80 mol%)을 지름 5.5cm, 높이 9cm의 SKD11 재질의 원통형 바이얼에 3/8 인치 크기의 볼과 함께 잠입하여 섞은 후 볼밀기기(일명:vibrating mill)에 장착시킨 후 분당 500 ~ 1000회의 회전속도로 기계적 합성을 시키는 것이다. 이때 볼과 분말과의 무게비는 16∼24:1로 유지하였으며 산소의 영향을 최대한 억제하기 위해서 아르곤 가스 분위기의 글러브 박스(glove box) 내에서 준비하였다.Preferably, a powder (20 to 60 mol%) of any one of oxides (SnO, SnO 2 , SiO, Ag 2 O, PbO, PbO 2 , ZnO, CdO, BiO, TeO 2 ) corresponding to a metal capable of alloying with lithium ) And the powder of any one of the metals (Al, Li, Mg, B) (40 to 80 mol%) that can react with a more stable oxide, at the same time reducing the amorphous metal state to 5.5 cm and 9 cm high. SKD11's cylindrical vial was infiltrated with a 3/8 inch ball, mixed, and then mounted in a ball mill (aka: vibrating mill) to mechanically synthesize at a speed of 500 to 1000 revolutions per minute. At this time, the weight ratio of the ball and the powder was maintained at 16 to 24: 1 and prepared in a glove box of argon gas atmosphere to suppress the influence of oxygen to the maximum.
일예로서 비정질 Sn 복합음극물질을 합성하는 경우를 설명하면 다음과 같다. 리튬과 합금이 가능한 Sn계 산화물 SnO와 이를 비정질 금속상태로 환원시킴과 동시에 자신은 더 안정한 산화물로 반응할 수 있는 금속들 중 Al을 3 : 2 mol 비로 섞은 후, 지름 5.5cm, 높이 9cm의 SKD11 재질의 원통형 바이얼에 3/8 인치 크기의 볼과 함께 잠입하여 볼밀기기(일명:vibrating mill)에 장착시킨 후 분당 800회의 회전속도로 기계적 합성을 수행하였다. 이때 볼과 분말과의 무게비는 20:1로 유지하였으며 산소의 영향을 최대한 억제하기 위해서 아르곤 가스 분위기의 글러브(glove box)내에서 준비하였다.An example of synthesizing an amorphous Sn composite cathode material is as follows. Sn-based oxide SnO, which can be alloyed with lithium, and reduced it to an amorphous metal state, and at the same time, he mixed Al in a 3: 2 mol ratio among metals that can react with a more stable oxide, and then SKD11 having a diameter of 5.5 cm and a height of 9 cm Submerged with a 3/8 inch size ball in a cylindrical vial of material was mounted on a ball mill (aka vibrating mill) and mechanical synthesis was performed at a speed of 800 revolutions per minute. At this time, the weight ratio of the ball and the powder was maintained at 20: 1 and prepared in a glove box of argon gas atmosphere to suppress the influence of oxygen as much as possible.
도 1은 이와 같은 기계적 합성방법을 통하여 비정질 Sn 복합음극물질을 제조할 경우, 기계적 합성 시간에 따른 반응산물의 상변화를 X선 회절분석으로 확인한 것이다. 도면을 참조하면, 합성시간 1 시간 이후 SnO과 Al의 반응으로 인하여 금속상태의 Sn이 형성되었음을 알 수 있으며 합성시간이 증가할수록 Sn은 비정질화되는 것을 알 수 있다. 48시간 이후에는 결정질의 Sn은 존재하지 않고 비정질화된 Sn을 확인할 수 있다.Figure 1 shows that the phase change of the reaction product according to the mechanical synthesis time by the X-ray diffraction analysis when preparing an amorphous Sn composite cathode material through such a mechanical synthesis method. Referring to the drawings, it can be seen that Sn is formed in the metal state due to the reaction between SnO and Al after 1 hour of synthesis time, and as the synthesis time increases, the Sn becomes amorphous. After 48 hours, crystalline Sn does not exist and amorphous Sn can be identified.
도 2는 상기의 기계적 합성방법을 48시간 수행하여 합성된 비정질 Sn 복합 음극물질을 리튬이차전지의 음극물질로서 사용하여 그 싸이클 특성을 확인한 실험 결과이다. 도면을 참조하면, 비정질 Sn 복합음극물질이 일반 결정질 Sn에 비교하여매우 안정한 싸이클 수명을 보여주고 있음을 알 수 있다.2 is an experimental result of checking the cycle characteristics using the amorphous Sn composite negative electrode material synthesized by performing the above mechanical synthesis method for 48 hours as a negative electrode material of a lithium secondary battery. Referring to the drawings, it can be seen that the amorphous Sn composite cathode material shows a very stable cycle life compared to the general crystalline Sn.
도 3은 상기의 48시간 기계적 합성방법을 통하여 얻은 비정질 Sn 복합음극물질을 리튬이차전지의 음극물질로서 70회의 충방전을 행한 후 전극의 상변화를 관찰한 X선 회절분석 결과이다. 도면을 참조하면, 비정질 복합 음극물질은 70회 싸이클 이후에도 Sn의 응집현상이 일어나지 않고 초기 비정질 상태를 그대로 유지하고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 싸이클에 따른 활물질의 응집현상은 활물질의 결정화를 초래하기 때문에, 이에 의해 리튬합금 음극물질에서 나타나는 가장 큰 문제점인 부피변화로 인한 전극물질의 파괴를 더욱 가중시키게 된다. 그러나, 48시간 기계적 합성방법을 통하여 얻은 비정질 Sn 복합음극물질은 이런 응집현상이 없다는 것을 보여 주고 있다. 즉, 이 현상은 본 물질의 안정적인 싸이클 특성을 설명해 주고 있다.FIG. 3 is an X-ray diffraction analysis result of observing phase change of an electrode after performing charge and discharge 70 times of an amorphous Sn composite cathode material obtained through the 48 hour mechanical synthesis method as a cathode material of a lithium secondary battery. Referring to the drawings, it can be seen that the amorphous composite anode material maintains the initial amorphous state without the aggregation phenomenon of Sn even after 70 cycles. In general, the agglomeration of the active material according to the cycle causes crystallization of the active material, thereby further increasing the destruction of the electrode material due to volume change, which is the biggest problem in the lithium alloy anode material. However, the amorphous Sn composite cathode material obtained through the 48 hour mechanical synthesis method shows that there is no such aggregation phenomenon. In other words, this phenomenon explains the stable cycle characteristics of the material.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 리튬과 반응할 수 있는 물질을 비정질화하여 충방전시 발생하는 부피변화로 인한 물질의 파괴현상을 최소화하여 리튬이차전지용 리튬합금 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보하고 리튬이차전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있는, 기존의 리튬이차전지용 합금음극 물질과는 차이를 보이는 새로운 개념의 리튬이차전지용 비정질 음극물질을 개발한 것이다.As described above, the present invention to minimize the destruction of the material due to the volume change generated during the charge and discharge by amorphizing the material that can react with lithium to secure the most important mechanical stability in the lithium alloy negative electrode for lithium secondary batteries In addition, it has developed a new concept of amorphous anode material for lithium secondary batteries, which is different from existing alloy anode materials for lithium secondary batteries, which can improve cycle life of lithium secondary batteries.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 리튬이차전지용 비정질 음극물질은, 리튬이차전지의 충방전시 음극에서 발생하는 음극물질의 부피변화로 인한 물질의 파괴현상을 최소화하여 리튬이차전지용 리튬합금 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보할 수 있고, 리튬이차전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.As described above, the amorphous negative electrode material for a lithium secondary battery according to the present invention minimizes the destruction of materials due to the volume change of the negative electrode material generated at the negative electrode during charging and discharging of the lithium secondary battery. It is a useful invention that can secure the important mechanical stability and can improve the cycle life of the lithium secondary battery.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000079930A KR20020050676A (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Amorphous anode materials of lithium secondary batteries |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000079930A KR20020050676A (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Amorphous anode materials of lithium secondary batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020050676A true KR20020050676A (en) | 2002-06-27 |
Family
ID=27684372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000079930A KR20020050676A (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Amorphous anode materials of lithium secondary batteries |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020050676A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691542B1 (en) * | 2001-08-17 | 2007-03-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for preparing transition metal oxide based negative electrode material for lithium secondary batteries and the same |
| KR100905691B1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-07-03 | 금호석유화학 주식회사 | Anode active material hybridizing carbon nanofiber for lithium secondary battery |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219217A (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JPH09223517A (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JPH10223221A (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Lithium secondary battery |
| JPH10340723A (en) * | 1997-06-05 | 1998-12-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Negative electrode material for nonaqueous battery and its manufacture |
| JPH11185752A (en) * | 1997-12-16 | 1999-07-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of battery negative electrode material and battery using it |
-
2000
- 2000-12-21 KR KR1020000079930A patent/KR20020050676A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219217A (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JPH09223517A (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JPH10223221A (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Lithium secondary battery |
| JPH10340723A (en) * | 1997-06-05 | 1998-12-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Negative electrode material for nonaqueous battery and its manufacture |
| JPH11185752A (en) * | 1997-12-16 | 1999-07-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of battery negative electrode material and battery using it |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691542B1 (en) * | 2001-08-17 | 2007-03-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for preparing transition metal oxide based negative electrode material for lithium secondary batteries and the same |
| KR100905691B1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-07-03 | 금호석유화학 주식회사 | Anode active material hybridizing carbon nanofiber for lithium secondary battery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100788487B1 (en) | Method for preparing black phosphorus and black phosphorus-carbon composites, the prepared black phosphorus and black phosphorus-carbon composites and lithium rechargeable battery comprising the same and method for using the rechargeable battery | |
| KR101103104B1 (en) | Preparation Method of ZnSb-C Composite and Anode Materials for Secondary Batteries Containing the Same Composite | |
| Huggins | Alternative materials for negative electrodes in lithium systems | |
| CN104995771B (en) | The Si systems eutectic alloy and its manufacturing method of the negative electrode active material of electric energy storage device | |
| EP3231028A1 (en) | Metal hydride compositions and lithium ion batteries | |
| JPH11176436A (en) | Alkaline storage battery | |
| KR20170057235A (en) | Si-BASED ALLOY NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL FOR ELECTRICITY STORAGE DEVICES AND ELECTRODE USING SAME | |
| KR101840885B1 (en) | Thin film alloy electrodes | |
| KR20020003742A (en) | Anode materials of lithium secondary batteries | |
| JP2002334697A (en) | Non-aqueous secondary battery | |
| JP2000149927A (en) | Electric energy storage device | |
| CN108232160B (en) | Method for preparing porous metal-carbon composite | |
| JP2009152201A (en) | Complex anode active material, its manufacturing method, and anode and lithium battery using the same | |
| KR100922282B1 (en) | Composite, method for preparing the same, rechargeable battery comprising the composite and method for using the rechargeable battery | |
| CN108493399A (en) | Anode material of lithium battery and preparation method thereof and lithium battery anode, lithium battery | |
| KR20030033912A (en) | A positive active material for lithium secondary battery and a method of preparing same | |
| KR20020050676A (en) | Amorphous anode materials of lithium secondary batteries | |
| KR101600358B1 (en) | SECONDARY BATTERY USING Te OR Te COMPOSITE | |
| JP2005327528A (en) | Solid electrolyte-containing electrode for lithium secondary battery | |
| JP4372451B2 (en) | Method for producing negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| KR20170120981A (en) | Methods for manufacturing composite including metal telluride and carbon, electrode material for secondary battery including composite manufactured thereby, and Li-ion or Na-ion secondary battery comprising the same | |
| JPH10302776A (en) | Totally solid lithium secondary battery | |
| JP3141140B2 (en) | Method for producing hydrogen storage alloy for battery | |
| KR101453968B1 (en) | Method for manufacturing Zn-based Composite, rechargeable battery comprising the same | |
| KR102220358B1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING PHOSPHORUS BASED COMPOSITE AND Li-ION OR Na-ION SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |