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KR100598491B1 - Double-layer cathode active materials and their preparing method for lithium secondary batteries - Google Patents

Double-layer cathode active materials and their preparing method for lithium secondary batteries Download PDF

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KR100598491B1
KR100598491B1 KR1020040118280A KR20040118280A KR100598491B1 KR 100598491 B1 KR100598491 B1 KR 100598491B1 KR 1020040118280 A KR1020040118280 A KR 1020040118280A KR 20040118280 A KR20040118280 A KR 20040118280A KR 100598491 B1 KR100598491 B1 KR 100598491B1
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double layer
lithium secondary
secondary battery
layer structure
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선양국
김명훈
신호석
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 내부는 니켈계 양극 활물질, 전해질과 접하는 외부는 전이금속혼합계 양극 활물질로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질에 관해 개시한다. The present invention discloses a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, wherein the inside is composed of a nickel-based positive electrode active material and the outside is in contact with an electrolyte.

본 발명에 따른 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질의 구성에 의하면 내부는 고용량 특성을 가지는 니켈계 양극, 전해질과 접하는 외부는 열적 안전성이 우수한 전이금속혼합계 양극으로 구성되어 용량과 충전밀도가 높고 수명특성이 개선되며 열적 안전성이 우수하다는 탁월한 효과가 있다. According to the configuration of the positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure according to the present invention, the inside is composed of a nickel-based positive electrode having a high capacity characteristics, the outside in contact with the electrolyte is composed of a transition metal mixed-based positive electrode having excellent thermal safety, high capacity and high packing density The service life is improved and the thermal safety is excellent.

이중층 구조, 공침법, 양극 활물질, 고용량, 고안전성Double layer structure, coprecipitation method, positive electrode active material, high capacity, high safety

Description

이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질, 그 제조 방법 및 그를 사용한 리튬이차전지{Double-layer cathode active materials and their preparing method for lithium secondary batteries}A cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, a manufacturing method and a lithium secondary battery using the same {Double-layer cathode active materials and their preparing method for lithium secondary batteries}

도1은 본 발명의 제조방법에 사용된 반응기의 사시도,1 is a perspective view of a reactor used in the production method of the present invention,

도2a는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2를 110℃ 온풍건조기에서 12시간 건조시킨 복합산화물 분말, 도2b는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni0.5 Mn0.5)(OH)2을 1-2시간 반응시킨 분말, 도2c는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni0.5Mn 0.5)(OH)2을 2-3시간 반응시킨 분말, 도2d는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni0.5Mn0.5 )(OH)2을 4시간 반응시킨 분말, 도2e는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2의분말, 도2f는 (Ni0.8Co0.2)(OH) 2에 (Ni0.45Co0.1Mn0.45)(OH)2을 1시간-2시간 반응시킨 분말, 도2g는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2에 (Ni0.45Co 0.1Mn0.45)(OH)2을 3시간 반응시킨 분말의 카메라 사진,2a shows a composite oxide powder obtained by drying (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 in a 110 ° C. warm air dryer for 12 hours, and FIG. 2b shows (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 in (Ni 0.5 Mn 0.5 2C is a powder obtained by reacting (OH) 2 for 1-2 hours, and FIG. 2C is a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 with (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 for 2-3 hours. 2d is a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 with (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 for 4 hours, FIG. 2e is a powder of (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 , and FIG. 2f. Is a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 with (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) (OH) 2 for 1 hour-2 hours, FIG. 2g shows (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 in (Ni) Camera photograph of powder reacted with 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) (OH) 2 for 3 hours,

도3a는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2 {(Ni0.8 Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}(OH) 2의 시간대별 합성에 따른 전구체 분말의 FE-SEM 사진 (1)-이중층 형성전 분말, (2)-2시간 ,(2)-3시간, (3)-4시간, 도3b는 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.45 Co0.1Mn0.45)1-x}(OH)2, 도3c는 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co0.2Mn 0.4)1-x}(OH)2인 Co양에 따른 전구체 분말의 FE-SEM 사진, 도3d는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2와 (Ni0.8Co0.2)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x(OH)2의 전구체 분말의 FE-SEM 사진,Figure 3a is (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 And FE-SEM picture of precursor powder according to time-phase synthesis of {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } (OH) 2 (1) -powder before double layer formation, (2) -2 hours, (2) -3 hours, (3) -4 hours, Figure 3b shows {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x } (OH) 2 , Figure 3c FE-SEM photo of precursor powder according to Co amount of {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x } (OH) 2 , FIG. 3D shows (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH FE-SEM photo of precursor powders of) 2 and (Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x (OH) 2 ,

도4는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni0.5Mn0.5 )(OH)2을 4시간 반응시킨 분말의 EDX 사진, (a) MnKα, (b) CoKα, and (c) NiKα,4 is an EDX photograph of a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 with (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 for 4 hours, (a) MnKα, (b) CoKα, and (c) NiKα,

도5는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni0.5Mn0.5 )(OH)2을 반응시킨 분말의 TEM image 사진, 5 is a TEM image photograph of a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 with (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 .

도6은 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2 )1-x]O2 양극 활물질 분말을 글라인딩 후의 FE-SEM 사진,6 is a FE-SEM photograph after grinding Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x ] O 2 cathode active material powder;

도7a는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2의 이중층 형성 시간에 따른 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x }(OH)2의 전구체 분말입자의 엑스선 회절패턴, 도7b는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2의 이중층 형성 시간에 따른 {(Ni0.8Co0.2 )x(Ni0.45Co0.1Mn0.45)1-x}(OH)2 전구체 분말입자의 엑스선 회절패턴,Figure 7a is a (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1) (OH) {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1) x (Ni 1/2 Mn 1/2) 1-x} (OH) 2 in accordance with the double layer forming time of 2 X-ray diffraction pattern of the precursor powder particles, FIG. 7B shows {(Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x } (OH) according to the bilayer formation time of (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 . 2 of X-ray diffraction pattern of the precursor powder particles,

도8a는 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2와 Li{(Ni0.8Co0.1 Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}O2의 시간에 따라 합성된 이중층 분말에 대한 엑스선 회절 패턴, 도8b는 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1 )]O2, Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2) 1-x}O2 및 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2, Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co0.2Mn 0.4)1-x]O2의 3시간 이중층 형성 합성된 분말의 엑스선 회절패턴,8a is a bilayer powder synthesized over time of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 and Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 . X-ray diffraction pattern for FIG. 8B shows Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 )] O 2 , Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 And Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2, Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x ] X-ray diffraction pattern of 3 hours double layered synthesized powder of O 2 ,

도9a는 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2와 Li{(Ni0.8Co0.1 Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}O2의 시간에 따라 합성된 분말을 3.0 - 4.3V범위에서 0.4mA로 방전시킨 충방전 곡선, 도9b는 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)]O2, Li{(Ni0.8Co0.1 Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}O2 및 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.45Co0.1Mn 0.45)1-x]O2, Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1) x(Ni0.4Co0.2Mn0.4)1-x]O2의 3시간 이중층 형성 합성된 분말의 3.0-4.3V범위에서 0.4mA로 방전시킨 충방전 곡선,9a shows powders synthesized over time of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 and Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 . Charge and discharge curves discharged at 0.4 mA in the range of 3.0-4.3 V, Figure 9b shows Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 )] O 2 , Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1 / 2 ) 1-x } O 2 and Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2, Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 3 hours double layer formation of Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x ] O 2 Charge / discharge curve discharged at 0.4 mA in 3.0-4.3V range,

도10a는 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2와 시간에 따라 합성된 분말을 3.0 - 4.3V범위에서 0.4mA로 방전시킨 싸이클 자료, 도10b는 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)]O 2, Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2) 1-x}O2 및 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2, Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co0.2 Mn0.4)1-x]O2의 3시간 합성된 분말의 3.0-4.3V범위에서 0.4mA로 방전시킨 싸이클 자료,Figure 10a is Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 in the composite powder according to 3.0 and the time-cycle data was discharged at 0.4mA at 4.3V range, Figure 10b Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1)] O 2 , Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 and Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 3-hour synthesized powder of 1-x ] O 2, Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x ] O 2 was discharged at 0.4mA in the 3.0-4.3V range. Cycle Data,

도11a는 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2와 Li{(Ni0.8Co 0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}O2 를 시간에 따라 합성된 이중층 분말을 4.3V 충전하여 시차열중량분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과, 도11b는 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)]O 2, Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2) 1-x}O2 및 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2, Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co0.2Mn 0.4)1-x]O2의 이중층 분말을 4.3V충전하여 시차열중량분석법(DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과,11a shows a bilayer powder synthesized over time with Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 and Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 . Was thermally analyzed by Differential Scanning Calolimetry (DSC) by charging 4.3V, and FIG. 11B shows Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 )] O 2 , Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 and Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2, Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x ] O 2 bilayer powder was 4.3V charged and thermally analyzed by Differential Scanning Calolimetry (DSC).

도12는 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)]O2, Li[(Ni0.8Co 0.1Mn0.1)]O1.95F0.05, 분말을 4.3V 충전하여 시차열중량분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 데이터, FIG. 12 shows differential scanning calolimetry (DSC) by charging Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 )] O 2 , Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 )] O 1.95 F 0.05 , and powder 4.3V Thermally analyzed data,

도13는 이중층에 대한 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn 1/2)1-x}O2, Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2) 1-x}O1.95F0.05, 분말을 4.3V 충전하여 시차열중량분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 데이터, FIG. 13 shows Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 , Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 ) for a bilayer. Mn 1/2 ) 1-x } O 1.95 F 0.05 , 4.3 V filled powder thermally analyzed by Differential Scanning Calolimetry (DSC),

도14는 Li[Ni0.8Co0.2]O2와 Li{(Ni0.8Co0.2)x (Ni0.45Co0.1Mn0.45)1-x}O2의 시간에 따라 합성된 이중층 분말에 대한 엑스선 회절 패턴,14 is an X-ray diffraction pattern of a bilayer powder synthesized over time of Li [Ni 0.8 Co 0.2 ] O 2 and Li {(Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x } O 2 .

도15는 Li[Ni0.8Co0.2]O2와 Li[(Ni0.8Co0.2)x (Ni0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2의 시간대별 합성한 이중층 양극 활물질을 3.0-4.3V범위에서 0.4mA로 방전 시킨 두번째 충방전 곡선, 15 is a 3.0-4.3V range of a bilayer positive electrode active material synthesized according to time zones of Li [Ni 0.8 Co 0.2 ] O 2 and Li [(Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2 . Charge / discharge curve discharged at 0.4mA

도16은 Li[(Ni0.8Co0.2)]O2, Li(Ni0.8Co0.2)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2의 분말을 4.2V 충전 후 시차중량열분석에 관한 데이타이다. FIG. 16 is a graph illustrating differential weight thermal analysis after charging 4.2 V of powders of Li [(Ni 0.8 Co 0.2 )] O 2 and Li (Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2 Data.

본 발명은 이중층 구조를 갖는 리튬이차전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부는 고용량 특성을 가지는 니켈계 양극 활물질과 외부는 고안전성 특징을 갖는 전이금속 혼합계 양극활물질로 구성되어 용량과 충전밀도가 높고 수명특성이 개선되며 열적 안전성이 우수한 이중층 구조를 갖는 양극 활물질 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure and a method of manufacturing the same, and more specifically, the inside is composed of a nickel-based cathode active material having a high capacity characteristics and the transition metal mixed-based cathode active material having a high safety characteristics The present invention relates to a cathode active material having a double layer structure having high capacity, high packing density, improved life characteristics, and excellent thermal safety, and a method of manufacturing the same.

리튬이온이차전지는 소형, 경량, 대용량 전지로서 1991년에 등장한 이래, 휴대기기의 전원으로서 널리 사용되었다. 최근 들어 전자, 통신, 컴퓨터산업의 급속한 발전에 따라 캠코더, 휴대폰, 노트북PC등이 출현하여 눈부신 발전을 거듭하고 있으며, 이들 휴대용 전자정보통신기기들을 구동할 동력원으로서 리튬이온이차전지에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다. Li-ion secondary batteries have been widely used as power sources for portable devices since they emerged in 1991 as small, light and large capacity batteries. Recently, with the rapid development of electronics, telecommunications, and computer industry, camcorders, mobile phones, notebook PCs, etc. have emerged and are developing remarkably, and the demand for lithium ion secondary battery as a power source to drive these portable electronic information communication devices is increasing day by day. It is increasing.

특히 최근에는 내연기관과 리튬이차전지를 혼성화(hybrid)한 전기자동차용 동력원에 관한 연구가 미국, 일본 및 유럽 등에서 활발히 진행 중에 있다. 그러나 전기자동차용의 대형 전지로서 에너지 밀도 관점에서 리튬이온전지사용을 고려하고 있지만, 아직도 개발 시작 단계이고 특히 안전성의 관점에서 니켈 수소 전지가 사용되고 있으며, 최대의 당면 과제는 높은 가격과 안전성이다. In particular, research on power sources for electric vehicles that hybridize an internal combustion engine and a lithium secondary battery has been actively conducted in the United States, Japan, and Europe. However, although the use of lithium ion batteries is considered as a large battery for electric vehicles in terms of energy density, nickel hydride batteries are still in the development stage and in particular in terms of safety, and the biggest challenge is high price and safety.

특히, 현재 상용화되어 사용되고 있는 LiCoO2나 LiNiO2와 같은 양극 활물질은 어느 것이나 충전시의 탈 리튬에 의하여 결정 구조가 불안정하여 열적 특성이 매우 열악한 단점을 가지고 있다. In particular, the positive electrode active materials such as LiCoO 2 and LiNiO 2 which are currently commercially used have a disadvantage in that the crystal structure is unstable due to de-lithography at the time of charging and thus the thermal characteristics are very poor.

즉, 과충전 상태의 전지를 200℃ 내지 270에 가열하면, 급격한 구조 변화가 발생하게 되며, 그러한 구조변화로 인해 격자내의 산소가 방출되는 반응이 진행된다 (J.R.Dahn et al., Solid State Ionics ,69,265(1994)).That is, when a battery in an overcharged state is heated to 200 ° C. to 270, a sudden structural change occurs, and a reaction of releasing oxygen in the lattice proceeds due to such structural change (JRDahn et al., Solid State Ionics, 69,265). (1994).

현재 시판되는 소형 리튬이온이차전지는 양극에 LiCoO2를, 음극에 탄소를 사용한다. LiCoO2는 안정된 충·방전특성, 우수한 전자전도성, 높은 안정성 및 평탄한 방전전압 특성을 갖는 뛰어난 물질이나, 코발트는 매장량이 적고 고가인 데다가 인체에 대한 독성이 있기 때문에 다른 양극 재료 개발이 요망된다. Commercially available small lithium ion secondary batteries use LiCoO 2 for the positive electrode and carbon for the negative electrode. LiCoO 2 is an excellent material having stable charging and discharging characteristics, excellent electronic conductivity, high stability, and flat discharge voltage characteristics. However, cobalt is low in reserve, expensive, and toxic to human body.

LiCoO2와 같은 층상 구조를 갖는 LiNiO2는 방전용량이 크지만 순수한 층상 구조를 갖는 물질을 합성하기 어렵고, 충전 후 반응성이 매우 좋은 Ni4+ 이온 때문에 록솔트(rocksalt)형 구조를 갖는 LixNi1-xO로 전이 되면서 과량의 산소를 방출하므로 수명 및 열적 불안정성 때문에 아직 상품화되지 못하고 있다. LiNiO 2 having a layered structure such as LiCoO 2 has a large discharge capacity but is difficult to synthesize a material having a pure layered structure, and Li x Ni having a rocksalt type structure because of Ni 4+ ions which are highly reactive after charging. Excess oxygen is released as it transitions to 1-x O, which has not yet been commercialized due to lifetime and thermal instability.

이를 개선하기 위해 니켈의 일부를 전이금속 원소의 치환하여 발열 시작 온도를 약간 고온 측으로 이동시키거나 급격한 발열을 방지하는 발열 피크의 브로드(broad)화 등이 시도되었으나(T.Ohzuku et al., J. Electrochem.Soc.,142, 4033(1995),특개평 9-237631호 공보),아직도 만족스러운 결과는 얻지 못하고 있다. To improve this, attempts have been made to replace a portion of nickel with a transition metal element to shift the exothermic start temperature to a slightly higher temperature side or to broaden the exothermic peak to prevent rapid exotherm (T.Ohzuku et al., J.). Electrochem. Soc., 142, 4033 (1995), Japanese Patent Application Laid-Open No. 237-361), yet no satisfactory results have been obtained.

또한 니켈의 일부를 코발트로 치환한 LiNi1-xCoxO2(x=0.1-0.3) 물질의 경우 우수한 충·방전특성과 수명특성을 보이나, 열적 안전성 문제는 해결하지 못하였다.In addition, LiNi 1-x Co x O 2 (x = 0.1-0.3) material, in which a part of nickel was substituted with cobalt, showed excellent charge and discharge characteristics and life characteristics, but thermal safety problems were not solved.

뿐만 아니라 Ni자리에 열적 안전성이 뛰어난 Mn을 일부 치환한 Li-Ni-Mn계 복합산 화물 또는 Mn 및 Co로 치환한 Li-Ni-Mn-Co계 복합산화물의 조성과 그 제조에 관련된 기술도 많이 알려져 있다. In addition, the composition of Li-Ni-Mn-based composite oxides partially substituted with Mn having excellent thermal stability at Ni sites or Li-Ni-Mn-Co-based composite oxides substituted with Mn and Co and many technologies related to the preparation thereof. Known.

예를 들면 일본 특허평 8-171910에서는 Mn과 Ni의 혼합 수용액에 알칼리 용액을 혼합하여 Mn과 Ni을 공침시키고, 이 공침 화합물에 수산화리튬을 혼합한 후에 소성하여 LiNixMn1-xO2(0.7≤x≤0.95)의 양극 활물질을 제조하는 방법이 개시 되었다. For example, in Japanese Patent No. 8-171910, an alkaline solution is mixed with a mixed aqueous solution of Mn and Ni to coprecipitate Mn and Ni, and lithium hydroxide is mixed with the coprecipitation compound and then calcined to form LiNi x Mn 1-x O 2 ( 0.7≤x≤0.95) has been disclosed.

최근에는 일본특허 2000-227858호에서는 LiNiO2나 LiMnO2에 전이금속을 부분 치환하는 개념이 아니라 Mn과 Ni 화합물을 원자레벨에서 균일하게 분산시켜 고용체를 만드는 새로운 개념의 양극 활물질을 개시하였다. Recently, Japanese Patent No. 2000-227858 discloses a positive electrode active material having a new concept of making a solid solution by uniformly dispersing Mn and Ni compounds at the atomic level, instead of partially substituting a transition metal to LiNiO 2 or LiMnO 2 .

그러나 유럽특허 0918041이나 미국특허 6040090에 따르면, LiNi1-xCoxMnyO 2 (0<y≤0.3)는 기존의 Ni과 Co만으로 구성된 재료에 비해 향상된 열적안정성을 가지나, Ni4+의 반응성으로 인해 상업화하기에는 문제점을 가지고 있다.However, according to European Patent 0918041 or US Patent 6040090, LiNi 1-x Co x Mn y O 2 (0 <y≤0.3) has improved thermal stability compared to conventional Ni and Co only materials, but due to the reactivity of Ni4 + There are problems to commercialize.

뿐만 아니라 유럽특허 0872450 A1과 B1에서는 Ni 자리에 Co와 Mn 뿐만 아니라 다른 금속이 치환된 LiaCobMncMdNi1-(b+c+d)O2(M=B, Al, Si. Fe, Cr, Cu, Zn, W, Ti, Ga) 형을 개시하였으나, 여전히 Ni계의 열적 안전성은 해결하지 못하였다.In addition, in European Patent 0872450 A1 and B1, Li a Co b Mn c MdNi 1- (b + c + d) O 2 (M = B, Al, Si.Fe ) in which Ni and other metals are substituted in place of Ni and Co. , Cr, Cu, Zn, W, Ti, Ga) type, but the thermal stability of the Ni-based still has not been solved.

이에 본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수산화염 공침법을 사용하여 내부는 고용량 특성을 가지는 니켈계 양극, 전해질과 접하는 외부는 열적 안전성이 우수한 니켈, 망간, 코발트계 양극(이하 전이금속혼합계 양극)으로 구성되어 용량과 충전밀도가 높고 수명특성이 개선되며 열적 안전성이 우수한 이중층 구조를 갖는 양극 활물질을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the nickel-based anode having a high capacity characteristics inside the hydroxide using the coprecipitation method, the outside contacting the electrolyte is nickel, manganese, cobalt-based excellent thermal stability The present invention provides a cathode active material having a double layer structure composed of a positive electrode (hereinafter referred to as a transition metal mixed anode), which has high capacity, high packing density, improved lifetime characteristics, and excellent thermal safety.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 이중층 구조를 갖는 양극 활물질의 제조방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention to provide a method for producing a positive electrode active material having the double layer structure.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 이중층 구조를 갖는 양극 활물질을 이용한 리튬이차전지를 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention to provide a lithium secondary battery using a positive electrode active material having the double layer structure.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부는 니켈계 양극 활물질, 전해질과 접하는 외부는 전이금속혼합계 양극 활물질로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery having a double-layer structure, characterized in that the inside is composed of a nickel-based positive electrode active material, the outer contacting the electrolyte is composed of a transition metal mixed-based positive electrode active material.

상기 내부는 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2(M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤δ≤1/5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a+b+c≤0.5)로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. The inside is Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 (M is Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, At least one element selected from the group consisting of In, Cr, Ge, Sn, 0≤δ≤1 / 5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a + b + c ≤ 0.5), the positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure.

상기 외부는 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz ]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y) My]O2-aPa (M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, N은 Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, P = F 또는 S, 0≤δ≤1/5, 0≤x≤1, 0≤y≤1/10, 0≤z≤1/10, 0≤a≤0.3)로 구성된 것을 특징으로 한다. The outside is Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) My] O 2-a P a (M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, N is Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn At least one element selected from the group consisting of: P = F or S, 0≤δ≤1 / 5, 0≤x≤1, 0≤y≤1 / 10, 0≤z≤1 / 10, 0≤a≤0.3 It is characterized by consisting of).

상기 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2는 Co, Mn, Ni의 산화수는 +3가 이고, M은 +2가, +3가, +4가, +5가, +6가 이거나 하나 이상의 원소로 구성된 +2가, +3가, +4가, +5가, +6가인 것을 특징으로 한다. The Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 is the oxidation number of Co, Mn, and Ni is +3, M is +2, +3 is, + 4, +5, +6, or +2 consisting of one or more elements, +3, +4, +5, +6.

상기 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O 2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O 2-aPa는 Ni의 산화수는 +2가, Mn의 산화수는 +4가, Co의 산화수는 +3가, 치환금속인 M과 N은 각각 +2가와 +3가인 것을 특징으로 한다. Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) My] O 2-a P a is characterized in that the oxidation of Ni is +2, the oxidation of Mn is +4, the oxidation of Co is +3, and the substituted metals M and N are +2 and +3, respectively. do.

상기 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa의 두께는 전체 이중층 양극 활물질 두께의 4∼50%인 것을 특징으로 한다. Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) The thickness of M y ] O 2-a P a is 4 to 50% of the total thickness of the double-layer positive electrode active material.

상기 니켈계 양극 활물질의 평균 입경은 0.1 내지 2μm이고, 전체 평균 입경은 5 내지 20μm인 것을 특징으로 한다. The average particle diameter of the nickel-based positive electrode active material is 0.1 to 2μm, characterized in that the total average particle diameter is 5 to 20μm.

또한 본 발명은 니켈계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 구형의 침전물을 얻는 1단계; 상기 침전물 위에 전이금속혼합계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 전이금속수산화물이 덮혀진 이중층 복합금속수산화물염의 침전물을 얻는 2단계; 상기 침전물을 건조시키거나 열처리하여 이중층 복합금속수산화물/산화물을 얻는 3단계; 상기 이중층 복합금속수산화물/산화물에 리튬 전구체를 혼합하여 이중층 리튬복합금속산화물을 얻는 4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention is a step of obtaining a spherical precipitate by simultaneously mixing the nickel-based metal precursor, ammonia aqueous solution and basic solution in the reactor; Mixing the transition metal mixed metal precursor, the ammonia aqueous solution and the basic solution on the precipitate at the same time in a reactor to obtain a precipitate of the double layer composite metal hydroxide salt covered with the transition metal hydroxide; Drying or heat treating the precipitate to obtain a bilayer composite metal hydroxide / oxide; It provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure comprising the four steps of obtaining a double layer lithium composite metal oxide by mixing a lithium precursor to the double layer composite metal hydroxide / oxide.

상기 1단계는 전구체로서 2종 이상의 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하여 사용하고, 암모니아와 금속염의 몰 비는 0.2 내지 0.4, 반응 용액의 pH는 10.5 내 지 12로 조절하여 2 내지 10 시간 반응시키는 것을 특징으로 한다. In the first step, an aqueous solution including two or more metal salts is mixed and used as a precursor. The molar ratio of ammonia and metal salts is 0.2 to 0.4, and the pH of the reaction solution is adjusted to 10.5 to 12 for 2 to 10 hours. It features.

상기 2단계는 반응시간을 1 내지 10시간으로 조절하여 외부층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 한다. The second step is characterized by adjusting the thickness of the outer layer by adjusting the reaction time to 1 to 10 hours.

상기 3단계는 110℃에서 15시간 건조시키거나, 400 내지 550 ℃에서 5 내지 10시간 가열하는 것을 특징으로 한다. The third step may be dried at 110 ° C. for 15 hours or heated at 400 to 550 ° C. for 5 to 10 hours.

상기 3단계는 400~650℃, 5시간 유지시켜 예비 소성하는 단계, 700~1100℃에서 10시간 소성하는 단계, 700℃ 10시간 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The third step is characterized in that it comprises a step of preliminary baking by maintaining 400 ~ 650 ℃, 5 hours, 10 hours at 700 ~ 1100 ℃, 700 10 hours annealing.

상기 4단계는 상기 건조시킨 복합금속수산화물이나 산화물과 리튬전구체를 구연산, 주석산, 글리콜산, 말레인산 등과 같은 킬레이팅제가 혼합된 수용액에 혼합한 후 증류수를 제거하는 것을 특징으로 한다. The fourth step is characterized in that the distilled water is removed after mixing the dried composite metal hydroxide or oxide and lithium precursor in an aqueous solution mixed with a chelating agent such as citric acid, tartaric acid, glycolic acid, maleic acid.

또한, 본 발명은 상기 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질을 이용한 리튬이차전지를 제공한다. The present invention also provides a lithium secondary battery using the cathode active material for a lithium secondary battery having the double layer structure.

이하, 본 발명에 따른 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법은 니켈계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 구형의 침전물을 얻는 1단계; 상기 침전물 위에 전이금속혼합계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 전이금속수산화물이 덮 혀진 이중층 복합금속수산화물염의 침전물을 얻는 2단계; 상기 침전물을 건조시키거나 열처리하여 이중층 복합금속수산화물/산화물을 얻는 3단계; 상기 이중층 복합금속수산화물/산화물에 리튬 전구체를 혼합하여 이중층 리튬복합금속산화물을 얻는 4단계를 포함한다.Method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure according to the present invention comprises the steps of obtaining a spherical precipitate by simultaneously mixing the nickel-based metal precursor, ammonia aqueous solution and basic solution in the reactor; Mixing the transition metal mixed metal precursor, the ammonia aqueous solution and the basic solution on the precipitate at the same time in a reactor to obtain a precipitate of the double layer composite metal hydroxide salt covered with the transition metal hydroxide; Drying or heat treating the precipitate to obtain a bilayer composite metal hydroxide / oxide; And a four step of obtaining a double layered lithium composite metal oxide by mixing a lithium precursor with the double layered composite metal hydroxide / oxide.

상기 방법에 의해 제조된 리튬이차전지용 양극 활물질은 내부는 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2(M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤δ≤1/5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a+b+c≤0.5)로, 외부는 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa (M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, N은 Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, P = F 또는 S, 0≤δ≤1/5, 0≤x≤1, 0≤y≤1/10, 0≤z≤1/10, 0≤a≤0.3)로 구성된 층상 암염 구조와 이중층 구조를 가진다. 일반적인 산소자리인 O에 F를 부분치환시킨층상 양극활물질인 경우 고율특성과 수명특성이 크게 향상 된다.(특허출원 10-2004-0021269)The cathode active material for a lithium secondary battery manufactured by the above method has Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 (M is Mg, Zn, Ca, Sr, Cu , Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn at least one element selected from the group, 0≤δ≤1 / 5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤ c≤0.1, 0≤a + b + c≤0.5), outside is Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1+ δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) M y ] O 2-a P a (M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, N is at least one element selected from the group consisting of Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn, P = F or S, 0≤δ≤1 / 5, 0≤x≤1, 0≤y≤1 / 10, 0≤z≤1 / 10, 0≤a≤0.3) and a double layer structure. In the case of a layered cathode active material in which F is partially substituted with O, which is a general oxygen site, high rate characteristics and lifespan characteristics are greatly improved. (Patent application 10-2004-0021269)

상기 외부의 전이금속혼합계 양극 활물질에 함유된 "F"의 양은 1몰의 "O"를 기준으로 0.06몰 이하가 되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, "F"의 양이 지나치게 적으면 수명과 열적 안전성 향상 효과가 나타나지 않으며, 지나치게 많으면 가역용량이 감소되고 방전특성이 떨어지기 때문이다. The amount of "F" contained in the external transition metal mixed-based positive electrode active material is preferably 0.06 mol or less based on 1 mol of "O". This is because, if the amount of "F" is too small, there is no effect of improving the lifetime and thermal safety, and if too large, the reversible capacity is reduced and the discharge characteristics are deteriorated.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 리튬이차전지 양극 활물질 제조에 사용되는 반응기는 회전날개가 역 날개식으로 설계되고, 배플(baffle)은 1개 이상으로서 내벽과 2~3cm 정도 이격된 구조이다. As shown in FIG. 1, the reactor used for manufacturing the lithium secondary battery positive electrode active material of the present invention has a rotary wing designed in a reverse wing type, and has one or more baffles spaced apart from the inner wall by 2 to 3 cm. .

상기 역 날개식 설계는 상하 균일 혼합을 위한 것이고, 반응기의 내면에 설치된 배플(baffle)을 내벽과 이격시키는 것은 물결의 세기와 농도를 조절하며, 터블런트(turbulent) 효과를 증대시켜 반응액의 지역적 불균일성을 해결하기 위한 것이다.The reverse wing design is for up-down uniform mixing, and the separation of the baffles installed on the inner surface of the reactor from the inner wall controls the intensity and concentration of the wave and increases the turbulent effect to increase the locality of the reaction solution. It is to solve the nonuniformity.

본 발명의 양극 활물질 제조방법인 금속수산화법은 기존의 금속용액에 암모니아수를 먼저 섞은 후 침전시키는 암모니아 혼합법(Ammonia complex method)과는 달리 2종 이상의 금속염 수용액, 암모니아수용액, NaOH 수용액을 각각 반응기에 투입함으로써, 망간 이온의 초기 산화를 방지하여 입자의 균일성과 금속원소들이 균일하게 분포된 침전물을 얻을 수 있다. In the method of manufacturing the cathode active material of the present invention, unlike the ammonia complex method in which ammonia water is first mixed with a conventional metal solution and then precipitated, two or more types of metal salt solutions, aqueous ammonia solution, and NaOH solution are respectively added to the reactor. By introducing, it is possible to prevent the initial oxidation of manganese ions to obtain a precipitate in which the uniformity of particles and metal elements are uniformly distributed.

이하 본 발명의 층상 암염 구조와 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질제조방법인 금속수산화법에 대하여 상세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, the metal hydroxide method, which is a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery having a layered rock salt structure and a double layer structure, will be described in detail.

먼저 Co:Mn:M:Ni을 a:b:c:1-(a+b+c)(M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn, 0≤δ≤1/5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a+b+c≤0.5)의 비율로 증류수에 용해한다. 이때 치환 금속염은 2종 이상으로 선택되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 니켈계 금속전구체와 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 넣어 혼합한다. First Co: Mn: M: Ni is a: b: c: 1- (a + b + c) (M is Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr , Ge, Sn, 0≤δ≤1 / 5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a + b + c≤0.5). At this time, it is preferable that the substituted metal salt is selected from two or more kinds. The nickel-based metal precursor, an aqueous ammonia solution and a basic solution are put into a reactor and mixed.

이때, 상기 금속 수용액은 0.5 내지 3M 농도의 것을 사용하고, 암모니아수 용액은 금속 수용액 농도의 0.2 내지 0.4의 농도, NaOH수용액은 4 내지 5M 농도의 것을 사용하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the metal aqueous solution is used in the concentration of 0.5 to 3M, the aqueous ammonia solution is used in the concentration of 0.2 to 0.4 of the aqueous metal solution, NaOH aqueous solution is used in the concentration of 4 to 5M.

암모니아수 용액의 농도를 금속 수용액 농도의 0.2 내지 0.4로 하는 것은 암모니아는 금속 전구체와 1 대 1로 반응하지만, 중간 생성물이 다시 암모니아로 회수되어 사용될 수 있기 때문이며, 나아가 이것이 양극 활물질 결정성을 높이고 안정화하기 위한 최적의 조건이기 때문이다. The concentration of the aqueous ammonia solution is 0.2 to 0.4 of the aqueous metal solution concentration because the ammonia reacts with the metal precursor one-to-one, but the intermediate product can be recovered and used as ammonia again, further increasing the crystallinity and stabilizing the positive electrode active material. This is because it is an optimal condition.

또한, 상기 혼합용액의 pH는 10.5 내지 12로 유지되도록 상기 NaOH수용액을 주입하며, 상기 반응기 내에서의 반응시간은 2 내지 20시간으로 조절하는 것이 바람직하다. In addition, the NaOH aqueous solution is injected so that the pH of the mixed solution is maintained at 10.5 to 12, and the reaction time in the reactor is preferably adjusted to 2 to 20 hours.

상기 1단계를 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 니켈, 망간, 코발트 및 치환 금속염들을 증류수에 용해한 후, 암모니아수 용액, NaOH 수용액과 함께 각각 반응기에 투입하여 침전이 일어나도록 한다. 공침법은 수용액 중에서 중화반응을 이용하여 2원소 이상을 동시에 침전시켜 복합 수산화물을 얻는 방법이다. To describe the first step in more detail, first, nickel, manganese, cobalt and substituted metal salts are dissolved in distilled water, and then introduced into the reactor with ammonia water solution and NaOH aqueous solution to cause precipitation. The coprecipitation method is a method of obtaining a composite hydroxide by simultaneously precipitating two or more elements by using a neutralization reaction in an aqueous solution.

여기에서 상기 혼합용액이 상기 반응기 내에 체류하는 평균시간은 6시간으로 조절하고, pH는 10.5 내지 11.5로 반응기의 온도는 50℃ 내지 60℃로 유지한다. 이렇게 반응기의 온도를 높이는 이유는 생성된 코발트 수산화물이 낮은 온도에서는 착염 형태로 침전되기 때문에 고밀도 복합수산화물을 얻기 어렵기 때문이다. Here, the average time the mixed solution stays in the reactor is adjusted to 6 hours, the pH is maintained at 10.5 to 11.5 and the reactor temperature is 50 ℃ to 60 ℃. The reason for raising the temperature of the reactor is that it is difficult to obtain a high-density complex hydroxide because the cobalt hydroxide produced is precipitated in complex salt form at a low temperature.

다음으로 내부층을 형성하는 전구체 수산화물을 얻은 후에는 외부층을 조성하는 금속염을 같은 반응조건에서 1내지 10시간 동안 반응시켜 이중층 구조의 복합 수산화물/산화물을 얻는다. 외부층의 두께는 반응기 내에서의 외부층 전구체의 합성 시간으로 조절한다. Next, after obtaining the precursor hydroxide to form the inner layer, the metal salt forming the outer layer is reacted for 1 to 10 hours under the same reaction conditions to obtain a composite hydroxide / oxide of a double layer structure. The thickness of the outer layer is controlled by the synthesis time of the outer layer precursor in the reactor.

도3에 도시된 바와 같이 상기와 같은 공침법으로 제조된 니켈계 양극 활물질에 의해 형성된 1차입자의 평균입경은 0.1 내지 15μm이고, 상기 1차 입자 표면을 덮어싼 전이금속혼합계 양극 활물질에 의해 형성된 2차입자의 평균입경은 0.1 내지 20μm인 것이 바람직하다. As shown in FIG. 3, the average particle diameter of the primary particles formed by the nickel-based cathode active material manufactured by the co-precipitation method as described above is 0.1 to 15 μm, and is formed by the transition metal mixed-based cathode active material covering the surface of the primary particles. It is preferable that the average particle diameter of a secondary particle is 0.1-20 micrometers.

왜냐하면, 1차입자의 평균입경을 0.l-15㎛로 하는 것에 의해 충방전의 반응성을 높이고 전지의 고율특성을 향상시키는 한편, 2차입자의 평균입경을 0.1-20㎛로 하는 것에 의해 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질의 충전성을 높이고 코팅력을 향상시켜 전극을 고용량화 할 수 있기 때문이다. This is because the average particle size of the primary particles is set to 0.l-15 μm, thereby increasing the reactivity of charging and discharging and improving the high rate characteristics of the battery, while setting the average particle size of the secondary particles to 0.1-20 μm to provide a double layer structure. This is because the eggplant can increase the capacity of the electrode by increasing the chargeability of the cathode active material for a lithium secondary battery and improving the coating power.

또한 이중층 구조에서 내부 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2의 고용량 특성을 살리기 위해 외부에 입혀지는 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa의 두께는 전체 이중층 양극 활물질 두께의 4∼50%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 고용량 특성을 살리기 위해서는 4∼30%, 더욱 바람직하게는 4∼10%로 하는 것이 바람직하다. In addition, Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 which is coated on the outside to take advantage of the high capacity characteristics of the internal Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 in the bilayer structure Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) M y ] O 2-a P a It is preferable to make it 4 to 50% of the thickness of the whole double layer positive electrode active material. Furthermore, in order to make use of high capacity characteristic, it is preferable to set it as 4 to 30%, More preferably, it is 4 to 10%.

하지만 외부에 입혀지는 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa의 두께가 4% 미만이면 열적 안전성이 떨어진다. However, externally coated Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 ( x + y) If the thickness of M y ] O 2-a P a is less than 4%, the thermal stability is poor.

또한, 내부 양극 활물질 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2에서 Ni, Co, 및 Mn의 산화수는 모두 +3가이나(이때 M은 +2, +3, +4, +6가 가능) 외부에 입혀지는 양극 활물질 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 와 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa 에서 Ni의 산화수는 +2가, Mn의 산화수는 +4가, Co의 산화수는 +3가, 치환금속인 M은 +2가, N은 +3가인 것이 바람직하다. In addition, in the internal cathode active material Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 , the oxidation numbers of Ni, Co, and Mn are all +3, where M is +2. , +3, +4, +6)) Externally coated cathode active material Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a and Li 1+ δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) M y ] O 2-a P a , the oxidation of Ni is +2, the oxidation of Mn is +4, and the oxidation of Co is +3 It is preferable that M which is a substituted metal is +2, and N is + trivalent.

특히, Mn의 산화수가 +4가인 것은 기존 사방정계나 층상구조 LiMnO2에서 Mn의 +3가, +4가 산화/환원반응에 의해 야기된 구조전이(얀-텔러 효과)를 방지 할 수 있어 충방전시 구조 안정화를 꾀하여 수명특성을 향상 시킬 수 있다. Particularly, the oxidation number of Mn +4 can prevent the structure transition (Yan-Teller effect) caused by the oxidation / reduction reaction of +3 of Mn and +4 in existing tetragonal or layered LiMnO2. In order to stabilize the structure, lifespan characteristics can be improved.

다음으로 얻어진 이중층 복합금속수산화물/산화물을 증류수로 세척한 후에 여과하여 110℃에서 15시간 건조하거나 450℃에서 5시간 열처리하여 전구체로 사용한다. Next, the obtained double layer composite metal hydroxide / oxide is washed with distilled water, filtered and dried at 110 ° C. for 15 hours or heat-treated at 450 ° C. for 5 hours to be used as a precursor.

다음으로 상기 이중층 복합금속수산화물/산화물과 리튬전구체를 충분히 혼합하는 건식방법이나, 상기 이중층 복합금속수산화물/산화물과 리튬전구체를 구연산, 주석산, 글리콜산, 말레인산 등과 같은 킬레이팅제가 혼합된 수용액에 혼합하는 습식방법을 사용하여 증류수를 제거한다. Next, a dry method of sufficiently mixing the double layer composite metal hydroxide / oxide and the lithium precursor, or mixing the double layer composite metal hydroxide / oxide and the lithium precursor in an aqueous solution mixed with a chelating agent such as citric acid, tartaric acid, glycolic acid, maleic acid, and the like. Distilled water is removed using a wet method.

마지막으로 750 내지 1000℃에서 공기나 산소의 산화성 분위기에서 10 내지 25시간 소성하여 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질을 제조한다. Finally, by baking for 10 to 25 hours in an oxidizing atmosphere of air or oxygen at 750 to 1000 ℃ to prepare a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure.

상기 방법으로 제조된 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질의 비표적은 0.1∼3m2/g 이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면 비표적이 3m2/g을 초과하면 전해액과의 반응성이 증가되어 가스발생이 증대되기 때문이다. It is preferable that the specific target of the positive electrode active material for lithium secondary batteries which has a double layer structure manufactured by the said method is 0.1-3 m <2> / g or less. This is because when the specific target exceeds 3 m 2 / g, the reactivity with the electrolyte is increased and gas generation is increased.

또한, 본 발명의 반응기를 이용한 경우, 기존의 반응기를 사용한 경우 보다 얻어진 수산화물의 탭 밀도는 약 10% 이상 향상된다. 수산화물의 탭 밀도는 1.95g/㎤, 바람직하게는 2.1g/㎤이상, 보다 바람직하게는 2.4g/㎤이다.In addition, in the case of using the reactor of the present invention, the tap density of the obtained hydroxide is improved by about 10% or more than in the case of using the conventional reactor. The tap density of the hydroxide is 1.95 g / cm 3, preferably 2.1 g / cm 3 or more, and more preferably 2.4 g / cm 3.

본 발명에 따른 제조방법으로 만들어진 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질을 이용한 리튬이차전지에 사용될 수 있는 전해질로는 에스테르(ester), 예를 들면 에틸렌 카보네이트(ethylene carbornate)(EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)(PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate)(BC) 및 비닐렌 카보네이트(carbonate)(VC)등의 환상 카보네이트(carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)(DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate)(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate)(EMC) 및 지푸로필카보네토(DPC)등의 비환상 카보네이트(carbonate), 포름산 메틸(methyl)IMF), 초산메틸(MA), 프로피온산 메틸(methyl)(MP) 및 프로피온산 에틸(ethyl)(MA)등의 지방족 카르본산 에스테르(ester), 부틸로 락톤(lactone)(GBL)등의 환상 카르본산 에스테르(ester)등을 들 수 있다. 환상 카보네이트(carbonate)로서는 EC, PC, VC 등이 특히 바람직하다. 또한, 필요에 따라 지방족 카르본산 에스테르(ester)를 20%이하의 범위에서 사용하는 것도 바람직하다. As an electrolyte that can be used in a lithium secondary battery using a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure made by the manufacturing method according to the present invention, an ester, for example, ethylene carbonate (ethylene carbornate) (EC), propylene carbonate ( cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate non-cyclic carbonates such as carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and zipurofilcarbonone (DPC), methyl formate (IMF), methyl acetate (MA), propionic acid Aliphatic carboxylic acid esters, such as methyl (MP) and ethyl propionate (MA), and cyclic carboxylic acid esters, such as butyl lactone (GBL), etc. are mentioned. As cyclic carbonate, EC, PC, VC, etc. are especially preferable. Moreover, it is also preferable to use aliphatic carboxylic acid ester in 20% or less of range as needed.

상기 용매에 용해하는 리튬염으로는 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4 , LiSbF6, LiSCN, LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li(CF3SO2) 2, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2, LiB10Cl 10, LiBOB(Lithium Bis(oxalato)borate), LiBoB, 저급 지방족 카르본산 리튬, 클로로 보란 리튬, 사페닐붕산리튬, 그리고 LiN(CF3SO2) (C2F5SO2 ), LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4 F9SO2)등의 이미드(imide)류 등을 사용할 수 있다. 상기 리튬염은 각각 단독으로 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다. 특히 LiPF6을 사용하는 것이 바람직하다. Lithium salts dissolved in the solvent include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN ( CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , Lithium Bis (oxalato) borate (LiBOB), LiBoB, lower aliphatic lithium carbonate, lithium chloroborane, lithium tetraborate, and LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 Imides such as F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) Can be used. The lithium salts may be used alone or in any combination within a range that does not impair the effects of the present invention. It is particularly preferable to use LiPF 6 .

또한 전해액을 불연성으로 하기 위해 사염화탄소, 삼불화 염화 에틸렌, 혹은 인이 포함된 인산염 등을 전해액에 포함시킬 수 있다. In addition, in order to render the electrolyte incombustible, carbon tetrachloride, ethylene trifluoride chloride, or phosphate containing phosphorus may be included in the electrolyte.

뿐만 아니라, 다음과 같은 고체 전해질도 이용할 수 있다. 무기 고체 전해질에는, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, xLi3PO4-(1-x)Li4SiO4, Li2SiS3, Li3PO4-Li2S-SiS2, 황화 인 화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the following solid electrolytes can be used. Inorganic solid electrolytes include Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4- (1-x) Li 4 SiO 4 , Li 2 SiS 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , Phosphorus sulfide compounds and the like are preferable.

유기 고체전해질로는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 폴리불화비닐리덴, 플루오르프로필렌 등이나 이러한 유도체, 혼합물, 복합체 등의 폴리머 재료를 사용하는 것이 바람직하다.. As the organic solid electrolyte, it is preferable to use polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, fluoropropylene or the like, or polymer materials such as derivatives, mixtures and composites.

퍼레이터는 다공성 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use a polyethylene-based or polypropylene-based polymer such as porous polyethylene.

발명에 사용되는 음극재료로서는, 리튬, 리튬합금, 합금, 금속간 화합물, 탄소, 유기 화합물, 무기 화합물, 금속 착체 및 유기 고분자 화합물 등 리튬이온을 흡착,방출할 수 있는 화합물을 사용한다. 상기의 화합물을 각각 단독으로, 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.  As the negative electrode material used in the invention, a compound capable of adsorbing and releasing lithium ions such as lithium, lithium alloy, alloy, intermetallic compound, carbon, organic compound, inorganic compound, metal complex and organic high molecular compound is used. It is preferable to use said compound individually or in combination arbitrarily in the range which does not impair the effect of this invention, respectively.

리튬합금으로서는, Li-Al계 합금, Li-Al-Mn계 합금, Li-Al-Mg계 합금, Li-Al-Sn계 합금, Li-Al-In계 합금, Li-Al-Cd계 합금, Li-Al-Te계 합금, Li-Ga계 합금, Li-Cd계 합금, Li-In계 합금, Li-Pb계 합금, Li-Bi계 합금 및 Li-Mg계 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. Examples of the lithium alloy include a Li-Al alloy, a Li-Al-Mn alloy, a Li-Al-Mg alloy, a Li-Al-Sn alloy, a Li-Al-In alloy, a Li-Al-Cd alloy, It is preferable to use a Li-Al-Te based alloy, a Li-Ga based alloy, a Li-Cd based alloy, a Li-In based alloy, a Li-Pb based alloy, a Li-Bi based alloy, a Li-Mg based alloy, or the like. .

합금, 금속간 화합물로서는 천이 금속과 규소의 화합물이나 천이 금속과 주석의 화합물 등을 사용할 수 있고, 특히 니켈과 규소의 화합물이 바람직하다. As an alloy and an intermetallic compound, the compound of a transition metal and silicon, the compound of a transition metal, and tin, etc. can be used, Especially a compound of nickel and silicon is preferable.

탄소성질 재료로서는, 코크스(coke), 열분해 탄소 류, 천연 흑연, 인조 흑연, 메소 카본마이크로 비즈(carbon micro beads), 흑연화 메소 페이즈(phase) 소 구체, 기상 성장 탄소, 유리상 탄소 류, 탄소섬유(폴리 아크릴로 니트릴(poly acrylonitrile)계, 피치(pitch)계, 셀룰로오소(cellulose)계, 기상 성장 탄소계), 부정형 탄소 및 유기물이 소성되는 탄소 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이것들은 각각 단독으로, 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. Examples of carbonaceous materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, meso carbon micro beads, graphitized meso phase small spheres, vapor grown carbon, glassy carbon, and carbon fiber. (Poly acrylonitrile-based, pitch-based, cellulose-based, vapor-grown carbon-based), amorphous carbon, carbon from which organic materials are fired, and the like are preferably used. It is preferable to use these individually or in combination arbitrarily in the range which does not impair the effect of this invention, respectively.

또한 외장재로는 금속캔 또는 알루미늄과 몇겹의 폴리머층으로 구성된 포장재를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to use a packaging material composed of a metal can or aluminum and several layers of polymer layers.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도1내지 도16에 따라 상세히 설명하지만, 이들 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 16, but the present invention is not limited to these embodiments.

<실시예 1> <Example 1>

반응기(용량 4L, 회전모터의 출력 80W이상)에 증류수 4리터를 넣은 뒤 질소가스를 반응기에 1리터/분의 속도로 버블링하여 공급하므로써, 용존산소를 제거하였다. 반응기의 온도를 50℃로 유지시키면서 1000rpm으로 교반하였다. After putting 4 liters of distilled water into the reactor (capacity 4L, the output of the rotary motor more than 80W), nitrogen gas was bubbled into the reactor at a rate of 1 liter / min to remove dissolved oxygen. Stirring at 1000 rpm while maintaining the temperature of the reactor at 50 ℃.

황산니켈, 황산망간, 및 황산코발트 몰비가 1.92 : 0.24 : 0.24 비율로 혼합된 2.4M 농도의 금속 수용액을 0.3리터/시간으로, 0.2M 농도의 암모니아 용액을 0.03리터/시간으로 반응기에 연속적으로 투입하였다. 또한 pH 조정을 위해 4.8M 농도의 수산화나트륨 용액을 공급하여 pH가 11로 유지되도록 하였다. Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate molar ratios of 1.92: 0.24: 0.24 were continuously added to a 2.4 M metal solution at 0.3 liters per hour, and 0.2 M ammonia solution at 0.03 liters per hour in the reactor. It was. In addition, a pH of 4.8 M sodium hydroxide solution was supplied to adjust the pH to maintain a pH of 11.

임펠러 속도는 1000rpm으로 조절하였다. 유량을 조절하여 용액의 반응기 내의 평균체류시간은 6시간 정도가 되도록 하였으며, 반응이 정상상태에 도달 한 후에 상기 반응물에 대해 정상상태 지속시간을 주어 좀더 밀도 높은 복합금속수산화물을 얻도록 하였다. Impeller speed was adjusted to 1000 rpm. By adjusting the flow rate, the average residence time of the solution in the reactor was about 6 hours, and after the reaction reached a steady state, a steady state duration was given to the reactant to obtain a more dense composite metal hydroxide.

정상상태에 도달한 상기 복합금속수산화물에 1.92:0.24:0.24의 몰비로 공급 되던 황산니켈, 황산망간, 및 황산 코발트 금속 수용액을 황산니켈, 황산망간의 몰비 1:1로 교체한 뒤 1∼4시간 상기와 같은 조건으로 반응 시켰으며 2 내지 4시간 반응시킨 시료를 시간대별로 채취하였다. Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate aqueous solutions supplied to the composite metal hydroxide at a steady state in a molar ratio of 1.92: 0.24: 0.24 were replaced with a molar ratio of nickel sulfate and manganese sulfate at 1 to 4 hours. The reaction was carried out under the same conditions as above and the samples reacted for 2 to 4 hours were collected for each time zone.

다음으로 오버플로파이프(overflow pipe)를 통하여 구형의 니켈망간코발트 복합수산화물을 연속적으로 얻었다. 상기 복합금속수산화물을 여과하고, 물 세척한 후에 110℃ 온풍건조기에서 12시간 건조시켜 금속복합산화물 형태의 전구체를 얻었다.Next, a spherical nickel manganese cobalt composite hydroxide was continuously obtained through an overflow pipe. The composite metal hydroxide was filtered, washed with water, and dried in a 110 ° C. hot air dryer for 12 hours to obtain a precursor in the form of a metal composite oxide.

상기 전구체와 질산화리튬(LiNO3)을 1 : 1.15 몰비로 혼합한 후에 4℃/min의 승온 속도로 가열한 후 200~400℃에서 8시간 유지시켜 예비 소성을 수행하였으며, 뒤이어 2℃/min의 승온 속도로 가열한 후 750℃~800℃에서 10~20시간 소성시켜 내부는 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 외부는 Li[Ni1/2 Mn1/2]O2로 구성된 이중층을 형성하는 Li{[Ni0.8Co0.1Mn0.1]x[Ni1/2Mn1/2] 1-x}O2 양극 활물질 분말을 얻었다. After mixing the precursor and lithium nitrate (LiNO 3 ) in a 1: 1.15 molar ratio, the mixture was heated at a heating rate of 4 ° C./min and then maintained at 200 to 400 ° C. for 8 hours, followed by preliminary firing at 2 ° C./min. Heated at a rate of temperature increase and calcined at 750 ° C. to 800 ° C. for 10 to 20 hours to obtain Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 . Externally, Li {[Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] x [Ni 1/2 Mn 1/2 ] 1-x } O 2 positive electrode active material forming a double layer composed of Li [Ni 1/2 Mn 1/2 ] O 2 A powder was obtained.

도2a는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2를 110℃ 온풍건조기에서 12시간 건조시킨 복합산화물 분말, 도2b는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni1/2 Mn1/2)(OH)2을 1-2시간 반응시킨 분말, 도2c는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni1/2Mn 1/2)(OH)2을 2-3시간 반응시킨 분말, 도2d는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni1/2Mn1/2 )(OH)2을 4시간 반응시킨 분말의 카메라 사진이다.FIG. 2a is a composite oxide powder obtained by drying (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 in a 110 ° C. warm air dryer for 12 hours, and FIG. 2b (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 in (Ni 1/2) Mn 1/2 ) (OH) 2 powder reacted for 1-2 hours, Figure 2c is (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 to (Ni 1/2 Mn 1/2 ) (OH) 2 2 2 d is a photograph of a camera in which (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 is reacted with (Ni 1/2 Mn 1/2 ) (OH) 2 for 4 hours.

도2a의 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2 분말의 경우 갈색을 띠고 있으나, 도2b 내지 도2d의 (Ni0.5Mn0.5)(OH)2로 씌워진 (Ni0.8Co0.1Mn 0.1)(OH)2 분말의 경우 반응시간이 증가함에 따라 색깔이 검정색으로 변함을 알 수 있다((Ni0.5Mn0.5)(OH)2 분말은 검정색 이다). In the case of (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 powder of FIG. 2A, the powder is brown, but (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (covered with (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 ) of FIGS. 2B to 2D ( In the case of OH) 2 powder, the color turns black as the reaction time increases ((Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 powder is black).

도3a의 (1),(2),(3),(4)는 Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2와 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x }(OH)2의 시간대별 반응물에 대한 분말 FE-SEM사진이다. (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2의 입자 형상과 같이 구형의 입자 모양이 형성되었다. 그러나, (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2과 비교하여 {(Ni0.8Co 0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2)1-x}(OH)2 의 시간대별 반응물 분말의 표면이 실타래 모양으로 형성이 더욱더 두꺼워 지는 것을 볼 수 있다. (1), (2), (3) and (4) of FIG. 3A are Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 and {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) Powder FE-SEM photograph of the time-phase reaction of 1-x } (OH) 2 . A spherical particle shape was formed like the particle shape of (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 . However, (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) as compared to 2 {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1) x (Ni 1/2 Mn 1/2) 1-x} (OH) 2 powders of reaction time slot It can be seen that the surface of is thickened in the shape of a thread.

도4는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2에 (Ni1/2Mn1/2.5 )(OH)2을 4시간 반응시킨 분말의 EDX 사진으로서, Mn은 (Ni1/2Mn1/2)(OH)2로 입혀진 표면에 Mn의 양이 더 많고, Co와 Ni은 분말입자의 중심에 더 많이 존재함을 알 수 있다. 이로부터 내부에는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2이 외부에는 (Ni1/2Mn1/2 )(OH)2 분말로 구성된 이중층 구조가 잘 발달되어 있음을 확인하였다. 상기 이중층 금속복합산화물 분말은 평균 입경이 5-10㎛인 구형이며, 분말의 탭 밀도는 1.7-2.0g/㎤이다.4 is an EDX photograph of a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 with (Ni 1/2 Mn 1 / 2.5 ) (OH) 2 for 4 hours, wherein Mn is (Ni 1/2 Mn 1 It can be seen that the amount of Mn is more on the surface coated with ( 2 ) (OH) 2 , and Co and Ni are more present in the center of the powder particles. From this, it was confirmed that a double layer structure consisting of (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 inside and (Ni 1/2 Mn 1/2 ) (OH) 2 powder inside was well developed. The bilayer metal composite oxide powder is spherical with an average particle diameter of 5-10 μm, and the tap density of the powder is 1.7-2.0 g / cm 3.

도5는 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2) 1-x}(OH)2의 3시간 반응 중간체 분말의 TEM-image 사진으로서, 표면에 100~150nm의 두께로 이중층이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.FIG. 5 is a TEM-image photograph of a 3-hour reaction intermediate powder of {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } (OH) 2 . It can be seen that a double layer is formed in thickness.

상기 이중층 복합금속수산화물 92g과 리튬모노하이드레이트 79.3g을 혼합하여 4℃/min 승온 속도로 산소 분위기에서 가열한 후 200~400℃에서 5시간 유지시켜 예비소성을 수행하였으며, 뒤이어 2℃/min 700~900℃에서 20시간 소성시켰다. 상기 분말의 탭 밀도는 2.0~2.3 m3/g 이다. 92g of the double-layered composite metal hydroxide and 79.3g of lithium monohydrate were mixed and heated in an oxygen atmosphere at a rate of 4 ° C./min and then maintained at 200˜400 ° C. for 5 hours, followed by 2 ° C./min of 700 ° C. It baked at 900 degreeC for 20 hours. The tap density of the powder is 2.0-2.3 m 3 / g.

도6은 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn1/2 )1-x}(OH)2의 1∼4시간 반응시킨 분말의 700~800℃로 20hr 소성후 글라인딩한 FE-SEM사진으로써 이중층이 잘 형성 되었음을 알수 있다.6 is a line after firing for 20 hours at 700 to 800 ° C. of a powder reacted with {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } (OH) 2 for 1 to 4 hours. The FE-SEM photograph shows that the double layer was well formed.

위의 도2a,도3a,도4,도5,도6 으로부터 내부에는 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH) 2이 외부에는 (Ni0.5Mn0.5)(OH)2 분말로 구성된 이중층 구조가 잘 발달되어 있음을 확인하였다. 상기 이중층 금속복합산화물 분말은 평균 입경이 5-15㎛인 구형이며, 분말의 탭 밀도는 1.7-2.0g/㎤이다. 2A, 3A, 4, 5, and 6 from above, a double layer structure consisting of (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 is formed inside and (Ni 0.5 Mn 0.5 ) (OH) 2 powder is formed outside. It is confirmed that it is well developed. The bilayer metal composite oxide powder is spherical with an average particle diameter of 5-15 μm, and the tap density of the powder is 1.7-2.0 g / cm 3.

상기의 방법으로 제조된 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질과 도전재로 아세틸렌블랙, 결합제로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)를 80:10:10의 중량비로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 20㎛ 두께의 알루미늄박에 균일하게 도포하고, 120℃에서 진공 건조하여 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. A slurry was prepared by mixing a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure prepared by the above method, acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder in a weight ratio of 80:10:10. The slurry was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and vacuum dried at 120 ° C. to prepare a cathode for a lithium secondary battery.

상기 양극과, 리튬 호일을 상대 전극으로 하며, 다공성 폴리에틸렌막(셀가르 드 엘엘씨 제, Celgard 2300, 두께: 25㎛)을 세퍼레이터로 하고, 에틸렌 카보네이트와 디에틸 카보네이트가 부피비로 1:1로 혼합된 용매에 LiPF6가 1M 농도로 녹아 있는 액체 전해액을 사용하여 통상적으로 알려져 있는 제조공정에 따라 코인 전지를 제조하였다. 제조된 코인 전지를 전기화학 분석장치(Toyo System, Toscat 3100U)를 사용하여 3.0~4.3 볼트 영역에서 양극 활물질 특성을 평가하였다. The anode and the lithium foil were used as counter electrodes, and a porous polyethylene membrane (Celgard de LC, Celgard 2300, thickness: 25 µm) was used as a separator, and ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1. A coin battery was prepared according to a commonly known manufacturing process using a liquid electrolyte in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solvent. The manufactured coin battery was evaluated for the positive electrode active material in the 3.0 ~ 4.3 volt region using an electrochemical analyzer (Toyo System, Toscat 3100U).

<실시예 2> <Example 2>

소성과정을 770℃, 20시간으로 소성하여, 반쪽전지를 제조하였다. The calcining process was calcined at 770 ° C. for 20 hours to prepare a half cell.

<실시예 3> <Example 3>

상기 이중층 복합금속수산화물의 (Ox) 1mol 대비 암모늄 플루오라이드(NH4F) 0.05mol을 혼합하여 770℃, 20시간으로 소성하여, 반쪽전지를 제조하였다.0.05 mol of ammonium fluoride (NH 4 F) was mixed with 1 mol of (Ox) 1 mol of the double-layered composite metal hydroxide and calcined at 770 ° C. for 20 hours to prepare a half cell.

<실시예 4> <Example 4>

황산니켈과 황산망간 황산코발트 몰비가 1.08:1.08:0.24로 혼합된 금속수용액을 투입 한여 3시간반응 시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 분말을 합성하고 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.Powders were synthesized in the same manner as in Example 1, except that nickel sulfate and manganese sulfate cobalt sulfate molar ratios were added in an amount of 1.08: 1.08: 0.24 and then reacted for 3 hours to prepare a coin-type half cell.

도3b는 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.45Co0.1 Mn0.45)1-x}(OH)2의 3시간 반응물 분말 FE-SEM사진이다. 도3a(1)의 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2 입자 형상과 같이 구형의 입자 모양이 형성되었다. 그러나, (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2과 비교하여 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.45Co0.1Mn 0.45)1-x}(OH)2의 분말의 표면이 실타래 모양이 형성 되어 진 것을 볼 수 있다.3b is a 3 hour reactant powder FE-SEM photograph of {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x } (OH) 2 . A spherical particle shape was formed as shown in (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 particle shape in FIG. 3A (1). However, (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) as compared to 2 {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45) 1-x} (OH) the surface of the second powder pincushion shape You can see this is formed.

<실시예 5> Example 5

실시예 4와 동일한 방법으로 분말을 합성하여, 770℃, 20시간으로 소성하여 , 반쪽전지를 제조하였다. Powders were synthesized in the same manner as in Example 4 and calcined at 770 ° C. for 20 hours to prepare a half cell.

<실시예 6> <Example 6>

황산니켈과 황산망간 황산코발트 몰비가 0.96:0.96:0.48로 혼합된 금속수용액을 투입하여 3시간 반응을 시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 분말을 합성하고 코인형의 반쪽전지를 제조하였다.Powders were synthesized in the same manner as in Example 1 except that a metal aqueous solution containing nickel sulfate and manganese sulfate cobalt sulfate molar ratio of 0.96: 0.96: 0.48 was added for 3 hours to prepare a coin-type half cell. .

도3c는 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.45Co0.1 Mn0.45)1-x}(OH)2의 3시간 반응물 분말 FE-SEM사진이다. 도3a(1)의 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2의 입자 형상과 같이 구형의 입자 모양이 형성되었다. 그러나, (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2과 비교하여 {(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co0.2Mn 0.4)1-x}(OH)2의 분말의 표면이 실타래 모양이 형성 되어 진 것을 볼 수 있다.3c is a 3 hour reactant powder FE-SEM photograph of {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x } (OH) 2 . A spherical particle shape was formed as in the particle shape of (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 in FIG. 3A (1). However, (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) as compared to 2 {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4) 1-x} (OH) is pincushion-shaped surface of the powder of the second You can see this is formed.

<실시예 7> <Example 7>

실시예6와 동일한 방법으로 합성한 분말을 770℃, 20시간으로 소성하여 반쪽전지를 제조하였다. The powder synthesized in the same manner as in Example 6 was fired at 770 ° C. for 20 hours to prepare a half cell.

<실시예 8> <Example 8>

내부는 황산니켈과 황산코발트 몰비가 1.92:0.48로 혼합된 금속수용액을 투입하여 정상상태에 도달한 후 황산니켈, 황산망간, 황산코발트의 몰비가 1.08:1.08:0.24로 혼합된 금속수용액을 투입하여 1-3시간만 반응 시킨 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 분말을 합성하였다. Inside, a metal aqueous solution mixed with nickel sulfate and cobalt sulfate molar ratio of 1.92: 0.48 was added to reach a steady state, followed by a metal aqueous solution mixed with nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate molar ratio of 1.08: 1.08: 0.24. A powder was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the reaction was performed for only 1-3 hours.

도2e는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2를 110℃ 온풍건조기에서 12시간 건조시킨 복합산화물 분말, 도2f는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2에 (Ni0.45Co0.1Mn 0.45)(OH)2을 1시간-2시간 반응시킨 분말, 도2g는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2에 (Ni0.45Co0.1Mn 0.45)(OH)2을 3시간 반응시킨 분말의 카메라 사진이다. FIG. 2E is a composite oxide powder obtained by drying (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 in a 110 ° C. warm air dryer for 12 hours, and FIG. 2F is (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 in (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) ( OH) 2 powder for 1 hour-2 hours, FIG. 2G is a camera photograph of a powder obtained by reacting (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 with (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) (OH) 2 for 3 hours.

도2e의 (Ni0.8Co0.2)(OH)2 분말의 경우 연두색을 띠고 있으나, 도2f 내지 도2g의 (Ni0.45Co0.1Mn0.45)(OH)2로 씌워진 (Ni0.8Co 0.2)(OH) 분말의 경우 반응시간이 증가함에 따라 색깔이 검정색으로 변함을 알 수 있다. (Ni0.45Co0.1Mn0.45)(OH) 2 분말은 검정색 이다).In the case of (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 powder of FIG. 2E, it is light green, but (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) covered with (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) (OH) 2 of FIGS. 2F to 2G. In the case of powder, the color turns black as the reaction time increases. (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) (OH) 2 powder is black).

도3d는 (Ni0.8Co0.2)(OH)2와 (Ni0.8Co0.2)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x(OH)2의 전구체 분말의 FE-SEM 사진이다. 보는 것과 같이 구형의 입자 형성이 잘 이루어 졌으며, (Ni0.8Co0.2)(OH)2의 표면과 비교하여 (Ni0.8Co0.2)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x(OH)2의 표면은 실타래 모양으로 이루어져 있는 것을 볼 수 있다.3d is a FE-SEM photograph of precursor powders of (Ni 0.8 Co 0.2 ) (OH) 2 and (Ni 0.8 Co 0.2 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x (OH) 2 . It became a particle form of spherical done well, as shown by (Ni 0.8 Co 0.2) compared to the surface of the (OH) 2 (Ni 0.8 Co 0.2) x of the (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45) 1-x (OH) 2 It can be seen that the surface is made of a thread shape.

위의 도2e도2f,도2g,도3d 으로부터 이성분계 복합 산화물에 대하여도 이중층의 형성이 잘 이루어 졌음을 볼 수 있다.It can be seen from the above FIG. 2E, FIG. 2F, FIG. 2G, and FIG. 3D that the formation of the double layer was well performed for the binary composite oxide.

<실시예 9> Example 9

실시예8과 동일한 방법으로 합성한 분말을 720℃, 20시간으로 소성하여 반쪽 전지를 제조하였다. The powder synthesized in the same manner as in Example 8 was fired at 720 ° C. for 20 hours to prepare a half cell.

<비교예 1a> <Comparative Example 1a>

[Ni0.8Co0.1Mn0.1](OH)2을 제조한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법으로 합성 하였다.Synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] (OH) 2 was prepared.

도7a는 비교예1(a)에서 합성된 전구체 분말과 실시예1에서 시간대별로 합성된 분말의 엑스선 회절패턴 이다. 보는 바와 같이 합성 시간이 오래 될수록 이중층을 형성시킨 분말의 특성이 회절 패턴으로 나타나는 것을 볼 수 있다.FIG. 7A is an X-ray diffraction pattern of the precursor powder synthesized in Comparative Example 1 (a) and the powder synthesized according to time zones in Example 1. FIG. As can be seen, the longer the synthesis time, it can be seen that the characteristics of the powder forming the double layer appear in the diffraction pattern.

<비교예 1b> <Comparative Example 1b>

[Ni0.8Co0.2](OH)2을 제조한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법으로 합성 하였다.Synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that [Ni 0.8 Co 0.2 ] (OH) 2 was prepared.

도7b는 비교예1(b)에서 합성된 전구체 분말과 실시예8에서 시간대별로 합성된 분말의 엑스선 회절패턴 이다. 이것 또한 합성 시간이 오래 될수록 이중층을 형성시킨 분말의 특성이 회절 패턴으로 나타나는 것을 볼 수 있다.FIG. 7B is an X-ray diffraction pattern of the precursor powder synthesized in Comparative Example 1 (b) and the powder synthesized according to the time zone in Example 8. FIG. It can also be seen that the longer the synthesis time, the properties of the powder forming the double layer appear in the diffraction pattern.

<비교예 2> Comparative Example 2

비교예1(a)에서 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2을 제조하여 750℃, 20시간으로 소결한 것을 제외하고는 실시예2, 실시예5, 실시예7과 동일한 방법으로 분말을 준비하여다. Powders were prepared in the same manner as in Examples 2, 5 and 7, except that (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) (OH) 2 was prepared in Comparative Example 1 (a) and sintered at 750 ° C. for 20 hours. Prepare

도8a는 비교예2 에서 준비된 소결 분말 입자와 실시예2의 방법으로 준비된 소결 분말입자의 엑스선 회절 패턴, 도8b는 비교예2에서 준비된 소결분말입자, 실 시예2에서 3시간동안 이중층을 형성한 소결분말 입자, 실시예5, 실시예7의 소결체 분말입자의 엑스선 회절패턴 (XRD)이다. 모든 분말들의 회절피크에서 (006)과 (102) 피크 분리, (018)과 (110) 피크 분리가 잘 나타나 있고, (003)과 (104) 피크비가 1이상 인 것으로부터 상기 리튬복합산화물은 공간군 R-3m을 가지는 헥사고날(hexagonal)-NaFeO2 구조를 가지며, 이중층 구조로 형성 된 후에도 결정성이 우수한 층상 화합물임을 알 수 있다. Figure 8a is an X-ray diffraction pattern of the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 and the sintered powder particles prepared in Example 2, Figure 8b is a sintered powder particles prepared in Comparative Example 2, Example 2 formed a double layer for 3 hours X-ray diffraction patterns (XRD) of the sintered powder particles and the sintered powder particles of Examples 5 and 7. In the diffraction peaks of all the powders, the (006) and (102) peak separations, the (018) and (110) peak separations are well represented, and the lithium composite oxide has a space ratio of 1 or more. It can be seen that it has a hexagonal-NaFeO 2 structure having a group R-3m and is a layered compound having excellent crystallinity even after being formed in a double layer structure.

<비교예 3> Comparative Example 3

비교예2에서 준비된 소결 분말 입자를 제외하고는 실시예2, 실시예5, 실시예7의 방법으로 분말을 준비하였다.Except for the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2, the powder was prepared by the method of Example 2, Example 5, Example 7.

도9a는 비교예2에서 준비된 소결 분말 입자와 실시예2에서 준비된 시간대별 소결분말 입자에 대한 3.0-4.3 V 범위에서 0.4㎃로 충방전 한 결과를 충방전 곡선으로 나타내었다. 실시예2의 방법으로 준비된 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x (Ni1/2Mn1/2)1-x}O2 시간대별 이중층 양극 활물질은 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2과 비교하여 낮은 방전용량을 보인다. 그러나 3.5-3.8 V 영역에서 Li[Ni0.5Mn0.5]O2의 특성치인 Li[Ni0.8Co0.1Mn 0.1]O2 보다 높은 방전 전압을 보인다. 2번째 싸이클의 방전 용량은 비교예1, 실시예2에서 준비된 2시간,3시간,4시간순이며 비교예1과 비교하여 실시예2로 준비된 이중층 양극 활물질은 방전용량은 약간 낮으나 방전용량이 높은 것을 볼 수 있다.FIG. 9a shows the results of charging and discharging at 0.4 kV in the 3.0-4.3 V range for the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 and the sintered powder particles according to time slots prepared in Example 2 as charge and discharge curves. Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 prepared by the method of Example 2 was synthesized according to the method of Comparative Example 1 by the method of Comparative Example 1 It shows a lower discharge capacity compared to Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared with 2 . However, the discharge voltage is higher than that of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2, which is a characteristic of Li [Ni 0.5 Mn 0.5 ] O 2 in the 3.5-3.8 V region. The discharge capacity of the second cycle is in the order of 2 hours, 3 hours, and 4 hours prepared in Comparative Examples 1 and 2, and the double layer positive electrode active material prepared in Example 2 is slightly lower in discharge capacity but higher in discharge capacity compared to Comparative Example 1. can see.

도9b는 비교예2에서 준비된 소결 분말 입자와 실시예2에서 준비된 3시간 이 중층 양극 활물질 분말, 실시예5, 실시예7에서 준비된 소결 분말 입자에 대한 3.0-4.3 V 범위에서 0.4㎃로 충방전 한 결과를 충방전 곡선으로 나타내었다. 실시예2의 방법으로 준비된 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn 1/2)1-x}O2 3시간 양극 활물질은 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2과 비교하여 약간 낮은 방전용량을 보인다. 그러나 3.5-3.8 V 영역에서 Li[Ni0.5Mn0.5]O2의 특성치인 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 보다 높은 방전 전압을 보인다. FIG. 9B shows a charge / discharge of 0.4 s in the 3.0-4.3 V range for the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 and the three-hour double-layer positive electrode active material powder prepared in Example 2, and the sintered powder particles prepared in Examples 5 and 7 One result is shown by the charge / discharge curve. Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 3 hours prepared by the method of Example 2 synthesized by the method of Comparative Example 1 Comparative Example 2 It shows a slightly lower discharge capacity compared to Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared with. However, the discharge voltage is higher than that of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2, which is a characteristic of Li [Ni 0.5 Mn 0.5 ] O 2 in the 3.5-3.8 V region.

실시예5의 방법으로 3시간 합성한 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni 0.45Co0.1Mn0.45)1-x]O2 양극 활물질은 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn 0.1]O2과 실시예2의 방법으로 3시간 합성한 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x (Ni1/2Mn1/2)1-x}O2보다 방전용량도 낮으며, 3.5-3.8V 방전영역에서도 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 보다 방전전압이 높지 않은 것을 볼수 있다. 실시예7의 방법으로 3시간 합성한 Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni0.4Co 0.2Mn0.4)1-x]O2의 양극 활물질은 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 과 실시예1의 방법으로 3시간 합성한 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2Mn 1/2)1-x}O2보다 방전용량도 낮으며 3.5-3.8V 방전영역에서도 비교예1의 방법으로 합성하여 비교예2로 준비된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 보다 방전전압이 높지 않은 것을 볼 수 있다. The Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.45 Co 0.1 Mn 0.45 ) 1-x ] O 2 positive electrode active material synthesized for 3 hours by the method of Example 5 was synthesized by the method of Comparative Example 1 to Comparative Example 2 Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared using Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O 2 synthesized for 3 hours by the method of Example 2 In addition, the discharge capacity is lower, and the discharge voltage is not higher than that of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared in Comparative Example 2 in the 3.5-3.8V discharge region. The cathode active material of Li [(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 ) 1-x ] O 2 synthesized for 3 hours by the method of Example 7 was synthesized according to the method of Comparative Example 1 Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared with Example 1 and Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 Mn 1/2 ) 1-x } O synthesized for 3 hours by the method of Example 1 It can be seen that the discharge capacity is lower than 2 and the discharge voltage is not higher than that of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 prepared in Comparative Example 2 in the 3.5-3.8V discharge region.

2번째 방전 용량은 비교예1에서 합성되 비교예2에서 준비된 양극 활물질, 실시예2, 실시예5, 실시예7 순이며 비교예1과 비교하여 실시예 2의 방법으로 3시간 합성 준비된 이중층이 좋은 특성을 보이는 것을 알 수 있다.The second discharge capacity is the positive electrode active material prepared in Comparative Example 1, prepared in Comparative Example 2, Examples 2, 5, and 7, and the double layer prepared by synthesis of Example 2 by the method of Example 2 compared with Comparative Example 1 It can be seen that it shows good characteristics.

<비교예 4> <Comparative Example 4>

비교예2에서 준비된 소결 분말 입자, 실시예2에서 준비된 3시간 이중층 양극 활물질 분말을 제외하고는 실시예5, 실시예7과 동일한 방법으로 분말을 준비하였다.A powder was prepared in the same manner as in Examples 5 and 7, except that the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 and the 3 hour double layer positive electrode active material powder prepared in Example 2 were prepared.

도10a는 비교예 2에서 준비된 소결 분말 입장 와 실시예 2의 방법으로 시간 대별 합성된 이중층 분말에 대한 3.0-4.3 V 범위에서 0.4㎃로 실험한 싸이클에 따른 방전용량을 나타내었다. FIG. 10a shows the discharge capacity according to the cycle tested at 0.4 kV in the 3.0-4.3 V range for the bilayer powder synthesized by time by the method of Example 2 and the sintered powder preparation prepared in Comparative Example 2. FIG.

비교예2로 준비된 소결 분말 입자는 70싸이클까지의 충방전 결과 용량 감소를 보이며 그에 비해 실시예 2에서 준비된 시간대별 이중층은 비교예2에서 준비된 소결 분말 보다 좋은 싸이클 특성을 보이고 있다.The sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 showed a decrease in capacity as a result of charge and discharge up to 70 cycles, whereas the bilayers according to time zones prepared in Example 2 showed better cycle characteristics than the sintered powder prepared in Comparative Example 2.

도10b는 비교예2에서 준비된 소결 분말 입자와 실시예2에서 준비된 3시간 합성된 이중층 소결 분말, 실시예5, 실시에7에 대한 3.0-4.3 V 범위에서 0.4㎃로 실험한 싸이클에 따른 방전용량을 나타내었다. Figure 10b is the discharge capacity according to the cycle experimented with 0.4 s in the 3.0-4.3 V range for the sintered powder particles prepared in Comparative Example 2 and the three-layer double layer sintered powder prepared in Example 2, Example 5, Example 7 Indicated.

이것 또한 비교에2에서 준비된 소결 분말 보다 이중층을 형성한 분말들이 더 좋은 싸이클 특성을 보이고 있다.This also shows that the bilayered powders have better cycle characteristics than the sintered powders prepared in comparison 2.

<비교예 5> Comparative Example 5

비교예2에서 준비된 소결 분말을 제외하고는 실시예2, 실시예5, 실시예7 과 같은 방법으로 분말을 준비하였다. A powder was prepared in the same manner as in Example 2, Example 5, and Example 7, except for the sintered powder prepared in Comparative Example 2.

도11a는 비교예2에서 준비된 소결 분말과 실시예2에서 준비된 시간대별 이중층 소결 분말을 4.3 V, 0.4㎃로 충전하여 시차 열 중량 분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과를 나타내었다. Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1 ]O2의 경우 174.7℃에서 발열피크가 나타나기 시작하여 약 218.7℃ 근방에서 주 발열피크가 나타나지만, 실시예1의 경우 약 200.8℃ 발열피크가 나타나기 시작하며 주 발열피크는 238.3℃로 주 발열피크에서 약20℃의 증가를 보인다. 실시예3의 경우 약 217.2℃에서 발열피크가 나타나며 주 발열 피크는 250.2℃로 비교예1과 비교하여 주 발열피크에서 약30℃의 증가를 보인다. 또한 실시예5에서의 경우 220℃에서 발열피크가 나타나며 주 발열피크는 265.8℃로 비교예1과 비교하여 약50℃의 증가를 보인다.. 더 장시간 이중층을 형성시킨 분말 일수록 더 뛰어난 열적 안전성을 보여주고 있다. FIG. 11a shows the results of thermal analysis by differential thermal gravimetric analysis (DSC) by charging the sintered powder prepared in Comparative Example 2 and the bilayer sintered powder prepared in Example 2 at 4.3 V and 0.4 kPa. In the case of Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 , the exothermic peak starts to appear at 174.7 ° C. and the main exothermic peak appears around 218.7 ° C., but in Example 1, the exothermic peak starts to appear at about 200.8 ° C. 238.3 ℃ shows an increase of about 20 ℃ at the main exothermic peak. In Example 3, the exothermic peak appears at about 217.2 ° C. and the main exothermic peak is 250.2 ° C., which shows an increase of about 30 ° C. at the main exothermic peak. In addition, in Example 5, the exothermic peak appears at 220 ° C., and the main exothermic peak is 265.8 ° C., which shows an increase of about 50 ° C. Compared to Comparative Example 1, the powder having a double layer formed for a longer time shows better thermal stability. Giving.

도11b는 비교예2에서 준비된 소결 분말과 실시예5, 실시에7에서 준비된 소결 분말을 4.3 V, 0.4㎃로 충전하여 시차 열 중량 분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과를 나타내었다. Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1 ]O2의 경우 174.7℃에서 발열피크가 나타나기 시작하여 약 218.7℃ 근방에서 주 발열피크가 나타나지만, 실시예2의 방법으로 준비된 3시간 이중층 분말의 경우 약 217.2℃ 발열피크가 나타나기 시작하며 주 발열피크는 250.2℃로 주 발열피크에서 약32℃의 증가를 보인다. 실시예5의 경우 약 216.7℃에서 발열피크가 나타나며 주 발열 피크 는 247.1℃로 비교예2에서 준비된 소결 분말과 비교하여 주 발열피크에서 약30℃의 증가를 보인다. 또한 실시예7에서의 경우 206.5℃에서 발열피크가 나타나며 주 발열피크는 249.8℃로 비교예2에서 준비된 소결 분말과 비교하여 약30℃의 증가를 보인다. FIG. 11 b shows the results of thermal analysis by differential thermal gravimetric analysis (DSC) by charging the sintered powder prepared in Comparative Example 2 and the sintered powder prepared in Examples 5 and 7 at 4.3 V and 0.4 kPa. . In Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 2 , the exothermic peak began to appear at 174.7 ° C., and the main exotherm peak appeared at around 218.7 ° C., but the heat generation was about 217.2 ° C. for the 3-hour bilayer powder prepared by the method of Example 2. The peak starts to appear and the main exothermic peak is 250.2 ° C, an increase of about 32 ° C from the main exothermic peak. In Example 5, the exothermic peak appears at about 216.7 ° C. and the main exothermic peak is 247.1 ° C., which shows an increase of about 30 ° C. at the main exothermic peak compared to the sintered powder prepared in Comparative Example 2. In addition, in Example 7, the exothermic peak appears at 206.5 ° C. and the main exothermic peak is 249.8 ° C., showing an increase of about 30 ° C. compared with the sintered powder prepared in Comparative Example 2.

비교예5에서 보는 것과 같이 황산 코발트 양의 변화에 다른 이중층을 형성시켜도 비교예 2에서 준비된 소결 분말 보다 이중층을 형성한 소결 분말이 우수한 열적 안전성을 가진다는 것을 알 수 있다.As shown in Comparative Example 5, it can be seen that the sintered powder in which the double layer was formed has superior thermal stability even if another double layer was formed in the change in the amount of cobalt sulfate.

<비교예 6> Comparative Example 6

비교예 1(a)에서 합성된 (Ni0.8Co0.1Mn0.1)OH2 분말에 분말대비 질산리튬 1.12mol, 비교예 1(a)에서 합성된 분말의 (Ox) 1mol대비 리튬플르오라이드 0.05mol을 혼합하여 770oC, 20시간 소성한 것을 제외 하고는 실시예 3와 같은 방법으로 2시간 형성 이중층 분말을 준비하였다. Lithium fluoride 1.12 mol compared to the powder in (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) OH 2 powder synthesized in Comparative Example 1 (a), (O x ) 1mol of the powder synthesized in Comparative Example 1 (a) 0.05 A double layer powder was prepared in the same manner as in Example 3 except that the mol was mixed and calcined at 770 ° C. for 20 hours.

도 12, 도 13은 비교예 6에서 합성된 Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O1.95F 0.05 양극 활물질과 실시예 3에서 합성된 Li{(Ni0.8Co0.1Mn0.1)x(Ni1/2 Mn1/2)1-x}O1.95F0.05를 각각 4.3V로 충전한 후에 시차 열중량분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과를 나타낸 것이다.12 and 13 illustrate Li [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ] O 1.95 F 0.05 positive electrode active material synthesized in Comparative Example 6 and Li {(Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) x (Ni 1/2 synthesized in Example 3; Mn 1/2 ) 1-x } O 1.95 F 0.05 After charging with 4.3V respectively, the thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC) is shown.

비교예 1(a)에서 합성된 양극 활물질 보다 비교예6에서 리튬플르오라이드를 음이온 치환 시켜 소성한 양극 활물질이 열적 안전성에서 우수한 결과를 보이고 있 다.Compared with the positive electrode active material synthesized in Comparative Example 1 (a), the positive electrode active material calcined by anion-substituting lithium fluoride in Comparative Example 6 shows excellent results in thermal safety.

또한 실시예 1에서 2시간 합성되어 실시예 2와 같은 방법으로 소성된 양극 활물질 보다 실시예 3에서 소성 합성된 이중층 양극 활물질이 열적 안전성에서 우수한 결과를 보이고 있다.In addition, the double-layer positive electrode active material synthesized in Example 3 shows better results in thermal stability than the positive electrode active material synthesized in Example 1 and calcined in the same manner as in Example 2.

<비교예 7> Comparative Example 7

비교예1(b)에서 합성된 [Ni0.8Co0.2](OH)2을 720℃, 20시간으로 소결한 것을 제외하고는 실시예8에서와 같은 방법으로 합성한뒤 실시예9와 같은 방법으로 소결 분말을 준비하였다. 모든 분말들의 회절피크에서 (006)과 (102) 피크 분리, (018)과 (110) 피크 분리가 잘 나타나 있고, (003)과 (104) 피크비가 1이상 인 것으로부터 상기 리튬복합산화물은 공간군 R-3m을 가지는 헥사고날(hexagonal)-NaFeO2 구조를 가지며, 이중층 구조로 형성 된 후에도 결정성이 우수한 층상 화합물임을 알 수 있다. [Ni 0.8 Co 0.2 ] (OH) 2 synthesized in Comparative Example 1 (b) was synthesized in the same manner as in Example 8 except that the sintered at 720 ℃, 20 hours in the same manner as in Example 9 Sintered powder was prepared. In the diffraction peaks of all the powders, the (006) and (102) peak separations, the (018) and (110) peak separations are well represented, and the lithium composite oxide has a space ratio of 1 or more. It can be seen that it has a hexagonal-NaFeO 2 structure having a group R-3m and is a layered compound having excellent crystallinity even after being formed in a double layer structure.

<비교예 8> <Comparative Example 8>

비교예7에서 준비된 소결 분말과 실시예9에서 합성된 소결분말을 준비하였다. The sintered powder prepared in Comparative Example 7 and the sintered powder synthesized in Example 9 were prepared.

도15는 비교예1(b)에서 합성된 중간체 소결 분말과 실시예9에서 준비된 시간대별 분말들에 대한 3.0-4.3 V 범위에서 0.4㎃로 실험한 싸이클에 따른 방전용량을 나타내었다. 도 14에서 보는 것과 같이 실시예9에서 준비된 소결 분말들이 비교예1(b)에서 합성되어 소결시킨 소결분말보다 낮은 방전 용량을 보이고 있으나, 3.5- 3.8V영역에서 비교예1(b)로 합성되어 소결시킨 소결분말 보다 더 높은 방전 전압을 보이고 있다. FIG. 15 shows the discharge capacity of the intermediate sintered powder synthesized in Comparative Example 1 (b) and the cycle tested at 0.4 kV in the 3.0-4.3 V range for the time-phase powders prepared in Example 9. As shown in FIG. 14, the sintered powders prepared in Example 9 showed a lower discharge capacity than the sintered powders synthesized and sintered in Comparative Example 1 (b), but were synthesized in Comparative Example 1 (b) in a 3.5-3.8V region. The discharge voltage is higher than that of the sintered powder.

<비교예 9> Comparative Example 9

비교예7에서 준비된 소결 분말과 실시예9에서 합성된 소결분말을 준비하였다. The sintered powder prepared in Comparative Example 7 and the sintered powder synthesized in Example 9 were prepared.

도16는 비교예7에서 준비된 소결 분말과 실시예9에서 합성된 소결분말을 를 각각 4.2V로 충전한 후에 시차 열중량분석법 (DSC: Differential Scanning Calolimetry)으로 열 분석한 결과를 나타낸 것이다. Li[Ni0.8Co0.2]O2의 경우 200℃에서 발열피크가 나타나기 시작하여 약 220℃ 근방에서 주 발열피크가 나타나지만, 실시예9로 준비된 3시간 이중층 형성 소결 분말의 경우 약 210℃ 발열피크가 나타나기 시작하여 약 255℃ 근방에서 주 발열피크가 나타났다. 또한 그 발열량도 Li[Ni0.8Co0.2]O2의 경우 보다 약 3/4 로 감소하였음을 알 수 있었다. FIG. 16 shows the results of thermal analysis by differential thermogravimetric analysis (DSC) after charging the sintered powder prepared in Comparative Example 7 and the sintered powder synthesized in Example 9 to 4.2V, respectively. In the case of Li [Ni0.8Co0.2] O2, the exothermic peak starts to appear at 200 ° C., and the main exothermic peak appears at around 220 ° C., but the 210 ° C. exothermic peak of the 3-hour double layer forming sintered powder prepared in Example 9 The main fever peak appeared around 255 ° C. It was also found that the calorific value was reduced by about 3/4 than that of Li [Ni0.8Co0.2] O2.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하나의 바람직한 구체예에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체예를 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.As described above, the present invention has been described for only one preferred embodiment, but it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical spirit of the present invention based on the above embodiments. It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

이와 같이 본 발명에 의한 수산화염 공침법을 사용하여 제조된 층상 암염 구조와 이중층 구조를 갖는 양극 활물질은 내부는 고용량 특성을 가지는 니켈계 양 극, 전해질과 접하는 외부는 열적 안전성이 우수한 전이금속혼합계 양극으로 구성되어 용량과 충전밀도가 높고 수명특성이 개선되며 열적 안전성이 우수하다. As described above, the positive electrode active material having a layered rock salt structure and a double layer structure prepared using the hydroxide co-precipitation method according to the present invention has a nickel-based anode having a high capacity characteristic inside, and a transition metal mixed system having excellent thermal safety at the outside in contact with the electrolyte. It is composed of anode, which has high capacity, high packing density, improved lifespan, and excellent thermal safety.

Claims (14)

이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질에 있어서, In the positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, 내부는 니켈계 양극 활물질, 전해질과 접하는 외부는 전이금속혼합계 양극 활물질로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. A cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, characterized in that the inside is composed of a nickel-based positive electrode active material, the outside in contact with the electrolyte is a transition metal mixed-based positive electrode active material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 내부는 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2(M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤δ≤1/5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a+b+c≤0.5)로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. The inside is Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 (M is Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, At least one element selected from the group consisting of In, Cr, Ge, Sn, 0≤δ≤1 / 5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.2, 0≤c≤0.1, 0≤a + b + c ≤ 0.5), the positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부는 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz ]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y) My]O2-aPa (M은 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, N은 Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, P = F 또는 S, 0≤δ≤1/5, 0≤x≤1, 0≤y≤1/10, 0≤z≤1/10, 0≤a≤0.3)로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. The outside is Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) My] O 2-a P a (M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, N is Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge, Sn At least one element selected from the group consisting of: P = F or S, 0≤δ≤1 / 5, 0≤x≤1, 0≤y≤1 / 10, 0≤z≤1 / 10, 0≤a≤0.3 A cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, characterized in that consisting of. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 Li1+δ[CoaMnbMcNi1-(a+b+c)]O2는 Co, Mn, Ni의 산화수는 +3가 이고, M은 +2가, +3가, +4가, +5가, +6가 이거나 하나 이상의 원소로 구성된 +2가, +3가, +4가, +5가, +6가인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. The Li 1 + δ [Co a Mn b M c Ni 1- (a + b + c) ] O 2 is the oxidation number of Co, Mn, and Ni is +3, M is +2, +3 is, + A cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, wherein tetravalent, +5, +6, or +2, +3, +4, +5, and +6 are one or more elements. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O 2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O 2-aPa는 Ni의 산화수는 +2가, Mn의 산화수는 +4가, Co의 산화수는 +3가, 치환금속인 M과 N은 각각 +2가와 +3가인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) My] O 2-a P a is characterized in that the oxidation of Ni is +2, the oxidation of Mn is +4, the oxidation of Co is +3, and the substituted metals M and N are +2 and +3, respectively. A cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 Li1+δ[NixMnx-y/2Co1-2x-zMyNz]O2-aPa 혹은 Li1+δ[NixMnx+yCo1-2(x+y)My]O2-aPa의 두께는 전체 이중층 양극 활물질 두께의 4∼50%인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. Li 1 + δ [Ni x Mn xy / 2 Co 1-2x-z M y N z ] O 2-a P a or Li 1 + δ [Ni x Mn x + y Co 1-2 (x + y) The thickness of M y ] O 2-a P a is a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, characterized in that 4 to 50% of the total thickness of the double layer positive electrode active material. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 니켈계 양극 활물질의 평균 입경은 0.1 내지 2μm이고, 전체 평균 입경 은 5 내지 20μm인 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질. The average particle diameter of the nickel-based positive electrode active material is 0.1 to 2μm, the total average particle diameter is 5 to 20μm, the positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure. 니켈계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 구형의 침전물을 얻는 1단계;Mixing the nickel-based metal precursor, the ammonia aqueous solution and the basic solution into the reactor at the same time to obtain a spherical precipitate; 상기 침전물 위에 전이금속혼합계 금속전구체, 암모니아 수용액 및 염기성 용액을 반응기에 동시에 혼합하여 전이금속수산화물이 덮혀진 이중층 복합금속수산화물염의 침전물을 얻는 2단계; Mixing the transition metal mixed metal precursor, the ammonia aqueous solution and the basic solution on the precipitate at the same time in a reactor to obtain a precipitate of the double layer composite metal hydroxide salt covered with the transition metal hydroxide; 상기 침전물을 건조시키거나 열처리하여 이중층 복합금속수산화물/산화물을 얻는 3단계;Drying or heat treating the precipitate to obtain a bilayer composite metal hydroxide / oxide; 상기 이중층 복합금속수산화물/산화물에 리튬 전구체를 혼합하여 이중층 리튬복합금속산화물을 얻는 4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.Method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure comprising the four steps of obtaining a double layer lithium composite metal oxide by mixing a lithium precursor to the double layer composite metal hydroxide / oxide. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 1단계는 전구체로서 2종 이상의 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하여 사용하고, 암모니아와 금속염의 몰 비는 0.2 내지 0.4, 반응 용액의 pH는 10.5 내지 12로 조절하여 2 내지 10 시간 반응시키는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.In the first step, an aqueous solution including two or more metal salts is mixed and used as a precursor. The molar ratio of ammonia and metal salts is 0.2 to 0.4, and the pH of the reaction solution is adjusted to 10.5 to 12 for 2 to 10 hours. A method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 2단계는 반응시간을 1 내지 10시간으로 조절하여 외부층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.The second step is a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure, characterized in that by adjusting the reaction time to 1 to 10 hours to adjust the thickness of the outer layer. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 3단계는 110℃에서 15시간 건조시키거나, 400 내지 550 ℃에서 5 내지 10시간 가열하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.The third step is a method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure characterized in that the drying for 15 hours at 110 ℃, or 5 to 10 hours at 400 to 550 ℃. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 3단계는 400~650℃, 5시간 유지시켜 예비 소성하는 단계, 700~1100℃에서 10시간 소성하는 단계, 700℃ 10시간 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.The third step is a lithium secondary battery having a double-layer structure, characterized in that it comprises a step of preliminary baking by maintaining 400 ~ 650 ℃, 5 hours, 10 hours at 700 ~ 1100 ℃, annealing at 700 ℃ 10 hours Method for producing a positive electrode active material. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 4단계는 상기 건조시킨 복합금속수산화물이나 산화물과 리튬전구체를 구연산, 주석산, 글리콜산, 말레인산 등과 같은 킬레이팅제가 혼합된 수용액에 혼합한 후 증류수를 제거하는 것을 특징으로 하는 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질 제조방법.The fourth step is a lithium secondary having a double layer structure characterized in that the distilled water is removed after mixing the dried composite metal hydroxide or oxide and lithium precursor in an aqueous solution mixed with a chelating agent such as citric acid, tartaric acid, glycolic acid, maleic acid, etc. Method for producing a positive electrode active material for a battery. 제1항 내지 제7항의 이중층 구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질을 이용한 리튬이차전지.A lithium secondary battery using a cathode active material for a lithium secondary battery having a double layer structure of claim 1 to claim 7.
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