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KR101202079B1 - Method of preparing core-shell type cathode active materials for lithium secondary batteries through a high-temperature spray dryer and the facility - Google Patents

Method of preparing core-shell type cathode active materials for lithium secondary batteries through a high-temperature spray dryer and the facility Download PDF

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KR101202079B1
KR101202079B1 KR1020110058362A KR20110058362A KR101202079B1 KR 101202079 B1 KR101202079 B1 KR 101202079B1 KR 1020110058362 A KR1020110058362 A KR 1020110058362A KR 20110058362 A KR20110058362 A KR 20110058362A KR 101202079 B1 KR101202079 B1 KR 101202079B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
drying
lithium
core
active material
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020110058362A
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Korean (ko)
Inventor
김은실
홍순국
Original Assignee
엠더스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a core-shell type cathode active material is provided to obtain excellent physical properties, and high productivity and reproducibility. CONSTITUTION: A manufacturing method of a core-shell type cathode active material comprises: a step(S100) of manufacturing a coating precursor solution; a step(S200) of manufacturing a coating solution in which a complex with a metal ion and a complex-inducing agent by adding metal salt into the coating precursor solution; a step(S300) of forming a coating layer on the surface of lithium metal oxide particle by spreading the coating solution on a lithium metal oxide particle forming core part; and a step of removing solvent in the coating solution and high-temperature spraying drying. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S100) Manufacturing a coating precursor solution mixed with complex derivative, pH stabilizer, and solvent; (S200) Manufacturing a coating precursor solution with a formed complex by adding metal salt; (S300) Forming a coating layer on the surface of lithium metal oxide particle by spreading a coating solution on the surface of lithium metal oxide particles; (S400) Removing solvent in a coating solution, and spray-drying at high temperature in order to remove polymers in the complex; (S500) Forming core-shell type lithium metal oxide powder

Description

고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법 및 이의 분무건조 장치{Method of preparing core-shell type cathode active materials for lithium secondary batteries through a high-temperature spray dryer and the facility}Method of preparing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery by high temperature spray drying, and a spray drying apparatus therefor {Method of preparing core-shell type cathode active materials for lithium secondary batteries through a high-temperature spray dryer and the facility}

본 발명은 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법 및 이의 건조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 착체 형성 반응을 이용하여 리튬 금속 산화물 코어에 금속 산화물 쉘부를 형성하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질을 고온 분무건조 공정을 사용하여 제조하는 방법 및 이의 분무건조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery by high temperature spray drying and a drying apparatus thereof. More specifically, the present invention relates to a method for producing a cathode active material for a core-shell-type lithium secondary battery that forms a metal oxide shell portion on a lithium metal oxide core using a complex forming reaction, and a spray drying apparatus thereof.

리튬 이차전지는 충전 시 리튬 이온을 제공하는 양극 활물질과 리튬 이온을 받아들이는 음극 활물질, 리튬 이온 전달 매개체인 전해질, 양극과 음극을 분리시켜주는 분리막 및 기타 부품으로 이루어진 에너지 저장장치이다. A lithium secondary battery is an energy storage device including a cathode active material that provides lithium ions during charging, an anode active material that receives lithium ions, an electrolyte that is a lithium ion transfer medium, a separator that separates the cathode and the anode, and other components.

리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도와 구동전압으로 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, 게임기와 같은 IT 기기의 고성능 에너지원뿐 아니라, HEV, PHEV, EV와 같은 차세대 친환경 차량의 구동 에너지원이나 태양광, 풍력발전 등의 대용량 전력저장시스템의 산업 전반에 걸쳐서 다양하게 응용될 것으로 예상된다.Lithium secondary battery has high energy density and driving voltage, and it is not only a high-performance energy source for IT devices such as mobile phones, tablet PCs, notebook PCs, and game machines, but also for driving energy sources of next-generation eco-friendly vehicles such as HEV, PHEV, EV, solar, wind It is expected to be applied in various fields throughout the industry of large capacity power storage systems such as power generation.

리튬 이차전지는 1991년 소니(sony)가 처음으로 상용화한 이래 전지의 구조를 비롯하여 부품 및 소재개발을 바탕으로 지속적인 발전을 거듭하고 있으며, 현대인의 생활에서는 없어서는 안 될 중요한 부품이 되었다. 리튬 이차전지의 높은 에너지 밀도와 구동전압 등 다양한 특성들은 전지의 구성요소 중 양극 활물질에 가장 많은 영향을 받는다. 따라서 리튬 이차전지 산업분야에서는 전지의 특성을 향상시키기 위하여 새로운 양극 소재를 개발하기 위해 지속적으로 노력하고 있다.Since the first commercialization of Sony in 1991, lithium secondary batteries have been continuously developed based on battery structure, parts and material development, and have become an indispensable part of modern life. Various characteristics such as high energy density and driving voltage of the lithium secondary battery are most affected by the positive electrode active material among the components of the battery. Therefore, in the lithium secondary battery industry, efforts are being made to develop new cathode materials to improve battery characteristics.

현재 리튬 이차전지용 양극 활물질로써 가장 많이 사용되고 있는 재료는 층간 구조(Layered structure)의 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)이다. 리튬 코발트 산화물은 이차전지에서 요구되는 여러 가지 특성, 즉 고전압, 고용량, 고율 특성, 사이클 특성, 충방전 가역성, 전압 평탄성 등이 우수하지만, 리튬 코발트 산화물의 주재료인 코발트 금속은 다른 전이금속과 비교하여 고가이며, 매장량에 따른 자원의 제한성, 그리고 환경오염에 따른 환경규제의 문제들을 갖고 있다.Currently, the most commonly used material as a cathode active material for lithium secondary batteries is lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) having a layered structure. Lithium cobalt oxide is excellent in various characteristics required for secondary batteries, that is, high voltage, high capacity, high rate characteristics, cycle characteristics, charge and discharge reversibility, voltage flatness, but cobalt metal, which is the main material of lithium cobalt oxide, is compared with other transition metals. It is expensive, has limited resources due to reserves, and environmental regulations due to environmental pollution.

따라서, 리튬 코발트 산화물을 대체할 수 있는 양극 활물질로써 리튬 코발트 산화물과 같은 층상 구조(Layered structure)를 갖는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), 스피넬 구조(Spinel structure)의 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 니켈의 일부를 전이금속으로 치환한 다성분계의 리튬 망간-니켈-코발트 산화물, 올리빈 구조(Olivine structure)의 리튬 철 인산화물(LiFePO4) 등이 소개되었다.Accordingly, lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) and spinel structure lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) having a layered structure such as lithium cobalt oxide as a cathode active material that can replace lithium cobalt oxide. , Multi-component lithium manganese-nickel-cobalt oxide in which a part of nickel is substituted with a transition metal, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) having an olivine structure, and the like have been introduced.

하지만, 이러한 양극 활물질도 각각 특유의 단점들을 가지고 있어서 어느 하나도 단독으로 사용하기에는 한계를 가지고 있다. 이에, 2종 이상의 양극 활물질을 혼합하거나, 양극 활물질의 표면을 개질하는 연구가 소개되었다.However, each of these positive electrode active materials has its own disadvantages, and none of them have a limit to be used alone. Thus, studies have been introduced to mix two or more kinds of positive electrode active materials or to modify the surface of the positive electrode active material.

예를 들면, 일본 공개특허 2001-143705호에는 리튬 코발트 산화물과 리튬 망간 산화물을 혼합한 양극 활물질을 개시하고 있다. 그러나 안전성이 우수한 리튬 망간 산화물을 단순히 혼합한 것으로 그 개선 효과가 충분하지 않다. 일본 공개특허 2007-012441호에는 과충전 특성을 향상시키기 위해 이층 이상으로 양극 활물질 층을 갖는 양극을 적용한 것으로서, 양극 집전체 층에 올리빈형 리튬 철 인산화물이나 스피넬형 리튬 망간 산화물을 구성한 것이 제안되어 있다. 과충전 특성의 개선 효과가 기대되지만 이들 산화물 층의 두께가 수 ㎛로 형성되고, 전기전도도가 낮은 활물질 층이 존재하기 때문에 고전류 방전 특성이 저하되는 문제점이 있다. 일본 공개특허 2006-318815호에는 리튬 니켈 산화물의 내구성을 개선할 목적으로 이차입자의 표면을 리튬염이나 리튬산화물 등으로 코팅하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 개개의 양극 활물질 이차입자의 표면 전체를 일정한 두께로 코팅하기 어렵기 때문에 그 개선 효과가 뚜렷하지 않다. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-143705 discloses a positive electrode active material in which lithium cobalt oxide and lithium manganese oxide are mixed. However, simply mixing a lithium manganese oxide with excellent safety is not enough improvement effect. In Japanese Patent Laid-Open No. 2007-012441, in order to improve overcharge characteristics, a positive electrode having a positive electrode active material layer having two or more layers is applied, and an olivine type lithium iron phosphate or a spinel type lithium manganese oxide is proposed for the positive electrode current collector layer. . Although the improvement effect of the overcharge characteristic is expected, since the thickness of these oxide layers is formed to several micrometers, and there exists an active material layer with low electrical conductivity, there exists a problem that a high current discharge characteristic falls. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-318815 discloses a technique for coating the surface of secondary particles with lithium salt, lithium oxide, or the like for the purpose of improving the durability of lithium nickel oxide. However, since it is difficult to coat the entire surface of each of the positive electrode active material secondary particles to a certain thickness, the improvement effect is not obvious.

한편, 대한민국 공개특허 2010-0102382호에는 Lix[Ni1 -y- zCoyAlz]O2 산화물에 탄소 또는 유기 화합물(전도성 고분자 포함) 코팅으로 표면 개질을 하여 종래보다 고안정성, 고율 특성이 향상된 양극 활물질 제조 방법이 제안되어 있다. 그러나 복잡한 공정과 긴 제조 시간으로 생산성이 제한되는 문제점을 안고 있다. 대한민국 공개특허 2010-0036896호에는 LixNiyM1 - yO2 표면에 산화알루미늄 층을 형성하여 충전 용량 증가, 비가역 용량 감소, 안정성을 증가시키기 위해 습식 코팅이 개시되어 있으나 균일한 코팅층 형성과 코팅 강도 유지를 위한 복잡한 제조 공정으로 생산성이 제한되는 문제점이 있다. 대한민국 공개특허 2005-0048452호에는 양극 활물질의 표면 전기전도도 향상, 구조 안정화, 전자전도도 향상을 목적으로 LiMn2O4 표면에 킬레이팅제를 이용하여 인듐과 주석 산화물을 습식 코팅하는 방법을 제안하고 있으나 균일하고 안정한 코팅층 형성을 위한 제조 공정의 복잡성, 긴 공정 시간으로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 대한민국 공개특허 2010-0052116호와 대한민국 등록특허 889622호에는 열 안전성, 과충전 특성이 향상된 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조를 위해 건식 코팅을 제안하고 있다. 그러나 건식 코팅은 입자의 크기와 형상에 상당히 제약을 받고, 특히, 균일한 코팅층을 형성하기 위해 첨가제의 크기를 나노 수준으로 조절해야 하기 때문에 재료비의 상승과 공정의 제약으로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 2010-0102382 discloses that the surface of the Lix [Ni 1- y- z Co y Al z ] O 2 oxide with a carbon or an organic compound (including conductive polymer) coating to improve the stability and high rate characteristics than conventional An improved method for producing a positive electrode active material has been proposed. However, there is a problem that productivity is limited due to complicated processes and long manufacturing time. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0036896 discloses a wet coating to form a layer of aluminum oxide on the surface of Li x Ni y M 1 - y O 2 to increase the filling capacity, decrease the irreversible capacity, and increase the stability. There is a problem that productivity is limited to a complicated manufacturing process for maintaining the coating strength. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0048452 proposes a wet coating method of indium and tin oxide on a LiMn 2 O 4 surface by using a chelating agent for the purpose of improving the surface electrical conductivity of the cathode active material, stabilizing the structure, and improving the electronic conductivity. Due to the complexity of the manufacturing process for forming a uniform and stable coating layer, a long process time, there is a problem that productivity is reduced. Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0052116 and Republic of Korea Patent No. 889622 propose a dry coating for the production of a positive electrode active material for lithium secondary battery with improved thermal stability, overcharge characteristics. However, dry coating is very limited in size and shape of particles, and in particular, since the size of additives must be adjusted to a nano level to form a uniform coating layer, there is a problem in that productivity decreases due to an increase in material cost and process constraints. .

이와 같이, 현재까지는 효과적인 해결책이 보고된 바 없으며, 이에 따라 기존 양극 활물질의 특성을 열화시키지 않으면서 단점을 보완할 수 있는 양극 활물질의 개질 방법과 이를 위한 양산성이 우수한 설비의 개발이 시급하다.As such, no effective solution has been reported to date, and thus, there is an urgent need to develop a method for reforming a cathode active material capable of compensating for the disadvantages without deteriorating the characteristics of an existing cathode active material and to develop an excellent mass production facility therefor.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 재현성과 생산성이 높은 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 양극 활물질의 제조방법 및 이의 건조 장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for producing a core-shell type positive electrode active material by high temperature spray drying with high reproducibility and productivity, and a drying apparatus thereof.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법은, 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법에 있어서, (a) pH 안정화제, 착체 유도제 및 용매를 혼합하여 코팅 전구 용액을 제조하는 단계와, (b) 상기 코팅 전구 용액에 쉘부를 형성하는 금속의 염을 첨가하여 금속 이온과 착체 유도제가 결합된 착체가 형성된 코팅 용액을 제조하는 단계와, (c) 상기 코팅 용액을 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물 입자 표면에 도포하여 리튬 금속 산화물 입자 표면에 상기 착체가 침전된 코팅층을 형성하는 단계와, (d) 상기 코팅층이 형성된 리튬 금속 산화물 분말을 얻기 위해 코팅용액 내 용매를 제거하고, 착체 내 고분자를 제거하기 위하여 고온 분무건조를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery by high temperature spray drying, the method for producing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery, includes: (a) a pH stabilizer, a complex inducing agent, and a solvent Preparing a coating precursor solution by mixing a mixture, (b) adding a salt of a metal forming a shell portion to the coating precursor solution to prepare a coating solution having a complex in which a metal ion and a complex inducing agent are combined; c) applying the coating solution to the surface of the lithium metal oxide particles forming the core portion to form a coating layer in which the complex precipitates on the surface of the lithium metal oxide particles, and (d) obtaining the lithium metal oxide powder having the coating layer formed thereon. Removing the solvent in the coating solution, and performing hot spray drying to remove the polymer in the complex. It shall be.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d-1) 저온 열풍히터에 의해 350℃로 가열된 가열공기가 분사되면서 일차 건조가 실행되는 단계와, (d-2) 고온히터에 의해 900℃의 고온의 가열공기가 공급되면서 이차 건조가 실행되는 단계와, (d-3) 고온으로 건조된 상기 리튬 금속 산화물 분말이 낙하하면서 400~600℃ 온도범위에서 완전 건조되는 삼차 건조가 실행되는 단계로 이루어진 것이 바람직하다. In the present invention, the step (d) is the step of performing the primary drying while (d-1) the hot air heated to 350 ℃ heated by a low temperature hot air heater, and (d-2) 900 by the high temperature heater Secondary drying is carried out while the hot air is heated at a high temperature of (° C.), and (d-3) tertiary drying is performed when the lithium metal oxide powder dried at a high temperature falls and is completely dried in a temperature range of 400 to 600 ° C. It is preferable that it consists of.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계에서, 상기 고온 분무건조는 열원이 두 개이고, 온도 범위가 350℃ ~ 900℃인 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (d), the hot spray drying is two heat sources, it is preferable that the temperature range is 350 ℃ ~ 900 ℃.

본 발명에 있어서, 상기 코팅 전구 용액은 pH 10 내지 pH 12인 것이 바람직하다.In the present invention, the coating precursor solution is preferably pH 10 to pH 12.

본 발명에 있어서, 상기 착체 유도제는 킬레이트제인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the complex inducing agent is characterized in that the chelating agent.

본 발명에 있어서, 상기 쉘부를 형성하는 금속의 염은 알루미늄, 티타늄, 이트륨, 마그네슘, 인듐, 주석, 아연, 코발트, 지르코늄 및 리튬-전이금속의 복합금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상이 혼합된 금속의 염인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the salt of the metal forming the shell portion is any one or two selected from the group consisting of a composite metal of aluminum, titanium, yttrium, magnesium, indium, tin, zinc, cobalt, zirconium and lithium-transition metal. The above is a salt of the mixed metal.

본 발명에 있어서, 상기 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물은 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 철 인산화물, 리튬 망간-니켈 산화물 및 리튬 복합금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lithium metal oxide forming the core portion is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium iron phosphate, lithium manganese-nickel oxide and lithium composite metal oxide. It is characterized by that.

본 발명에 있어서, 상기 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물 입자는 평균 입경이 1 ㎛ 내지 25 ㎛이 바람직하다.In the present invention, the lithium metal oxide particles forming the core portion preferably have an average particle diameter of 1 µm to 25 µm.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조용 고온 분무건조 장치는, 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조용 건조 장치에 있어서, 350℃의 가열 공기를 공급하는 저온 열풍히터와, 착체의 침전과 응집이 완료된 리튬 금속 산화물과 용매가 혼합된 혼합용액을 공급하는 혼합용액 공급장치와, 상기 혼합용액 공급장치로부터 분무되어 공급된 혼합용액을 건조하기 위한 복수의 건조공간을 구비하고 있으며, 고온건조를 위해 900℃로 가열된 공기를 공급하는 건조 장치 본체와, 상기 건조 장치 본체에 의해 건조된 리튬 금속 산화물 분말을 회수하는 싸이클론을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a high-temperature spray drying apparatus for preparing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery includes a low temperature hot air heater for supplying heating air at 350 ° C. in a drying apparatus for manufacturing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery. And a mixed solution supply device for supplying a mixed solution of lithium metal oxide and a solvent in which precipitation and agglomeration have been completed, and a plurality of drying spaces for drying the mixed solution sprayed and supplied from the mixed solution supply device. It characterized in that it comprises a cyclone for recovering the lithium metal oxide powder dried by the drying device body for supplying air heated to 900 ℃ for high temperature drying.

본 발명에 있어서, 상기 건조 장치 본체는, 상기 건조 장치 본체는, 상기 건조 장치 본체 상단에 위치하여 상기 혼합용액과 상온의 외부 공기를 혼합하여 건조기 내부로 분사되게 하는 노즐과, 상기 350℃로 데워진 공기에 의해 혼합 용액이 건조되는 일차 건조공간과, 상기 일차 건조공간 하단에 위치하고, 900℃까지 가열할 수 있는 고온히터를 구비하며, 상기 일차 건조공간에서 건조된 혼합용액이 고온건조되는 이차 건조공간과, 상기 이차 건조공간 하단에 위치하고, 상기 이차 건조공간에서 고온건조되어 생성된 분말이 낙하하면서 완전히 건조되는 삼차 건조공간과, 상기 완전히 건조된 분말이 싸이클론으로 이동되는 분말회수공간과, 상기 분말회수공간에 남아있는 잔여 건조 분말이 수집되는 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the drying apparatus main body, the drying apparatus main body is located at the upper end of the drying apparatus main body, a nozzle for mixing the mixed solution and the ambient air at room temperature to be injected into the dryer, and heated to 350 ℃ A secondary drying space having a primary drying space in which the mixed solution is dried by air and a high temperature heater positioned at a lower end of the primary drying space and capable of heating up to 900 ° C., wherein the mixed solution dried at the primary drying space is dried at a high temperature. And a tertiary drying space located at a lower end of the secondary drying space and completely dried while the powder produced by high temperature drying in the secondary drying space falls, and a powder recovery space in which the completely dried powder is moved to a cyclone, and the powder And a tank in which residual dry powder remaining in the recovery space is collected.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다양한 금속 원소들을 원자 수준으로 분산시키는 것이 가능하기 때문에 초미립 산화물 분말 표면에 균질한 쉘 구조를 형성할 수 있다. 그 결과 수 nm에서 수십 nm 수준의 두께로 쉘부를 형성할 수 있다. According to one aspect of the present invention, since it is possible to disperse various metal elements at the atomic level, it is possible to form a homogeneous shell structure on the surface of the ultrafine oxide powder. As a result, the shell portion can be formed to a thickness of several nm to several tens of nm.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 다양한 종류의 금속염들의 균질한 혼합 및 분산이 가능하여 코어-쉘 구조의 양극 활물질 분말 제조에 있어서 우수한 재현성 확보가 가능하다. 특히, 종래 기술에서 코팅 용액 중 용매를 제거하기 위한 건조공정과 일차 분말 분쇄, 그리고 고분자 착제 유도제를 제거하기 위해 고온에서의 장시간 열처리와 이차 분말 분쇄를 수행하였던 것과 달리 본 발명에서는 고온에서 수 초 이내의 매우 짧은 시간 안에 용매와 고분자 착제 유도제를 제거할 수 있는 고온 분무건조 방법을 이용하므로 제조 공정이 단순하고 생산성도 매우 우수하여 대량 생산을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, it is possible to homogeneously mix and disperse various kinds of metal salts to ensure excellent reproducibility in the production of the cathode active material powder of the core-shell structure. In particular, in the present invention, unlike the drying process for removing the solvent in the coating solution, the primary powder grinding, and the long-term heat treatment at a high temperature and the secondary powder grinding to remove the polymer complex inducing agent, in the present invention within a few seconds at a high temperature Because of the high temperature spray drying method that can remove the solvent and the polymer complex inducing agent in a very short time, the manufacturing process is simple and the productivity is very excellent, which has the advantage of facilitating mass production.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 열처리 시간이 매우 짧아서 코어-쉘 양극 활물질 분말의 입자 성장을 억제할 수 있으므로 코어 재료의 분체 특성을 유지할 수 있다. 만약, 열처리 동안 분말의 입자가 커지면 탭 밀도가 낮아져 리튬 이차전지 전극 제조시 전극 밀도가 낮아지고 부피당 에너지 저장 능력이 저하되는 문제점을 갖는 반면, 본 발명에서의 고온 분무건조 방법을 적용하면 이러한 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, since the heat treatment time is very short to suppress particle growth of the core-shell cathode active material powder, it is possible to maintain the powder characteristics of the core material. If the particles of the powder are large during the heat treatment, the tap density is lowered, so that the electrode density is lowered and the energy storage capacity per volume is lowered during the manufacturing of the lithium secondary battery electrode. However, when the high temperature spray drying method of the present invention is applied, these problems are solved. I can solve it.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 리튬 이차전지의 양극 활물질로써 리튬 복합금속 산화물의 표면 코팅뿐만 아니라 습식 화학반응을 이용하여 코어-쉘 구조의 복합 산화물 분말을 제조하는 모든 분야에 적용할 수 있으며, 이를 통해 기존 재료의 한계를 극복하여 응용 분야의 확대 및 새로운 응용 제품에의 적용도 가능하다.In addition, according to another aspect of the present invention, as a cathode active material of a lithium secondary battery, not only the surface coating of the lithium composite metal oxide, but also can be applied to all fields to produce a composite oxide powder of the core-shell structure using a wet chemical reaction. Through this, it is possible to overcome the limitations of existing materials and to expand the field of application and to apply to new applications.

도 1은 본 발명에 따른 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 복합 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 흐름도
도 2는 도 1의 고온 분무건조 공정에 관한 상세한 흐름도
도 3은 도 1의 고온 분무건조 공정을 실행하는 고온 분무건조 장치의 구조도
도 4는 실시예에 따른 쉘부 형성 전(A)과 후(B)의 리튬 망간 산화물 분말의 X-RD 사진
도 5는 실시예에 따른 쉘부 형성 전(A)과 후(B)의 리튬 망간 산화물 분말의 FE-SEM 사진
도 6은 실시예에 의해 각각 생성된 리튬 망간 산화물 분말의 FE-TEM 사진
도 7은 실시예에 의해 생성된 리튬 망간 산화물 분말의 표면(A), 분말 표면의 망간 원소 분포도(B), 쉘부의 알루미늄 원소 분포도(C)를 나타낸 TEM-EDS 사진
1 is a flow chart showing a process for producing a core-shell composite oxide powder by high temperature spray drying according to the present invention
2 is a detailed flowchart of the high temperature spray drying process of FIG.
3 is a structural diagram of a high temperature spray drying apparatus for performing the high temperature spray drying process of FIG.
4 is an X-RD photograph of lithium manganese oxide powder before (A) and after (B) the shell portion formation according to the embodiment
5 is a FE-SEM photograph of lithium manganese oxide powder before (A) and after (B) the shell portion formation according to the embodiment
6 is a FE-TEM photograph of the lithium manganese oxide powder produced by each Example
7 is a TEM-EDS photograph showing the surface (A) of the lithium manganese oxide powder produced by the example, the manganese element distribution (B) of the powder surface, and the aluminum element distribution (C) of the shell portion;

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속한 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, and detailed description will be made with reference to the accompanying drawings to help understand the present invention. However, embodiments according to the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more clearly and easily describe the present invention to those skilled in the art. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.

본 발명에 따른 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법은 착체 형성 반응을 이용하여 리튬 금속 산화물 코어에 착체를 침전 및 응집시킨 후, 열처리를 통해 상기 코어 표면에 금속 산화물 쉘부를 형성하는 방법이다. 본 발명에 따른 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법에 관하여 도 1을 참조하여 설명하도록 한다. In the method for producing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery by high temperature spray drying according to the present invention, after depositing and agglomerating a complex on a lithium metal oxide core using a complex formation reaction, a metal oxide shell is formed on the surface of the core through heat treatment. How to form wealth. A method of manufacturing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery by high temperature spray drying according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명에 따른 고온 분무건조에 의한 코어-쉘형 복합 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 pH 안정화제, 착체 유도제 및 용매를 혼합하여 코팅 전구 용액을 제조한다(S100). 1 is a flow chart showing a process for producing a core-shell composite oxide powder by high temperature spray drying according to the present invention. Referring to Figure 1, first to prepare a coating precursor solution by mixing a pH stabilizer, a complex inducing agent and a solvent (S100).

상기 착체(complex) 유도제는 쉘부를 형성하는 금속의 염에서 생성된 금속 이온과 반응하여 착체를 형성하는 화합물로서, 당해 기술분야에서 금속 이온과 결합하여 착체를 형성하는 착체 유도제로서 알려진 화합물이면 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 2개 이상의 비공유 전자쌍을 금속 이온에 제공할 수 있는 킬레이트제(chelating agent)를 사용할 수 있다. 예컨대, EDTA(ethylene-diamine tetraacetic acid), NTA(nitrilotriacetic acid), CyDTA(1,2-cyclo-hexadiamine tetraacetic acid) 등이 있으며, 가장 바람직하게는 EDTA를 사용할 수 있다.The complex inducing agent is a compound which forms a complex by reacting with a metal ion generated from a salt of a metal forming a shell, and any compound known in the art as a complex inducing agent which forms a complex by combining with a metal ion is particularly limited. Is not. Preferably, a chelating agent can be used that can provide two or more unshared pairs of electrons to the metal ion. For example, ethylene-diamine tetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), 1,2-cyclo-hexadiamine tetraacetic acid (CyDTA), and the like, and most preferably, EDTA can be used.

또한, 상기 pH 안정화제는 착체 유도제의 용해를 돕기 위해서 코팅 전구 용액의 pH를 조절하기 위해 사용되며, 구체적인 pH 안정화제의 종류는 착체 유도제의 종류에 따라 당해 기술분야에 알려진 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 EDTA의 경우 강염기 조건에서 수용액에 용해가 잘 되므로, 이 경우 pH 안정화제로는 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)를 사용할 수 있다. pH 안정화제로 조절되는 코팅 전구 용액의 pH는 사용되는 착체 유도제나 pH 안정화제의 구체적인 종류에 따라 달라질 수 있으며 pH는 10 내지 12일 수 있다. 그리고, 상기 코팅 전구 용액의 용매로는 증류수, 순수(DI water) 등을 사용할 수 있다.In addition, the pH stabilizer is used to adjust the pH of the coating precursor solution in order to help dissolution of the complex inducing agent, the specific type of pH stabilizer may be used in the art according to the type of complex inducing agent. For example, since the EDTA is well dissolved in an aqueous solution under strong base conditions, in this case, as a pH stabilizer, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. The pH of the coating precursor solution controlled by the pH stabilizer may vary depending on the specific type of complex inducing agent or pH stabilizer used and the pH may be 10-12. In addition, distilled water, pure water (DI water), or the like may be used as a solvent of the coating precursor solution.

상기 단계 S100에서 코팅 전구 용액이 준비되면, 코팅 전구 용액에 쉘부를 형성하는 금속염을 첨가하여 금속 이온과 착체 유도제가 결합한 착체가 형성된 코팅 용액을 제조한다(S200).When the coating precursor solution is prepared in step S100, a metal salt forming a shell portion is added to the coating precursor solution to prepare a coating solution in which a complex in which a metal ion and a complex inducing agent are combined is formed (S200).

본 발명에서 양극 활물질의 쉘부는 금속 산화물로 형성이 되는데, 금속 산화물에 금속 원소를 제공하는 원료 물질은 금속염이다. 따라서, 염 형태는 상기 코팅 전구 용액 내에서 이온화할 수 있는 형태라면 특별한 제한이 없다. 예컨대, 황산염, 질산염, 염산염, 수산화염 등이 있을 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 금속염은 금속염의 수화물도 포함한다.In the present invention, the shell portion of the positive electrode active material is formed of a metal oxide, the raw material for providing a metal element to the metal oxide is a metal salt. Thus, the salt form is not particularly limited as long as it is in a form capable of ionizing in the coating precursor solution. For example, there may be, but are not limited to, sulfates, nitrates, hydrochlorides, hydroxides, and the like. The metal salt also includes a hydrate of the metal salt.

그리고, 상기 금속염에서 금속은 알루미늄, 티타늄, 이트륨, 마그네슘, 인듐, 주석, 아연, 코발트, 지르코늄, 리튬-전이금속의 복합금속 등을 예로 들 수 있으며, 상기 금속염은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 금속염의 선택은 당업자가 전지의 종류 및 용도에 따라 요구되는 사양을 참작하여 적절하게 선택할 수 있다.In the metal salt, the metal may include aluminum, titanium, yttrium, magnesium, indium, tin, zinc, cobalt, zirconium, or a composite metal of lithium-transition metal, and the metal salts may be used alone or in combination of two or more. Can be used. Selection of the metal salt can be appropriately selected by those skilled in the art in consideration of the specifications required according to the type and use of the battery.

즉, 상기 금속염을 코팅 전구 용액에 첨가하면 이온화되고, 금속 이온이 코팅 전구 용액 내에 존재하는 착체 유도제와 결합하여 착체(complex)를 형성한다. That is, when the metal salt is added to the coating precursor solution, it is ionized, and the metal ions combine with the complex inducing agent present in the coating precursor solution to form a complex.

상기 단계 S200에 의해 착체가 형성된 코팅 용액이 준비되면, 상기 착체가 형성된 코팅 용액을 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물 입자 표면에 도포함으로써 리튬 금속 산화물 입자 표면에 상기 착체가 침전된 코팅층을 형성한다(S300).When the coating solution in which the complex is formed in step S200 is prepared, the coating solution in which the complex is deposited is formed on the surface of the lithium metal oxide particles by applying the coating solution in which the complex is formed to the surface of the lithium metal oxide particles forming the core part (S300). ).

상기 코팅 용액을 리튬 금속 산화물에 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적인 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예컨대, 함침, 분사 등이 있을 수 있다. 함침을 예를 들어 설명하면, 준비된 코팅 용액에 리튬 금속 산화물을 함침시키면, 코팅 용액 내에 존재하는 착체가 리튬 금속 산화물 표면에 균일하게 침전한다. 착체는 수 nm 내지 수십 nm 수준의 두께로 리튬 금속 산화물 표면에 침전한다. 침전된 착체는 서로 응집하여 비교적 안정한 코팅층을 형성한다. 상기 리튬 금속 산화물 표면에 착체의 코팅층이 형성되는데 필요한 시간은 착체의 구체적인 성분에 따라 다양하며, 예컨대 1 시간 내지 1일 일 수 있다.The method of applying the coating solution to the lithium metal oxide may be any method conventional in the art without limitation, and for example, may be impregnation, spraying, or the like. When the impregnation is explained by way of example, when the prepared coating solution is impregnated with lithium metal oxide, the complex present in the coating solution precipitates uniformly on the surface of the lithium metal oxide. The complex precipitates on the lithium metal oxide surface at a thickness of several nm to several tens of nm. The precipitated complexes aggregate with each other to form a relatively stable coating layer. The time required to form the coating layer of the complex on the surface of the lithium metal oxide varies depending on the specific components of the complex, and may be, for example, 1 hour to 1 day.

본 발명에서 양극 활물질의 코어로 사용되는 리튬 금속 산화물은 당해 기술분야에서 양극 활물질로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예컨대, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 철 인산화물, 리튬 망간-니켈-코발트 산화물, 리튬 복합금속 산화물 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 리튬 금속 산화물의 평균 입경은 1 ㎛ 내지 25 ㎛인 것이 바람직하다. Lithium metal oxide used as the core of the positive electrode active material in the present invention may be used without limitation as long as it is used as a positive electrode active material in the art. For example, lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium iron phosphate, lithium manganese-nickel-cobalt oxide, lithium composite metal oxide, or the like may be used alone or in combination of two or more thereof. It is preferable that the average particle diameter of the said lithium metal oxide is 1 micrometer-25 micrometers.

상기 단계 S300에 의해 코팅층이 형성되면 코팅층에서 리튬 금속 산화물만 남기고 코팅 용액 중의 용매와 착체의 침전물에 포함된 고분자를 제거하기 위해 고온 분무건조를 350℃ ~ 900℃ 온도범위에서 수행한다(S400). 상기 단계 S400은 이하에서 설명될 고온 분무건조 장치에 대한 상세한 설명이 이루어진 이후에 단계를 3개로 세분화하여 자세히 설명하기로 한다.When the coating layer is formed by the step S300, hot spray drying is performed in a temperature range of 350 ° C. to 900 ° C. in order to remove the polymer contained in the precipitate of the solvent and the complex in the coating solution, leaving only the lithium metal oxide in the coating layer (S400). The step S400 will be described in detail by subdividing the step into three after a detailed description of the high temperature spray drying apparatus to be described below.

그리고 상기 단계 S400에 의해 고온 분무건조가 완료되면, 균질한 금속 산화물 쉘부가 형성된 리튬 금속 산화물 분말인 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조가 완료된다(S500).And when the high temperature spray drying is completed by the step S400, the production of the cathode active material for a core-shell-type lithium secondary battery, which is a lithium metal oxide powder having a homogeneous metal oxide shell portion, is completed (S500).

상기에서 고온 분무건조 공정을 수행하기 위해서는 고온 분무건조 장치가 사용된다. 본 발명에 따른 고온 분무건조 장치에 대하여 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. In order to perform the high temperature spray drying process, a high temperature spray drying apparatus is used. Referring to Figure 3 with respect to the high temperature spray drying apparatus according to the present invention.

도 3은 도 1의 고온 분무건조 공정을 실행하는 고온 분무건조 장치의 구조도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 용매와 고온 분무건조 장치는 크게 약 350℃의 가열 공기를 공급하는 저온 열풍히터(10)와, 착체의 침전과 응집이 완료되어 코팅층이 형성된 리튬 금속 산화물이 포함된 코팅 용액을 공급하는 혼합용액 공급장치(20)와, 삼차에 걸친 건조공간을 구비하고 있으며 상기 혼합 용액을 약 350℃ ~ 900℃의 가열 공기로 건조하는 분무건조 장치 본체(30)와, 완전히 건조된 분말을 회수하는 싸이클론(40)과, 미분의 건조 분말을 최종적으로 회수하고, 미분이 포함되지 않는 깨끗한 공기가 외부로 배출되도록 집진 필터를 포함하는 집진기(50)와, 집진기가 미분(50)의 건조 분말을 회수할 수 있도록 공기를 흡입하는 블로어(60)를 포함한다.3 is a structural diagram of a high temperature spray drying apparatus for performing the high temperature spray drying process of FIG. 1. Referring to Figure 3, the solvent and the high temperature spray drying apparatus according to the present invention is a low-temperature hot air heater 10 for supplying a heating air of about 350 ℃ largely, the precipitation and aggregation of the complex is completed lithium metal with a coating layer is formed Mixing solution supply device 20 for supplying a coating solution containing an oxide, and a spray drying apparatus main body 30 having three drying spaces and drying the mixed solution with heating air of about 350 ℃ to 900 ℃ And, a cyclone 40 for recovering the completely dried powder, a dust collector 50 including a dust collector 50 to finally recover the dry powder of fine powder and discharge the clean air containing no fine powder to the outside, and a dust collector. And a blower 60 for sucking air to recover the dry powder of the fine powder 50.

상기에서 저온 열풍히터(10)에 대해 상세히 설명하면, 저온 열풍히터(10)는 필터(10a)를 통해 걸러진 외부 공기가 블로어(10b)에 의해 열풍히터(10c)를 통과하면서 약 350℃로 가열되고, 이 가열된 공기는 유입관(10d)을 통해 분무건조 장치 본체(30) 상단 측면에 연결되어 건조장치 내부로 유입된다. When the low temperature hot air heater 10 is described in detail above, the low temperature hot air heater 10 is heated to about 350 ° C. while the outside air filtered through the filter 10 a passes through the hot air heater 10 c by the blower 10 b. The heated air is connected to the upper side of the spray drying apparatus main body 30 through the inlet pipe 10d and introduced into the drying apparatus.

그리고, 혼합용액 공급장치(20)에 대해 상세히 설명하면, 혼합용액 공급장치(20)는 착체의 침전 및 응집이 완료된 리튬 금속 산화물 분말과 용매가 혼합되어 있는 용액을 저장하는 탱크(20a)와 혼합용액이 용기 아래에 가라앉지 않도록 교반하는 교반장치(20b)와, 일정한 속도로 용액을 공급해주는 펌프(20c)와, 노즐(30a)과 연결되는 튜브(20d)로 구성되어 있다. In addition, when the mixed solution supply device 20 is described in detail, the mixed solution supply device 20 is mixed with a tank 20a for storing a solution in which a lithium metal oxide powder and a solvent in which the precipitation and aggregation of the complex are completed are mixed. It is composed of a stirring device 20b for stirring so that the solution does not sink under the container, a pump 20c for supplying the solution at a constant speed, and a tube 20d connected to the nozzle 30a.

또한 분무건조 장치 본체(30)에 대해 상세히 설명하면, 분무건조 장치 본체(30)는 본체 상단에 위치하여 혼합용액 공급장치(20)로부터 공급된 혼합 용액을 상온의 외부 공기와 혼합하여 건조기 장치 내부로 분사하는 노즐(30a)과, 유입관(10d)을 통해 유입된 350℃로 데워진 공기를 고온건조 구간으로 이동시켜주고 건조 분말이 고온건조 구간의 열기로 인하여 역류되는 것을 방지하여 하부로 내려가도록 하는 건조분말 역류 방지판(30b)과, 350℃로 데워진 공기에 의해 혼합 용액이 건조되는 일차 건조공간(30c)과, 약 900℃까지 가열할 수 있는 고온히터(30d)를 통과하면서 혼합 용액이 건조되는 이차 건조공간(30e)과, 그리고 가열된 분말이 낙하하면서 완전히 건조되는 400~600℃ 온도범위의 삼차 건조공간(30f)과, 필터(30g)를 통해 걸러진 외부 공기가 유입관(30h)을 통해 유입되어 건조 장치 내부의 뜨거운 공기를 냉각시키고, 싸이클론(40)의 흡입력에 의해 건조된 분말을 싸이클론(40)으로 이동시키는 배출관(30i)을 구비한 분말회수공간(30j)과, 싸이클론(40)으로 이동된 분말을 제외한 나머지 건조된 분말을 수집하는 탱크(30k)로 구성되어 있다.In addition, when the spray drying apparatus main body 30 is described in detail, the spray drying apparatus main body 30 is located at the top of the main body and mixes the mixed solution supplied from the mixed solution supply device 20 with ambient air at room temperature to dry the inside of the dryer apparatus. Nozzle 30a for spraying to the air, and the air warmed at 350 ° C introduced through the inlet pipe 10d to the high temperature drying section and prevents the dry powder from flowing backward due to the heat of the high temperature drying section to descend to the bottom. The mixed solution is passed through a dry powder backflow prevention plate 30b, a primary drying space 30c in which the mixed solution is dried by air warmed at 350 ° C, and a high temperature heater 30d capable of heating up to about 900 ° C. The secondary drying space 30e to be dried, and the third drying space 30f having a temperature range of 400 to 600 ° C. completely dried while the heated powder falls, and the outside air filtered through the filter 30g are introduced into the inlet pipe 30h. Through A powder recovery space 30j having a discharge pipe 30i which flows in and cools the hot air inside the drying apparatus and moves the powder dried by the suction force of the cyclone 40 to the cyclone 40, and the cyclone It consists of a tank (30k) for collecting the remaining dry powder except the powder moved to 40.

본 발명에 따른 고온 분무건조 장치는 노즐(30a)을 통해 혼합 용액이 건조 장치 내부로 분사될 때 외부 공기를 동시에 불어 넣어주면 노즐(30a)을 통해 분사되는 용액 입자의 크기를 최소화할 수 있고, 일차 건조공간(30c), 이차 건조공간(30e) 및 삼차 건조공간(30f)에 걸친 3단계의 연속적인 건조과정을 거칠 때 가열된 공기와의 접촉 면적이 증가하여 혼합 용액 내의 용매와 착체의 침전물에 포함된 고분자를 수 초안에 완전히 제거할 수 있다. 상기 싸이클론(40)은 완전히 건조된 분말을 수집하기 위한 탱크(40a)를 구비하고 있으며 건조된 분말의 95% 이상을 회수하고, 나머지 5%는 고온 분무건조 장치 본체(30)에 구비된 탱크(30k)와 집진기(50)로부터 회수된다.The high temperature spray drying apparatus according to the present invention can minimize the size of the solution particles sprayed through the nozzle 30a by simultaneously blowing external air when the mixed solution is injected into the drying apparatus through the nozzle 30a, After three successive drying processes covering the primary drying space 30c, the secondary drying space 30e, and the tertiary drying space 30f, the contact area with the heated air increases to precipitate the solvent and the complex in the mixed solution. The polymer contained in can be removed in seconds. The cyclone 40 has a tank 40a for collecting completely dried powder and recovers 95% or more of the dried powder, and the remaining 5% is a tank provided in the high temperature spray drying apparatus main body 30. 30k and the dust collector 50 are recovered.

한편, 상기 고온 분무건조 공정인 단계 S400에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. On the other hand, with reference to Figure 2 with respect to step S400, the high temperature spray drying process as follows.

도 2는 도 1의 고온 분무건조 공정에 관한 상세한 흐름도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 단계 S300에 의해 코팅층이 형성되면, 혼합용액 공급장치(20)는 착체의 침전 및 응집이 완료된 리튬 금속 산화물 분말과 용매가 혼합되어 있는 혼합용액을 노즐(30a)을 통해 분사하고, 저온 열풍히터(10)에 의해 약 350℃로 가열된 가열공기가 유입관(10d)을 통해 유입되면서 일차 건조공간(30c)에서 일차 건조가 실행된다(S400-1). 상기 단계 S400-1에 의해 일차 건조가 이루어지면, 고온히터(30d)는 약 900℃에 해당하는 고온의 가열공기를 이차 건조공간(30e)으로 공급하고 일차 건조된 상기 리튬 금속 산화물 분말과 용매가 혼합되어 있는 혼합용액은 이차 건조공간(30e)에서 고온의 이차 건조가 실행된다(S400-2). 단계 S400-2에 의해 이차 건조가 이루어지면, 고온으로 건조된 상기 리튬 금속 산화물 분말이 낙하하면서 400 ~ 600℃ 온도범위의 삼차 건조공간(30f)에서 완전 건조가 실행된다(S400-3). 상기와 같은 고온 분무건조 공정을 거치게 되면 상기 혼합용액 공급장치(20)에서 공급되는 혼합용액은 리튬 금속 산화물만 남기고 코팅 용액 중의 용매와 착체의 침전물에 포함된 고분자가 모두 제거된다.FIG. 2 is a detailed flowchart of the high temperature spray drying process of FIG. 1. Referring to Figure 2, when the coating layer is formed by the step S300, the mixed solution supply device 20 nozzles (30a) a mixed solution in which the lithium metal oxide powder and the solvent is mixed and the precipitation of the complex is complete Spraying through, and the heated air heated to about 350 ℃ by the low temperature hot air heater 10 is introduced through the inlet pipe (10d) and the primary drying is carried out in the primary drying space (30c) (S400-1). When the primary drying is made by the step S400-1, the high temperature heater 30d supplies high-temperature heating air corresponding to about 900 ° C. to the secondary drying space 30e, and the lithium metal oxide powder and the solvent that are primary dried are The mixed solution that is mixed is subjected to secondary drying at high temperature in the secondary drying space 30e (S400-2). When the secondary drying is made by step S400-2, complete drying is performed in the tertiary drying space 30f in the 400 to 600 ° C temperature range while the lithium metal oxide powder dried at a high temperature falls (S400-3). After the high temperature spray drying process as described above, the mixed solution supplied from the mixed solution supply device 20 removes all of the polymers contained in the precipitate of the solvent and the complex in the coating solution, leaving only lithium metal oxide.

상기와 같은 고온 분무건조 장치의 동작을 통해 용매를 제거하고, 착체의 금속 이온은 산소 원소와 반응하여 금속 산화물을 형성하고, 착체의 다른 원소들은 분해 및 산화 반응을 통해 기화하여 제거되어, 리튬 금속 산화물 입자 표면은 금속 산화물로 형성된 쉘부를 구비하게 된다.The solvent is removed through the operation of the above-mentioned high temperature spray drying apparatus, the metal ions of the complex react with the oxygen element to form a metal oxide, and the other elements of the complex are removed by vaporization through the decomposition and oxidation reaction, thereby lithium metal The oxide particle surface has a shell portion formed of a metal oxide.

종래의 열풍 분무건조 장치는 열원이 하나이고 최대 건조 온도가 약 350℃이기 때문에 대량의 액상 용액을 완전히 건조시키고자 할 경우 외부 공기를 가열하기 위해 큰 용량의 히터가 필요하고, 가열된 공기에 노출되는 용액의 표면적을 넓히기 위해 분사되는 용액의 크기를 마이크(㎛)로 단위로 만드는 고가의 로터리 분무기(rotary atomizer) 적용으로 건조기 본체의 넓이가 커지고 가열된 공기에 노출되는 시간을 늘이기 위해 본체가 길어지는 문제점이 있다. 용액의 미세 분무를 형성하기 위해 로터리 분무기를 고속으로 회전시키면 분사된 용액이 건조되지 않은 상태로 건조기 내부 벽면에 붙어서 분말의 회수율이 낮고, 건조기 내부에 머무는 시간이 길어서 건조된 일차 입자들간 응집으로 입자의 형상과 크기가 커질 수 있다. 또한 커다란 분무건조기 내부의 열풍 온도를 균일하게 유지하기 위해 공급되는 열량이 커야 하며, 분말 건조 처리량에 비하여 에너지 효율이 매우 낮은 한계가 있다. The conventional hot air spray drying apparatus has a single heat source and a maximum drying temperature of about 350 ° C., so that a large amount of liquid solution needs to be completely dried in order to heat the outside air, and a large capacity heater is exposed to the heated air. Expensive rotary atomizer, which makes the size of the sprayed solution in mic (μm) unit to increase the surface area of the solution, increases the width of the dryer body and lengthens the body to increase the exposure time to heated air. There is a problem losing. When the rotary atomizer is rotated at high speed to form a fine spray of the solution, the sprayed solution adheres to the inside wall of the dryer without drying, and the recovery rate of the powder is low. The shape and size of the can be increased. In addition, the amount of heat supplied to maintain a uniform hot air temperature inside the large spray dryer must be large, and energy efficiency is very low compared to the powder drying throughput.

반면, 본 발명에 따른 고온 분무건조 장치는 약 350℃(저온)와 약 900℃(고온)로 공기를 가열하기 위한 열원이 두 군데로 나뉘어져 있으며, 분무건조기 내부로 분사된 용액이 순차적으로 저온과 고온으로 가열된 공기 부분을 통과하면서 용액내 용매가 용이하게 제거되고 추가의 열원 없이 가열된 분말 입자가 일정 시간 머물 수 있는 공간이 있어서 완전히 건조된 분말 입자를 얻을 수 있다. 따라서 작은 히터 용량으로 외부 유입 공기를 일차적으로 가열할 수 있고, 고온히터와 고온 가열 공간이 근접해 있으므로 가열된 공기의 이동 중 발생되는 열 손실이 없고, 고온으로 가열된 분말이 낙하하는 동안 완전히 건조되기 때문에 적은 열원으로 많은 양의 혼합 용액을 건조하여 분말을 제조할 수 있다. 또한 건조 효율이 높기 때문에 로터리 분무기보다 수 배 가격이 저렴한 노즐 분무기(nozzle atomizer)를 사용할 수 있고, 건조분무 장치 본체의 크기를 절반 이상 줄일 수 있는 장점이 있다. On the other hand, the high temperature spray drying apparatus according to the present invention is divided into two heat sources for heating the air to about 350 ℃ (low temperature) and about 900 ℃ (high temperature), the solution sprayed into the spray dryer sequentially The solvent in the solution is easily removed while passing through the air portion heated to a high temperature, and there is a space where the heated powder particles can stay for a certain time without an additional heat source, thereby obtaining completely dried powder particles. Therefore, it is possible to heat external inlet air primarily with a small heater capacity, and because the high temperature heater and the high temperature heating space are in close proximity, there is no heat loss generated during the movement of the heated air, and the powder heated to a high temperature is completely dried while falling. Therefore, a powder can be prepared by drying a large amount of the mixed solution with a small heat source. In addition, since the drying efficiency is high, it is possible to use a nozzle atomizer (cheap atomizer) which is several times less expensive than a rotary sprayer, and has the advantage of reducing the size of the drying spray device body by more than half.

그러므로 본 발명에 따른 금속 산화물 쉘부가 형성된 리튬 금속 산화물의 양극 활물질은 쉘부가 균일하게 형성되어 신뢰도가 높은 전지 성능을 발휘할 수 있다. Therefore, the cathode active material of the lithium metal oxide having the metal oxide shell portion according to the present invention may have a uniform shell portion to exhibit high battery performance.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질은 리튬 금속 산화물 표면에 나노 수준의 두께로 쉘부가 형성되므로, 형성된 양극 활물질 분말의 입도 분포가 매우 균일하다. 또한, 쉘부의 형성방법도 착체 형성 반응을 이용함으로써 매우 간단하고, 건조공정과 열처리공정을 동시에 수행할 수 있는 고온 분무건조 공정을 적용하여 수 초 이내에 건조된 분말을 제조하고, 건조공정 동안 분말의 입자 형상과 크기 변화가 없기 때문에 종래의 기술과 달리 분말 건조 후 추가의 분쇄 공정이 필요 없으므로 생산성과 재현성이 매우 우수하다. As described above, in the cathode active material according to the present invention, since the shell portion is formed on the surface of the lithium metal oxide at a nano level, the particle size distribution of the formed cathode active material powder is very uniform. In addition, the method of forming the shell portion is also very simple by using a complex forming reaction, and the powder is dried within a few seconds by applying a high temperature spray drying process capable of simultaneously performing a drying process and a heat treatment process, Since there is no change in particle shape and size, unlike the prior art, no additional grinding process is required after powder drying, and thus productivity and reproducibility are excellent.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

실시예Example

순수에 pH 안정화제인 TMAH을 혼합한 후 착체 유도제인 EDTA를 첨가하였으며, pH를 11로 조절하여 코팅 전구 용액을 제조하였다. 제조된 코팅 전구 용액에 Al(NO3)2?9H2O를 투입하고 교반하여 코팅 용액을 제조하였다. 상기 코팅 용액에 리튬 망간 산화물(LiMn204) 분말을 투입한 후, 1 시간 동안 교반하였다.After mixing TMAH, a pH stabilizer, to pure water, EDTA, a complex inducer, was added, and a coating precursor solution was prepared by adjusting pH to 11. Al (NO 3 ) 2 ˜9H 2 O was added to the prepared coating precursor solution, followed by stirring to prepare a coating solution. Lithium manganese oxide (LiMn 2 0 4 ) powder was added to the coating solution, followed by stirring for 1 hour.

착체의 침전과 응집이 완료되어 코팅층이 형성된 리튬 금속 산화물이 포함된 코팅 용액 중에서 용매를 제거하기 위해 본 발명에 따른 고온 분무건조 장치로 건조하였다. 저온 열풍히터(10)는 외부 유입 공기를 350℃로 가열 후 유입관(10d)을 통해 유입시켜 노즐(30a)을 통해 분사된 용액을 일차적으로 가열하고, 고온히터(30d)는 900℃까지 공기를 가열하여 용매를 제거하고, 건조 장치 몸체 부분에서 가열된 분말이 낙하하는 동안 분말을 완전히 건조하여 양극 활물질을 제조하였다. 이때, 용액의 주입 속도는 45cc/분, 노즐 유량은 25NL/분, 노즐 압력은 6kgf/cm2이었으며, 건조 분말의 회수율은 약 95%였다.Precipitation and agglomeration of the complex were completed, and dried with a hot spray drying apparatus according to the present invention to remove the solvent in the coating solution containing a lithium metal oxide having a coating layer. The low temperature hot air heater 10 first heats the solution sprayed through the nozzle 30a by heating the external inlet air to 350 ° C. and then flowing it through the inlet pipe 10d, and the high temperature heater 30d is air to 900 ° C. The solvent was removed by heating, and the powder was completely dried while the powder heated in the body portion of the drying apparatus was dropped to prepare a cathode active material. At this time, the injection rate of the solution was 45cc / min, the nozzle flow rate is 25NL / min, the nozzle pressure was 6kgf / cm 2 , the recovery rate of the dry powder was about 95%.

상기와 같은 과정을 통해 회수된 리튬 이차전지용 양극 활물질인 리튬 망간 산화물 분말의 특성을 살펴보기 위해 XRD 분석, FE-SEM 분석, FE-TEM 분석, TEM-EDS 분석을 실행하였다. 이하의 시험예 및 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.XRD analysis, FE-SEM analysis, FE-TEM analysis, TEM-EDS analysis were performed to examine the characteristics of the lithium manganese oxide powder which is the cathode active material for a lithium secondary battery recovered through the above process. Referring to the following test example and Figures 4 to 7 as follows.

도 4는 실시예에 따른 쉘부 형성 전(A)과 후(B)의 리튬 망간 산화물 분말의 X-RD 사진이고, 도 5는 실시예에 따른 쉘부 형성 전(A)과 후(B)의 리튬 망간 산화물 분말의 FE-SEM 사진이며, 도 6은 실시예에 의해 각각 생성된 리튬 망간 산화물 분말의 FE-TEM 사진이고, 도 7은 실시예에 의해 생성된 리튬 망간 산화물 분말의 표면(A), 분말 표면의 망간 원소 분포도(B), 쉘부의 알루미늄 원소 분포도(C)를 나타낸 TEM-EDS 사진이다.
4 is an X-RD photograph of lithium manganese oxide powder before (A) and after (B) shell formation according to an embodiment, and FIG. 5 is lithium before (A) and after (B) formation of shell portion according to an embodiment. FE-SEM picture of the manganese oxide powder, Figure 6 is a FE-TEM picture of the lithium manganese oxide powder each produced by the embodiment, Figure 7 is a surface (A) of the lithium manganese oxide powder produced by the embodiment, It is a TEM-EDS photograph which shows the manganese element distribution figure (B) of the powder surface and the aluminum element distribution figure (C) of a shell part.

시험예Test Example

(1) (One) XRDXRD 분석 analysis

실시예에서 코어 산화물 분말 표면에 첨가제의 코팅 후 고온 분무건조 장치를 통해 건조된 산화물 분말의 상 변화를 알아보기 위해 결정구조를 XRD로 분석하였으며, 그 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4를 참조하면, 상단 그래프인 (A)의 쉘부 형성 전(RAW LMO)과 하단 그래프인 (B)의 쉘부 형성 후(Al 2wt%)에서 알 수 있는 바와 같이, 코어부의 리튬 금속 산화물의 결정구조 변화가 없음을 확인하였다. 이로부터 본 발명에 의한 첨가제의 코팅과 고온 분무건조 후에 알루미늄 산화물 코팅층은 코어부의 표면에만 존재하고 코어 내부로 확산되지 않음으로써 코어 물질은 본래의 물리적 특성을 유지하고 있음을 알 수 있다.In Example, the crystal structure was analyzed by XRD to determine the phase change of the oxide powder dried by the hot spray drying apparatus after the coating of the additive on the surface of the core oxide powder, and the results are shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, as can be seen before forming the shell portion of the upper graph (A) (RAW LMO) and after forming the shell portion of the lower graph (B) (Al 2wt%), the crystal of the lithium metal oxide of the core portion is determined. It was confirmed that there was no structural change. From this, it can be seen that after coating of the additive and hot spray drying according to the present invention, the aluminum oxide coating layer is present only on the surface of the core and does not diffuse into the core, thereby maintaining the original physical properties.

(2) (2) FEFE -- SEMSEM 분석 analysis

고온 분무건조 장치를 통해 제조된 양극 활물질 분말에서 쉘부 형성 전과 후의 분말의 형상을 알아보기 위해 실시예에서 사용된 리튬 망간 산화물의 형성 전(A)과 형성 후(B)의 FE-SEM 30000배 측정 사진을 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 쉘부 형성 전과 후 산화물 분말의 형상과 크기가 변하지 않았음을 알 수 있다. FE-SEM 30000 times measurement before (A) and after (B) formation of lithium manganese oxide used in Examples to determine the shape of the powder before and after shell formation in the cathode active material powder prepared by the high temperature spray drying apparatus The photo is shown in FIG. Referring to Figure 5, it can be seen that the shape and size of the oxide powder before and after the shell portion did not change.

(3) (3) FEFE -- TEMTEM 분석 analysis

산화물 분말 표면에 형성되어 있는 쉘부의 형상과 두께를 알아보기 위해 실시예에서 제조된 양극 활물질 입자를 여러 스케일에서 측정한 FE-TEM 사진을 도 6에 나타내었다. 도 6을 참조하면, 코어인 리튬 망간 산화물의 표면에 알루미늄 산화물이 나노 두께로 코팅층을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.6 shows FE-TEM photographs measured at various scales of the cathode active material particles prepared in Examples in order to determine the shape and thickness of the shell portion formed on the surface of the oxide powder. Referring to FIG. 6, it can be seen that aluminum oxide is formed on the surface of lithium manganese oxide as a core to form a coating layer with a nano thickness.

(4) TEM-EDS 분석(4) TEM-EDS Analysis

산화물 분말 표면에 쉘부를 구성하고 있는 알루미늄 산화물이 균질하게 분포되어 있는지 알아보기 위해 실시예에서 제조된 리튬 망간 산화물의 TEM-EDS 측정 사진을 도 7에 나타내었다. 도 7에서 (A)는 쉘부 형성 후 분말의 입자 표면을 나타낸 것이고, (B)는 코어재인 리튬 망간 산화물 분말 중 망간 원소의 분포도를, (C)는 쉘부를 구성하는 알루미늄 원소의 분포도를 각각 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면, 코어부인 리튬 망간 산화물의 표면에 알루미늄 산화물이 균질하게 분포되어 있는 것으로부터 균질한 코팅층을 형성하고 있음을 알 수 있다. The TEM-EDS measurement photograph of the lithium manganese oxide prepared in Example is shown in FIG. 7 to determine whether the aluminum oxide constituting the shell portion is uniformly distributed on the oxide powder surface. In FIG. 7, (A) shows the particle surface of the powder after the shell portion is formed, (B) shows the distribution of manganese elements in the lithium manganese oxide powder as a core material, and (C) shows the distribution of the aluminum elements constituting the shell portion, respectively. will be. Referring to FIG. 7, it can be seen that a homogeneous coating layer is formed from the homogeneous distribution of aluminum oxide on the surface of the lithium manganese oxide serving as the core part.

따라서 본 발명에 따라 제조된 코어-쉘 구조의 양극 활물질인 리튬 금속 산화물 분말은 기존의 복잡하고 고비용, 저효율 공정에 의해 제조된 리튬 금속 산화물 분말에 비해 우수한 물리적인 특성을 보유할 수 있고 높은 생산성과 재현성을 확보할 수 있는 장점을 가지게 된다.Therefore, the lithium metal oxide powder, which is a cathode active material of the core-shell structure, manufactured according to the present invention, may have excellent physical properties, and have high productivity, compared to the conventional lithium metal oxide powder prepared by a complex, high cost, and low efficiency process. It has the advantage of ensuring reproducibility.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 하기되는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.In the above described with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in detail. However, embodiments of the present invention may be variously modified or applied by those skilled in the art, the scope of the technical idea according to the present invention should be determined by the claims below. will be.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 저온 열풍히터 10a, 30g : 필터
10b, 60 : 블로어 10c : 열풍히터
10d, 30h : 유입관 20 : 혼합용액 공급장치
20a, 30k, 40a : 탱크 20b : 교반장치
20c : 펌프 20d : 튜브
30 : 분무건조 장치 본체 30a : 노즐
30b : 역류방지판 30c : 일차 건조공간
30d : 고온히터 30e : 이차 건조공간
30f : 삼차 건조공간 30i : 배출관
30j : 분말회수공간 40 : 싸이클론
50 : 집진기
Description of the Related Art
10: low temperature hot air heater 10a, 30g: filter
10b, 60: blower 10c: hot air heater
10d, 30h: Inlet pipe 20: Mixed solution supply device
20a, 30k, 40a: tank 20b: stirring device
20c: pump 20d: tube
30: spray drying apparatus main body 30a: nozzle
30b: non-return plate 30c: primary drying space
30d: high temperature heater 30e: secondary drying space
30f: tertiary drying space 30i: discharge pipe
30j: powder recovery space 40: cyclone
50: dust collector

Claims (10)

코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법에 있어서,
(a) pH 안정화제, 착체 유도제 및 용매를 혼합하여 코팅 전구 용액을 제조하는 단계와,
(b) 상기 코팅 전구 용액에 쉘부를 형성하는 금속의 염을 첨가하여 금속 이온과 착체 유도제가 결합된 착체가 형성된 코팅 용액을 제조하는 단계와,
(c) 상기 코팅 용액을 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물 입자 표면에 도포하여 리튬 금속 산화물 입자 표면에 상기 착체가 침전된 코팅층을 형성하는 단계와,
(d) 상기 코팅층이 형성된 리튬 금속 산화물 분말을 얻기 위해 코팅용액 내 용매를 제거하고, 착체 내 고분자를 제거하기 위하여 고온 분무건조를 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
In the manufacturing method of the positive electrode active material for a core-shell lithium secondary battery,
(a) mixing a pH stabilizer, a complex inducer and a solvent to prepare a coated precursor solution,
(b) adding a salt of a metal forming a shell to the coating precursor solution to prepare a coating solution having a complex in which a metal ion and a complex inducing agent are combined;
(c) applying the coating solution to the surface of the lithium metal oxide particles forming the core portion to form a coating layer in which the complex precipitates on the surface of the lithium metal oxide particles;
(d) removing the solvent in the coating solution to obtain the lithium metal oxide powder having the coating layer formed thereon, and performing hot spray drying to remove the polymer in the complex
Method for producing a cathode active material for a core-shell-type lithium secondary battery comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d-1) 저온 열풍히터에 의해 350℃로 가열된 가열공기가 분사되면서 일차 건조가 실행되는 단계와,
(d-2) 고온히터에 의해 900℃의 고온의 가열공기가 공급되면서 이차 건조가 실행되는 단계와,
(d-3) 고온으로 건조된 상기 리튬 금속 산화물 분말이 낙하하면서 400~600℃ 온도범위에서 완전 건조되는 삼차 건조가 실행되는 단계로
이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The step (d)
(d-1) primary drying is performed while spraying heated air heated to 350 ° C. by a low temperature hot air heater;
(d-2) the secondary drying is performed while the heated air of 900 ° C. is supplied by the high temperature heater,
(d-3) a step of tertiary drying in which the lithium metal oxide powder dried at a high temperature falls and is completely dried in a temperature range of 400 to 600 ° C.
Method for producing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery, characterized in that made.
제 1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 고온 분무건조는 열원이 두 개이고, 온도 범위가 350℃ ~ 900℃인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (d)
The high temperature spray drying has two heat sources, the temperature range is 350 ℃ ~ 900 ℃ method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, characterized in that the secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅 전구 용액은 pH 10 내지 pH 12인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The coating precursor solution is a pH 10 to pH 12 method for producing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 착체 유도제는 킬레이트제인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The complex inducing agent is a method for producing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery, characterized in that the chelating agent.
제 1 항에 있어서,
상기 쉘부를 형성하는 금속의 염은 알루미늄, 티타늄, 이트륨, 마그네슘, 인듐, 주석, 아연, 코발트, 지르코늄 및 리튬-전이금속의 복합금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상이 혼합된 금속의 염인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The salt of the metal forming the shell portion is any one or two or more metals selected from the group consisting of aluminum, titanium, yttrium, magnesium, indium, tin, zinc, cobalt, zirconium, and lithium-transition metal complex metals. Method for producing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery, characterized in that the salt.
제 1 항에 있어서,
상기 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물은 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 철 인산화물, 리튬 망간-니켈 산화물 및 리튬 복합금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The lithium metal oxide forming the core portion is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium iron phosphate, lithium manganese-nickel oxide and lithium composite metal oxide. A method for producing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery.
제 7 항에 있어서,
상기 코어부를 형성하는 리튬 금속 산화물 입자는 평균 입경이 1 ㎛ 내지 25 ㎛인 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The lithium metal oxide particles forming the core part have a mean particle diameter of 1 μm to 25 μm, wherein the cathode-active material for a core-shell type lithium secondary battery is prepared.
코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조용 건조 장치에 있어서,
350℃의 가열 공기를 공급하는 저온 열풍히터와,
착체의 침전과 응집이 완료된 리튬 금속 산화물과 용매가 혼합된 혼합용액을 공급하는 혼합용액 공급장치와,
상기 혼합용액 공급장치로부터 분무되어 공급된 혼합용액을 건조하기 위한 복수의 건조공간을 구비하고 있으며, 고온건조를 위해 900℃로 가열된 공기를 공급하는 건조 장치 본체와,
상기 건조 장치 본체에 의해 건조된 리튬 금속 산화물 분말을 회수하는 싸이클론을
포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조용 고온 분무건조 장치.
In the drying device for producing a cathode active material for a core-shell lithium secondary battery,
Low temperature hot air heater which supplies heating air of 350 degreeC,
A mixed solution supply device for supplying a mixed solution of a lithium metal oxide and a solvent in which precipitation and aggregation of the complex are completed;
A drying device main body having a plurality of drying spaces for drying the mixed solution sprayed from the mixed solution supply device and supplying air heated at 900 ° C. for high temperature drying;
Cyclone for recovering the lithium metal oxide powder dried by the drying device body
A high temperature spray drying apparatus for producing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery, comprising: a.
제 9 항에 있어서,
상기 건조 장치 본체는,
상기 건조 장치 본체 상단에 위치하여 상기 혼합용액과 상온의 외부 공기를 혼합하여 건조기 내부로 분사되게 하는 노즐과,
상기 350℃로 데워진 공기에 의해 혼합 용액이 건조되는 일차 건조공간과,
상기 일차 건조공간 하단에 위치하고, 900℃까지 가열할 수 있는 고온히터를 구비하며, 상기 일차 건조공간에서 건조된 혼합용액이 고온건조되는 이차 건조공간과,
상기 이차 건조공간 하단에 위치하고, 상기 이차 건조공간에서 고온건조되어 생성된 분말이 낙하하면서 완전히 건조되는 삼차 건조공간과,
상기 완전히 건조된 분말이 싸이클론으로 이동되는 분말회수공간과,
상기 분말회수공간에 남아있는 잔여 건조 분말이 수집되는 탱크를
포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘형 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조용 고온 분무건조 장치.
The method of claim 9,
The drying device main body,
Located at the top of the drying apparatus main body and a nozzle for mixing the mixed solution and the outside air at room temperature to be injected into the dryer;
Primary drying space in which the mixed solution is dried by the air warmed to 350 ℃,
Located at the bottom of the primary drying space, and equipped with a high temperature heater capable of heating up to 900 ℃, the secondary drying space in which the mixed solution dried in the primary drying space high temperature drying,
Located in the bottom of the secondary drying space, the third drying space is completely dried while the powder produced by the high temperature drying in the secondary drying space falls;
A powder recovery space in which the completely dried powder is moved to a cyclone,
Tank for collecting the residual dry powder remaining in the powder recovery space
A high temperature spray drying apparatus for producing a cathode active material for a core-shell type lithium secondary battery, comprising: a.
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