KR101489779B1 - Method of manufacturing fluorine compounds as a cathode material for lithium secondary batteries using solid state reaction and a cathode and a lithium secondary battery comprising the cathode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 고상 반응을 통해 리튬 이차전지의 양극 활물질로 사용할 수 있는 고순도의 불소 화합물을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은, 리튬 전구체, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체 혼합물을 가열하여 하기 화학식의 불소 화합물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
[화학식]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)The present invention relates to a method for producing a high purity fluorine compound which can be used as a cathode active material of a lithium secondary battery through one solid phase reaction.
The method according to the present invention comprises heating a precursor mixture comprising at least one selected from the group consisting of a lithium precursor, a metal precursor, a phosphate precursor and an organic compound containing fluorine or an ammonium compound containing fluorine to prepare a fluorine compound of the following formula .
[Chemical Formula]
LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
Description
본 발명은 리튬 이차전지의 양극 활물질로 사용할 수 있는 불소 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 공정으로 이루어진 고상 반응을 통해 리튬 이차전지의 양극 활물질로 사용할 수 있는 불소 화합물을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a fluorine compound which can be used as a cathode active material of a lithium secondary battery, and more particularly, to a fluorine compound which can be used as a cathode active material of a lithium secondary battery through a solid- It's about how you can.
양극재는 리튬 이온전지의 특성을 결정하는 중요한 요소이기 때문에, 리튬 이온전지의 출력과 용량을 향상시키기 위하여, 고포텐셜, 고용량 양극재를 개발하기 위한 많은 연구가 행해져 왔다.Since the cathode material is an important factor for determining the characteristics of the lithium ion battery, in order to improve the output and capacity of the lithium ion battery, much research has been conducted to develop a high potential cathode material.
붕소화합물(LiMBO3), 실리케이트(Li2MSiO4), 인산화합물(Li2MP2O7) 및 불화인산염(LiMPO4F)과 같은 새로운 폴리이온계가 연구자들로부터 관심을 받아왔는데, 이는 폴리이온의 전자 효과를 통한 3d 금속 Mn +/M(n+1)+의 산화환원쌍의 처리를 통해 개방 전압을 증가시킬 수 있는 여지가 많기 때문이며, 특히, LiMPO4F, LiMSO4F와 같은 불소 화합물에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.New polyion systems such as boron compounds (LiMBO 3 ), silicates (Li 2 MSiO 4 ), phosphate compounds (Li 2 MP 2 O 7 ) and fluorophosphates (LiMPO 4 F) have attracted interest from researchers, of 3d metal through electron effects M n + / M (n + 1) + through the process of oxidation-reduction pair it is due to the large room to increase the open-circuit voltage, in particular, fluorine, such as LiMPO 4 F, LiMSO 4 F Studies on compounds have been actively conducted.
상기 LiMPO4F의 대표적 물질로는, 산화환원(V3 +/V4 +) 포텐셜이 약 4.2V를 나타내고, 이론 용량은 156mAh/g이며, 열적 안정성은 현재 상용되고 있는 양극재에 비해 양호하여 특성이 우수한 LiVPO4F가 있다.As a typical material of the LiMPO 4 F, the redox potential (V 3 + / V 4 + ) potential is about 4.2 V, the theoretical capacity is 156 mAh / g and the thermal stability is better than the currently used cathode materials LiVPO 4 F has excellent properties.
그런데, 불소는 쉽게 증발하거나 강하게 결합하여 깨어지지 않는 LiF 결합을 형성하기 때문에 불소 화합물은 합성하기가 용이하지 않은데, 이제까지는 주로 용매열합성법(solvothermal method) 또는 이온액상법(ionic liquid method)을 통해 불소 화합물을 합성하는 연구가 수행되어 왔으나, 이들 방법은 제조비용이 매우 높아 상용화가 어렵다는 문제점이 있다.However, since fluorine easily evaporates or binds strongly to form an unbroken LiF bond, fluorine compounds are not easy to synthesize. Up to now, fluorine has been used mainly by solvothermal method or ionic liquid method, However, these methods have a problem in that they are very difficult to commercialize because of high production cost.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 미국등록특허공보 제6,387,568B1호에는 탄소열반응(carbon thermal reaction)을 이용하여 불소 화합물을 합성하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은 탄소 산화를 이용하여 먼저 VPO4를 합성한 후, 합성된 VPO4와 LiF를 고온에서 반응시켜 LiVPO4F를 합성하는 2단계의 반응으로 합성을 수행하며, 고온 반응 후에는 불순물 상(phase)이 형성되지 않도록 급랭시키는 공정을 수행한다. 이 방법은 종래 합성법의 문제점을 상당 부분 해결할 수는 있으나, 합성이 2단계의 반응으로 이루어져 여전히 공정비용의 측면에서 개선의 여지가 있고, 무엇보다도 고순도 불소 화합물을 합성하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
As a method for solving such a problem, US Pat. No. 6,387,568B1 proposes a method of synthesizing a fluorine compound using a carbon thermal reaction. In this method, VPO 4 is synthesized first by using carbon oxidation, then synthesized by a two-step reaction of synthesizing VPO 4 and LiF at a high temperature to synthesize LiVPO 4 F, and after the high temperature reaction, phase is not formed. Although this method can solve the problems of the conventional synthesis method to a great extent, there is still room for improvement in terms of the process cost due to the synthesis of the two-step reaction, and there is a limitation in synthesizing a high purity fluorine compound.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 단일한 고상 반응을 통해 고순도의 불소 화합물을 합성할 수 있어, 리튬 이온전지의 양극재로 사용될 수 있는 불소 화합물을 저비용으로 대량생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
The present invention has been researched and developed to overcome the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a fluorine compound capable of synthesizing a fluorine compound of a high purity through a single solid phase reaction, And to provide a method capable of producing the same.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 리튬 전구체, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체 혼합물을 가열하여 하기 화학식의 불소 화합물을 제조하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fluorine compound, which comprises heating a precursor mixture comprising a lithium precursor, a metal precursor, a phosphate precursor, an organic compound containing fluorine or an ammonium compound containing fluorine, The present invention also provides a method for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery.
[화학식][Chemical Formula]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 리튬 전구체는, LiF 또는 Li2CO3 일 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the lithium precursor may be LiF or Li 2 CO 3 .
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 불소 화합물의 제조과정에서 탄소가 생성될 수 있다.In the production method of the present invention, carbon may be produced during the production of the fluorine compound.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 전구체 혼합물에는 상기 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물이, 리튬 전구체, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200% 포함될 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the precursor mixture may contain 10 to 200% of the sum of the weight of the lithium precursor, the metal precursor and the phosphate precursor in the fluorine-containing organic compound or fluorine-containing ammonium compound .
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 전구체 혼합물에는 상기 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물이, 리튬 전구체, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200% 포함될 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the precursor mixture may contain 10 to 200% of the sum of the weight of the lithium precursor, the metal precursor and the phosphate precursor in the fluorine-containing organic compound or fluorine-containing ammonium compound .
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 불소를 포함하는 유기화합물은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)일 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the fluorine-containing organic compound may be polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyfluorinated vinylidene (PVDF).
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 불소를 포함하는 암모늄 화합물은, 플루오르화암모늄(NH4F)일 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the fluorine-containing ammonium compound may be ammonium fluoride (NH 4 F).
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 전구체 혼합물의 가열온도는 500 ~ 750℃ 일 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the heating temperature of the precursor mixture may be 500 to 750 ° C.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 금속 전구체는 V2O5, Fe2O3, Fe3O4, MnO2, Mn2O3, TiO2, Ti2O3, Cr2O3, CrO3, CoO, Nb2O5, Mo2O3, Co3O4, 또는 CrO3 일 수 있다. In the method of the present invention, the metal precursor may be at least one selected from the group consisting of V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , TiO 2 , Ti 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CrO 3, may be CoO, Nb 2 O 5, Mo 2 O 3, Co 3 O 4, CrO 3 or.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 불소 화합물은 LiVPO4F, LiV0.9Mn0 .1PO4F, 또는 LiV0.9Fe0.1PO4F 일 수 있다.Further, in the production method of the present invention, the fluorine compound may be LiVPO 4 F, LiV 0 . 9 Mn 0 .1 PO 4 F, or LiV 0. 9 Fe 0.1 PO 4 F.
또한, 본 발명은 전술한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 양극재용 불소화합물과, 바인더 및 전도성 분말을 포함하는 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising a fluorine compound for a positive electrode material, a binder and a conductive powder produced by the above-described production method of the present invention.
또한, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the positive electrode.
본 발명에 의하면, 종래 LiVPO4F의 합성에 사용해 온 전구체인 LiF, V2O5 및 NH4H2PO4를 사용하되 여기에 추가로 합성될 물질의 조성에 영향을 주지 않으면서 고상 반응에서 손실되는 불소를 공급해주는 역할을 하는 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물을 전구체에 추가로 포함한 후, 한 번의 고상 반응을 통해, 고순도의 LiVPO4F를 제조할 수 있게 된다.According to the present invention, LiF, V 2 O 5, and NH 4 H 2 PO 4, which are precursors used in the synthesis of LiVPO 4 F in the prior art, are used. In addition, A high purity LiVPO 4 F can be produced through one solid phase reaction by further containing fluorine-containing organic compound or fluorine-containing ammonium compound serving as loss-providing fluorine in the precursor.
이를 통해, 우수한 특성을 갖는 불소 화합물을 저비용으로 대량생산할 수 있어, 본 발명은 불소 화합물을 포함하는 리튬 이차전지의 상용화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
As a result, fluorine compounds having excellent properties can be mass-produced at a low cost, and the present invention is expected to contribute to the commercialization of a lithium secondary battery containing a fluorine compound.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 LiVPO4F의 XRD 패턴이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조한 LiVPO4F의 XRD 패턴이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조한 LiVPO4F의 XRD 패턴이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조한 LiVPO4F의 XRD 패턴이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조한 LiVPO4F의 전기화학적 거동을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is an XRD pattern of LiVPO 4 F prepared according to Example 1 of the present invention.
2 is an XRD pattern of LiVPO 4 F prepared according to Example 2 of the present invention.
3 is an XRD pattern of LiVPO 4 F prepared according to Example 3 of the present invention.
4 is an XRD pattern of LiVPO 4 F prepared according to Example 4 of the present invention.
5 is a graph showing the results of evaluating electrochemical behavior of LiVPO 4 F prepared according to Example 2 of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.It should also be understood that the terms or words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense and that the inventors may properly define the concept of the term to best describe its invention And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.
LiMPO4F와 같은 불소 화합물을 저비용으로 대량생산이 가능한 고상 반응을 통해 합성할 경우, 전구체로 사용되는 LiF의 결합력이 커서 LiF가 잘 분해되지 않는 문제점과, LiF의 분해에 의해 생성된 F가 쉽게 증발해 버려 불소의 손실로 인해 고순도의 불소 화합물을 제조하기 어려운 문제점이 있다.When a fluorine compound such as LiMPO 4 F is synthesized through a solid phase reaction capable of mass production at a low cost, LiF is not easily decomposed due to a large binding force of LiF used as a precursor, and F generated by decomposition of LiF is easily And thus it is difficult to produce a fluorine compound of high purity due to the loss of fluorine.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구개발한 결과, LiMPO4F와 같은 불소 화합물을 합성함에 있어서, 전구체로서 LiF, 금속 전구체 및 인산염 전구체에 더하여, 합성될 물질의 조성에 영향을 미치지 않으면서 합성 과정에서 손실되는 불소를 보충해줄 수 있는 불소 소스(Flourine source)를 여분으로 추가하여 고상 반응을 수행할 경우, 단일 반응 공정을 통해서도 고순도의 불소 화합물을 얻을 수 있음을 밝혀내어, 본 발명에 이르게 되었다.As a result of research and development to solve these problems, the present inventors have found that, in the synthesis of a fluorine compound such as LiMPO 4 F, in addition to LiF, a metal precursor and a phosphate precursor as precursors, It has been found that when a solid phase reaction is carried out by adding an extra fluorine source that can compensate for the loss of fluorine in the process, a high purity fluorine compound can be obtained even by a single reaction process, leading to the present invention .
본 발명에 따른 불소 화합물 합성 방법은, LiF, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체를 가열하여 하기 화학식의 불소 화합물을 제조하는 것을 특징으로 한다.The method for synthesizing a fluorine compound according to the present invention comprises heating a precursor comprising LiF, a metal precursor, a phosphate precursor, and an organic compound containing fluorine or an ammonium compound containing fluorine to produce a fluorine compound of the following formula .
[화학식][Chemical Formula]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
상기 금속 전구체는 상기 화학식 조성물에 금속 성분을 제공하는 것으로, Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb 및 Mo를 포함하는 물질로 가열을 통해 상기 물질의 합성이 가능한 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 등이 사용될 수 있다.The metal precursor provides a metallic component to the composition of the above formula and can be any material capable of synthesizing the material through heating with a material including Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb and Mo . For example, metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides, and the like can be used.
상기 인산염 전구체는 상기 화학식 조성물에 인산염 성분을 제공하는 것으로, 가열을 통해 상기 화학식 물질의 합성이 가능한 것이면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 예를 들어 NH4H2PO4 , (NH4)2HPO4 등이 사용될 수 있다.The phosphoric acid precursor provides a phosphoric acid salt component to the composition of the formula, and any of the compounds can be used as long as the compound can be synthesized through heating. For example, NH 4 H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 Etc. may be used.
상기 불소를 포함하는 유기화합물은 탄소와 수소를 포함하는 화합물로서, 고상 반응 온도에서 쉽게 분해되어 불소를 제공하면서 분해된 나머지 물질은 합성 반응에 관여하지 않고 쉽게 제거되는 성분으로 이루어진 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 등이 사용될 수 있다.The fluorine-containing organic compound is a compound containing carbon and hydrogen. Any compound that is easily decomposed at a solid-phase reaction temperature to provide fluorine while remaining decomposed without being involved in the synthesis reaction can be used have. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyfluorinated vinylidene (PVDF), or the like can be used.
상기 불소를 포함하는 암모늄 화합물은 상기 유기화합물과 마찬가지로 고상 반응 온도에서 쉽게 분해되어 불소를 제공하면서 분해된 나머지 물질은 합성 반응에 관여하지 않고 쉽게 제거되므로, 여분의 불소 첨가 성분으로 바람직하게 사용될 수 있다.Since the fluorine-containing ammonium compound is easily decomposed at a solid-state reaction temperature to provide fluorine, the remaining fluorine-containing ammonium compound is easily removed without participating in the synthesis reaction, and thus can be preferably used as an extra fluorine-containing component .
상기 여분으로 첨가되는 유기화합물 또는 암모늄 화합물의 양은, 고순도 불소 화합물을 제조하는데 중요한 역할을 하는데, 첨가량은 LiF, Li2CO3와 같은 리튬 전구체, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200중량% 범위로 하는 것이 바람직한데, 이는 암모늄 화합물 첨가량이 10중량% 미만일 경우, 여분으로 첨가되는 불소의 양이 충분하지 않아 불순물 상이 생성될 가능성이 높고, 200중량%를 초과할 경우 제조비용이 높아지기 때문이며, 10~30중량%의 범위를 유지하는 것이 보다 바람직하다.The amount of the excess added organic compound or ammonium compound plays an important role in the production of a high purity fluorine compound. The amount of the organic compound or ammonium compound to be added is 10 to 200 parts by weight based on the weight of the lithium precursor, metal precursor and phosphate precursor such as LiF and Li 2 CO 3. If the amount of the ammonium compound to be added is less than 10% by weight, the amount of fluorine to be added is insufficient and the possibility of generating an impurity phase is high. If the amount of the ammonium compound is more than 200% by weight, , And it is more preferable to maintain the range of 10 to 30% by weight.
상기 전구체는 원료의 혼합공정, 건조공정 및 펠렛화 공정을 포함하는 전처리 공정을 통해 준비될 수 있다.The precursor may be prepared by a pretreatment process including a mixing process of a raw material, a drying process, and a pelletizing process.
상기 원료의 혼합공정은 아세톤과 같은 용매에 LiF, 금속전구체, 인산염전구체, 불소함유 유기화합물 또는 불소함유 암모늄화합물을 투입한 후, 볼밀을 이용하여 혼합할 수 있다. 상기 볼밀의 시간은 1시간 ~ 24시간 정도 수행하는 것이 바람직한데, 1시간 미만일 경우 투입된 전구체의 용해, 분쇄 또는 혼합에 충분하지 않고, 24시간을 초과할 경우 혼합 효과는 포화됨에 비해 공정시간의 연장으로 경제적으로 불리하기 때문이다. 본 발명에서 용매로는 아세톤이나 물과 같은 용매를 사용하고 있으나, 상기 전구체를 적절하게 혼합하고 후속 공정에 영향을 미치지 않는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 준비된 전구체가 볼 밀링을 수행하지 않아도 균일한 혼합물을 제조할 수 있다면 단순한 스터링(stirring) 과정을 통해서도 수행될 수 있다.In the mixing process of the raw materials, LiF, a metal precursor, a phosphate precursor, a fluorine-containing organic compound, or a fluorine-containing ammonium compound may be added to a solvent such as acetone and then mixed using a ball mill. The time of the ball mill is preferably from 1 hour to 24 hours. When the time is less than 1 hour, the ball mill is not sufficient for dissolving, crushing or mixing the precursor. If the time exceeds 24 hours, the mixing effect is saturated, This is economically disadvantageous. In the present invention, a solvent such as acetone or water is used as the solvent, but any material can be used without limitation as long as the precursor is properly mixed and does not affect the subsequent process. Also, if the prepared precursor can produce a homogeneous mixture without performing ball milling, it can also be performed by a simple stirring process.
상기 건조공정은 혼합공정을 통해 혼합된 전구체를 소정온도로 가열하여 용매를 제거하는 공정이다. 건조공정은 핫플레이트와 같은 장비를 사용하여 용매를 포함하는 혼합물을 50 ~ 100℃로 가열하는 것이 바람직한데, 이는 50℃ 미만일 경우 건조시간이 지나치게 길어지고, 100℃를 초과할 경우 물질이 반응하여 타 상이 형성될 수 있기 때문이다.The drying step is a step of removing the solvent by heating the mixed precursor through a mixing process to a predetermined temperature. In the drying process, it is preferable to use a device such as a hot plate to heat the mixture containing the solvent to 50 to 100 ° C. If the drying time is less than 50 ° C, the drying time becomes too long, This is because a phase can be formed.
상기 펠렛화 공정은 후속되는 합성 공정에서 분해되는 기체 성분이 쉽게 배출될 수 있도록 하여 합성이 용이해지도록 하기 위한 것으로, 공지의 펠렛화 장치를 사용하여 펠렛을 만든다.The pelletization process is performed so that gas components decomposed in a subsequent synthesis process can be easily discharged and synthesis is facilitated, and a known pelletization apparatus is used to make pellets.
상기 고상 반응의 가열온도는 500℃ ~ 750℃가 바람직한데, 500℃ 미만일 경우 합성이 일어나기 어렵고, 750℃를 초과할 경우 불순물 상이 생성되기 쉽기 때문이며, 저온에서는 산소의 완전한 제거가 어려워 좋은 전기화학특성을 갖는 물질의 합성하기 어려운 점을 고려할 때, 고상 반응의 가열온도는 700 ~ 750℃가 보다 바람직하다.The heating temperature for the solid-phase reaction is preferably 500 ° C to 750 ° C. When the temperature is less than 500 ° C, the synthesis is difficult to occur. When the temperature exceeds 750 ° C, an impurity phase is likely to be formed. The heating temperature of the solid phase reaction is more preferably 700 to 750 占 폚.
또한, 상기 고상 반응의 가열시간은 1 ~ 2 시간이 바람직한데, 가열시간이 1 시간 미만일 경우 합성 반응이 일어나는데 충분하지 않으며, 2 시간을 초과할 경우 경제적으로 불리할 뿐 아니라 불순물 상이 합성될 수 있기 때문이다.
The heating time of the solid-phase reaction is preferably 1 to 2 hours. If the heating time is less than 1 hour, the synthesis reaction is not sufficient. If the heating time is more than 2 hours, it is economically disadvantageous and the impurity phase can be synthesized Because.
[실시예 1][Example 1]
본 발명의 실시예 1에서는 다음과 같은 방법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 1 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized in the following manner.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상)과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)과 함께 추가적인 불소원으로 PTFE(시그마 알드리치, 입경 1㎛ 정도)를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 PTFE (Sigma Aldrich, about 1 mu m in particle diameter) was used as an additional fluorine source in the following manner.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 15중량% PTFELiF + 0.5 V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 15 wt% PTFE
(여기서, PTFE의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 15%임)(Here, the amount of PTFE is being other precursor (LiF, V 2 O 3, NH 4 H 2 PO 4) 15% by weight of an agreement)
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, 그리고 PTFE 1.4136g 이다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4 , and 1.4136 g of PTFE.
이와 같이 준비한 전구체를 아세톤 용매에 투입한 후, 약 12시간 동안 볼 밀링을 수행하여 PTFE를 용해시키고 전구체 중 응집된 분말은 해쇄하면서 균일하게 혼합된 혼합물을 제조하였다. 볼 밀링에는 직경 3.5mm 및 10mm의 지르코니아 볼을 사용하였다. The thus prepared precursor was put into an acetone solvent, followed by ball milling for about 12 hours to dissolve the PTFE, and the agglomerated powder in the precursor was disintegrated to prepare a uniformly mixed mixture. Zirconia balls having diameters of 3.5 mm and 10 mm were used for the ball milling.
볼 밀링을 통해 분말을 혼합한 후에는, 핫플레이트를 사용하여 상기 혼합물을 대기중 85℃의 온도로 건조하였고, 건조된 혼합물을 디스크형 몰드를 사용하여 펠렛(pellet)으로 만들었다.After mixing the powders through ball milling, the mixture was dried in air at a temperature of 85 ° C using a hot plate, and the dried mixture was pelletized using a disc mold.
이와 같이 제조한 펠렛을 알루미나 도가니에 장입하고 아르곤 가스 분위기 (분당 0.5mL 유량)하에서 700℃로 가열하였다. 이때 가열속도는 3.8℃/분이고 700℃에서의 가열시간은 1시간으로 하여 고상 반응이 일어나도록 하였다. 가열 후에는 상온에서 자연 냉각되도록 하였다.The thus prepared pellets were charged into an alumina crucible and heated to 700 DEG C under an argon gas atmosphere (flow rate of 0.5 mL per minute). At this time, the heating rate was 3.8 占 폚 / min and the heating time at 700 占 폚 was 1 hour so that the solid phase reaction was caused. After heating, it was allowed to cool naturally at room temperature.
이상과 같은 방법을 통해 수득한 분말을 XRD를 이용하여 분석하였으며, 도 1은 그 결과를 나타낸 것이다. 도 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 따라 수득한 분말은 LiVPO4F의 XRD 패턴을 나타내었다.
The powder obtained through the above method was analyzed using XRD, and Fig. 1 shows the result. As shown in FIG. 1, the powder obtained according to Example 1 of the present invention exhibited an XRD pattern of LiVPO 4 F.
[실시예 2][Example 2]
본 발명의 실시예 2에서는 다음과 같은 방법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 2 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized by the following method.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상) 과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)와 추가적인 불소원으로 PTFE(시그마 알드리치, 입경 1㎛ 정도)를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid-phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 As an additional fluorine source, PTFE (Sigma Aldrich, about 1 탆 in particle size) was prepared as follows.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 25중량% PTFELiF + 0.5V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 25 wt% PTFE
(여기서, PTFE의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 25%임)(Here, the amount of PTFE is being other precursor (LiF, V 2 O 3, NH 4 H 2 PO 4) 25% by weight of an agreement)
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, 그리고 PTFE 2.3560g 이다. 이후의 합성 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 LiVPO4F를 합성하였다. 즉, PTFE의 첨가량을 실시예 1에 비해 10중량% 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 수행하였다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4 , and 2.3560 g of PTFE. The subsequent synthetic process the LiVPO 4 F was prepared in the same way as in Example 1. That is, the synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of PTFE added was 10% by weight more than in Example 1.
도 2는 실시예 2에 따라 합성한 물질에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 2로부터, 실시예 2에 따라 합성한 물질도 LiVPO4F 임이 확인되었다.
Fig. 2 shows XRD analysis results of the material synthesized according to Example 2. Fig. 2, it was confirmed that the material synthesized according to Example 2 was also LiVPO 4 F.
[실시예 3][Example 3]
본 발명의 실시예 3에서는 다음과 같은 방 법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 3 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized in the following manner.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상) 과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)와 추가적인 불소원으로 NH4F(시그마 알드리치, 순도 98%)를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid-phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 NH 4 F (Sigma Aldrich, purity 98%) as an additional fluorine source was prepared as follows.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 8NH4FLiF + 0.5 V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 8 NH 4 F
(여기서, NH4F의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 약 128% 임)(Here, the addition amount of NH 4 F is about 128% of the total weight of the other precursors (LiF, V 2 O 3 , and NH 4 H 2 PO 4 )
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, 그리고 NH4F 12.094g 이다. 이후의 합성 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 LiVPO4F를 합성하였다. 즉, 추가적인 불소원을 NH4F를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 수행하였다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4 , and 12.094 g of NH 4 F. The subsequent synthetic process the LiVPO 4 F was prepared in the same way as in Example 1. That is, the synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that NH 4 F was added as an additional fluorine source.
도 3은 실시예 3에 따라 합성한 물질에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 3으로부터, 실시예 3에 따라 합성한 물질도 LiVPO4F 임이 확인되었다.
Fig. 3 shows the XRD analysis results of the material synthesized according to Example 3. Fig. From FIG. 3, it was confirmed that the material synthesized in accordance with Example 3 was also LiVPO 4 F.
[실시예 4][Example 4]
본 발명의 실시예 4에서는 다음과 같은 방법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 4 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized in the following manner.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상) 과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)와 추가적인 불소원으로 PVDF를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid-phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 PVDF as an additional fluorine source was prepared as follows.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 25중량% PVDFLiF + 0.5V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 25 wt% PVDF
(여기서, PVDF의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 25%임)(Here, the amount of the PVDF was being other precursor (LiF, V 2 O 3, NH 4 H 2 PO 4) 25% by weight of an agreement)
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, 그리고 PVDF 2.3560g 이다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4 and 2.3560 g of PVDF.
이와 같이 준비한 전구체를 아세톤 용매에 투입한 후, 약 12시간 동안 볼 밀링을 수행하여 PTFE를 용해시키고 전구체 중 응집된 분말은 해쇄하면서 균일하게 혼합된 혼합물을 제조하였다. 볼 밀링에는 직경 3.5mm 및 10mm의 지르코니아 볼을 사용하였다.The thus prepared precursor was put into an acetone solvent, followed by ball milling for about 12 hours to dissolve the PTFE, and the agglomerated powder in the precursor was disintegrated to prepare a uniformly mixed mixture. Zirconia balls having diameters of 3.5 mm and 10 mm were used for the ball milling.
볼 밀링을 통해 분말을 혼합한 후에는, 핫플레이트를 사용하여 상기 혼합물을 대기중 85℃의 온도로 건조하였고, 건조된 혼합물을 디스크형 몰드를 사용하여 펠렛(pellet)으로 만들었다.After mixing the powders through ball milling, the mixture was dried in air at a temperature of 85 ° C using a hot plate, and the dried mixture was pelletized using a disc mold.
이와 같이 제조한 펠렛을 알루미나 도가니에 장입하고 아르곤 가스 분위기 (분당 0.5mL 유량)하에서 550℃로 가열하였다. 이때 가열속도는 3.8℃/분이고 550℃에서의 가열시간은 1시간으로 하여 고상 반응이 일어나도록 하였다. 가열 후에는 상온에서 자연냉각되도록 하였다.The thus prepared pellets were charged into an alumina crucible and heated to 550 DEG C under an argon gas atmosphere (0.5 mL flow rate per minute). At this time, the heating rate was 3.8 ° C / min and the heating time at 550 ° C was 1 hour, so that the solid phase reaction was caused. After heating, it was allowed to cool naturally at room temperature.
이상과 같은 방법을 통해 수득한 분말을 XRD를 이용하여 분석하였으며, 도 4는 그 결과를 나타낸 것이다. 도 4에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 실시예 4에 따라 수득한 분말은 LiVPO4F의 XRD 패턴을 나타내었다.
The powder obtained through the above method was analyzed using XRD, and Fig. 4 shows the results. As shown in FIG. 4, the powder obtained according to Example 4 of the present invention exhibited an XRD pattern of LiVPO 4 F.
[실시예 5][Example 5]
본 발명의 실시예 5에서는 다음과 같은 방법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 5 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized in the following manner.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상)과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)과 함께 추가적인 불소원으로 PTFE(시그마 알드리치, 입경 1㎛ 정도)를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 PTFE (Sigma Aldrich, about 1 mu m in particle diameter) was used as an additional fluorine source in the following manner.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 15중량% PTFELiF + 0.5 V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 15 wt% PTFE
(여기서, PTFE의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 15%임)(Here, the amount of PTFE is being other precursor (LiF, V 2 O 3, NH 4 H 2 PO 4) 15% by weight of an agreement)
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, 그리고 PTFE 1.4136g 이다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4 , and 1.4136 g of PTFE.
이와 같이 준비한 전구체를 물 용매에 투입한 후, 약 12시간 동안 볼 밀링을 수행하여 전구체 중 응집된 분말은 해쇄하면서 균일하게 혼합된 혼합물을 제조하였다. 볼 밀링에는 직경 3.5mm 및 10mm의 지르코니아 볼을 사용하였다.The thus prepared precursor was put in a water solvent and then subjected to ball milling for about 12 hours to prepare a uniformly mixed mixture while the aggregated powder in the precursor was disintegrated. Zirconia balls having diameters of 3.5 mm and 10 mm were used for the ball milling.
볼 밀링을 통해 분말을 혼합한 후에는, 핫플레이트를 사용하여 상기 혼합물을 대기중 85℃의 온도로 건조하였고, 건조된 혼합물을 디스크형 몰드를 사용하여 펠렛(pellet)으로 만들었다.After mixing the powders through ball milling, the mixture was dried in air at a temperature of 85 ° C using a hot plate, and the dried mixture was pelletized using a disc mold.
이와 같이 제조한 펠렛을 알루미나 도가니에 장입하고 아르곤 가스 분위기 (분당 0.5mL 유량)하에서 700℃로 가열하였다. 이때 가열속도는 3.8℃/분이고 700℃에서의 가열시간은 1시간으로 하여 고상 반응이 일어나도록 하였다. 가열 후에는 상온에서 자연 냉각되도록 하였다.
The thus prepared pellets were charged into an alumina crucible and heated to 700 DEG C under an argon gas atmosphere (flow rate of 0.5 mL per minute). At this time, the heating rate was 3.8 占 폚 / min and the heating time at 700 占 폚 was 1 hour so that the solid phase reaction was caused. After heating, it was allowed to cool naturally at room temperature.
[실시예 6][Example 6]
본 발명의 실시예 6에서는 다음과 같은 방법으로 LiVPO4F를 합성하였다.In Example 6 of the present invention, LiVPO 4 F was synthesized in the following manner.
먼저 고상반응을 위한 전구체로는, LiF 분말(알파 에이사, 순도 98.5% 이상)과 V2O5 분말(시그마 알드리치, 순도 98%) 및 NH4H2PO4 (준세이, 순도 99%)과 함께 추가적인 불소원으로 PTFE(시그마 알드리치, 입경 1㎛ 정도)를 다음과 같이 준비하였다.First, as a precursor for the solid phase reaction, LiF powder (having a purity of 98.5% or more), V 2 O 5 powder (Sigma Aldrich, purity 98%) and NH 4 H 2 PO 4 PTFE (Sigma Aldrich, about 1 mu m in particle diameter) was used as an additional fluorine source in the following manner.
LiF + 0.5V2O5 + NH4H2PO4 + 15중량% PTFE + 20 wt% excess carbonLiF + 0.5 V 2 O 5 + NH 4 H 2 PO 4 + 15 wt% PTFE + 20 wt% excess carbon
(여기서, PTFE의 첨가량은 타 전구체(LiF, V2O3, NH4H2PO4) 중량 합의 15%임)(Here, the amount of PTFE is being other precursor (LiF, V 2 O 3, NH 4 H 2 PO 4) 15% by weight of an agreement)
구체적으로, 준비한 각 물질의 중량은, LiF 1.054g, V2O5 3.7118g, NH4H2PO4 4.6584g, PTFE 1.4136g 그리고 super P 2.3560g 이다.Specifically, the weight of each material prepared is 1.054 g of LiF, 3.7118 g of V 2 O 5, 4.6584 g of NH 4 H 2 PO 4, 1.4136 g of PTFE and 2.3560 g of super P.
이와 같이 준비한 전구체를 아세톤 용매에 투입한 후, 약 12시간 동안 볼 밀링을 수행하여 PTFE를 용해시키고 전구체 중 응집된 분말은 해쇄하면서 균일하게 혼합된 혼합물을 제조하였다. 볼 밀링에는 직경 3.5mm 및 10mm의 지르코니아 볼을 사용하였다.The thus prepared precursor was put into an acetone solvent, followed by ball milling for about 12 hours to dissolve the PTFE, and the agglomerated powder in the precursor was disintegrated to prepare a uniformly mixed mixture. Zirconia balls having diameters of 3.5 mm and 10 mm were used for the ball milling.
볼 밀링을 통해 분말을 혼합한 후에는, 핫플레이트를 사용하여 상기 혼합물을 대기중 85℃의 온도로 건조하였고, 건조된 혼합물을 디스크형 몰드를 사용하여 펠렛(pellet)으로 만들었다.After mixing the powders through ball milling, the mixture was dried in air at a temperature of 85 ° C using a hot plate, and the dried mixture was pelletized using a disc mold.
이와 같이 제조한 펠렛을 알루미나 도가니에 장입하고 아르곤 가스 분위기 (분당 0.5mL 유량)하에서 700℃로 가열하였다. 이때 가열속도는 3.8℃/분이고 700℃에서의 가열시간은 1시간으로 하여 고상 반응이 일어나도록 하였다. 가열 후에는 상온에서 자연 냉각되도록 하였다.The thus prepared pellets were charged into an alumina crucible and heated to 700 DEG C under an argon gas atmosphere (flow rate of 0.5 mL per minute). At this time, the heating rate was 3.8 占 폚 / min and the heating time at 700 占 폚 was 1 hour so that the solid phase reaction was caused. After heating, it was allowed to cool naturally at room temperature.
이 방법을 이용할 경우 전극을 제조할 때 추가적인 탄소를 따로 넣지 않는다.
When using this method, no additional carbon is added to the electrode when making the electrode.
충방전 특성 평가 결과Charging / discharging characteristics evaluation result
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 LiVPO4F의 충,방전 특성을 평가한 결과를 나타낸 것이다.5 shows the results of evaluating charge and discharge characteristics of LiVPO 4 F prepared according to Example 1 of the present invention.
전기화학적 거동을 평가하기 위해, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 LiVPO4F 물질을 사용하여 전극(electrode)을 만들어 전기화학시험을 실시하였다.In order to evaluate the electrochemical behavior, an electrode was formed using the LiVPO 4 F material prepared according to Example 1 of the present invention to conduct an electrochemical test.
본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 활물질 LiVPO4F 80중량%, 탄소 분말로 상품명 super P 15중량% 그리고 바인더로 PTFE 5중량%를 막자사발에 넣고 20 ~ 30분 동안 잘 혼합하고, 밀대로 미는 과정을 반복한 후에 8mm 펀치로 찍어내어 2 ~ 5mg의 양극을 만들었으며, 이 과정은 아르곤 분위기의 글로브 박스에서 실시하였다.80 wt% of active material LiVPO 4 F prepared according to Example 1 of the present invention, 15 wt% of super P as a carbon powder and 5 wt% of PTFE as a binder were put into a mortar and mixed well for 20 to 30 minutes, After repeating the pushing process, a 2 to 5 mg anode was prepared by punching with 8 mm punch, which was performed in an argon atmosphere glove box.
이와 같이 제조한 양극을 사용하여 셀 조립을 하였는데, 셀 조립 시 세퍼레이터는 wellcos 2400를 약 13mm로 잘라 사용하였으며, 전해질은 EC/DMC(1:1중량비) 유기용매 중 1M LiPF6를 사용하였고, 음극은 리튬메탈을 사용하였다.The cell was assembled by using the anode thus prepared. In the cell assembly, the wellcos 2400 was cut to about 13 mm. The electrolyte was 1M LiPF 6 in an organic solvent of EC / DMC (1: 1 weight ratio) Lithium metal was used.
이와 같이 제조한 셀의 전기화학적 거동은 상온에서 측정되었다. 측정장비는 maccor series 4000을 이용하였고, 측정 시에는 3V부터 4.5V까지 충전부터 시작하였으며 전류는 C/5 rate 크기를 가하여 측정하였다. 그 결과, 도 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 활물질을 이용한 전지는 이론용량의 80% 정도의 퍼포먼스를 나타내었다.
The electrochemical behavior of the thus prepared cell was measured at room temperature. The measurement equipment was a maccor series 4000, and the measurement was started from 3V to 4.5V and the current was measured by adding the C / 5 rate size. As a result, as shown in FIG. 5, the battery using the active material prepared according to Example 1 of the present invention exhibited a performance of about 80% of the theoretical capacity.
Claims (14)
상기 고상 합성 반응은, 리튬 전구체, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체 혼합물을 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.
[화학식]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)A process for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery, which produces a compound represented by the following formula through one solid phase synthesis reaction,
Characterized in that the solid-phase synthesis reaction is performed by heating a precursor mixture comprising at least one selected from the group consisting of a lithium precursor, a metal precursor, a phosphate precursor, and an organic compound containing fluorine or an ammonium compound containing fluorine. (Method for producing fluorine compound for cathode material).
[Chemical Formula]
LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
상기 고상 합성 반응은, LiF, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체 혼합물을 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.
[화학식]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)A process for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery, which produces a compound represented by the following formula through one solid phase synthesis reaction,
Wherein the solid phase synthesis reaction is carried out by heating a precursor mixture comprising at least one selected from LiF, a metal precursor, a phosphate precursor and an organic compound containing fluorine or an ammonium compound containing fluorine. A method for producing a fluorine compound.
[Chemical Formula]
LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
상기 고상 합성 반응은, Li2CO3, 금속 전구체, 인산염 전구체 및 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 전구체 혼합물을 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.
[화학식]
LiMxPO4Fy (여기서, 0〈x≤1, 0〈y≤1, M은 Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb, Mo 중에서 선택된 1종 이상임)A process for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery, which produces a compound represented by the following formula through one solid phase synthesis reaction,
Wherein the solid-phase synthesis reaction is performed by heating a precursor mixture comprising at least one selected from Li 2 CO 3 , a metal precursor, a phosphate precursor, an organic compound containing fluorine, and an ammonium compound containing fluorine. Of the fluorine compound for a cathode material.
[Chemical Formula]
LiM x PO 4 F y wherein 0 <x? 1, 0 <y? 1, and M is at least one selected from Mn, V, Cr, Ti, Fe, Co, Ni, Nb,
상기 불소 화합물의 제조과정에서 탄소가 생성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein carbon is produced during the production of the fluorine compound.
상기 전구체 혼합물에는 상기 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물이, 리튬 전구체, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200% 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the fluorine-containing organic compound or the fluorine-containing ammonium compound is contained in the precursor mixture in an amount of 10 to 200% based on the total weight of the lithium precursor, the metal precursor, and the phosphate precursor. ≪ / RTI >
상기 전구체 혼합물에는 상기 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물이, LiF, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200% 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the fluorine-containing organic compound or fluorine-containing ammonium compound is contained in the precursor mixture in an amount of 10 to 200% based on the total weight of LiF, the metal precursor, and the phosphate precursor. ≪ / RTI >
상기 전구체 혼합물에는 상기 불소를 포함하는 유기화합물 또는 불소를 포함하는 암모늄 화합물이, Li2CO3, 금속 전구체 및 인산염 전구체의 중량 합에 대해 10~200% 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the precursor mixture contains the fluorine-containing organic compound or the fluorine-containing ammonium compound in an amount of 10 to 200% based on the total weight of Li 2 CO 3 , the metal precursor and the phosphate precursor. A method for producing a fluorine compound for recycling.
상기 불소를 포함하는 유기화합물은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the fluorine-containing organic compound is polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyfluorinated vinylidene (PVDF). 2. A method for producing a fluorine compound for a cathode material for a lithium secondary battery,
상기 불소를 포함하는 암모늄 화합물은, 플루오르화암모늄(NH4F)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the fluorine-containing ammonium compound is ammonium fluoride (NH 4 F). The method for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery according to claim 1 , wherein the fluorine-containing ammonium compound is ammonium fluoride (NH 4 F).
상기 전구체 혼합물의 가열온도는 500 ~ 750℃인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the precursor mixture has a heating temperature of 500 to 750 DEG C. 5. The method for producing a fluorine compound for a cathode material of a lithium secondary battery according to claim 1,
상기 금속 전구체는 V2O5 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The metal precursor may include V 2 O 5 And the amount of the fluorine compound to be used for producing the fluorine compound for the cathode material of the lithium secondary battery is less than the amount of the fluorine compound.
상기 불소 화합물은 LiVPO4F, LiV0.9Mn0 .1PO4F, 또는 LiV0.9Fe0 .1PO4F 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 양극재용 불소 화합물의 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fluorine compound is LiVPO 4 F, LiV 0 . 9 Mn 0 .1 PO 4 F, or LiV 0. 9 Fe 0 .1 PO 4 F The method of producing a positive electrode of a lithium secondary battery re-dissolve the fluorine compound, characterized in that.
A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 13.
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Electrochemical and Solid-State Letters, 2010, 13(4), A43-A47. * |
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