양이온 교환 반응을 이용하여 제조된 양극 활물질, 및 그 제조 방법
Cathode material fabricated by cation exchange reaction, and method of fabricating of the same
특허 요약
양극 활물질 전구체의 제조 방법이 제공된다. 상기 양극 활물질 전구체의 제조 방법은, 제1 금속을 포함하는 베이스 양극 활물질 전구체를 준비하는 단계, 상기 베이스 양극 활물질 전구체의 일 영역의 결정 구조를 변경시키는 단계, 및 결정 구조가 변경된 상기 베이스 양극 활물질 전구체에 제2 금속을 포함하는 양이온 교환 용액을 제공하고 환류 열처리하여 상기 제1 금속의 일부가 상기 제2 금속으로 교환된 상기 양극 활물질 전구체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

제1 금속을 포함하는 베이스 양극 활물질 전구체를 준비하는 단계;상기 베이스 양극 활물질 전구체의 일 영역의 결정 구조를 변경시키는 단계; 및결정 구조가 변경된 상기 베이스 양극 활물질 전구체에 제2 금속을 포함하는 양이온 교환 용액을 제공하고 환류 열처리하여, 상기 제1 금속의 일부가 상기 제2 금속으로 교환된 양극 활물질 전구체를 제조하는 단계를 포함하되,상기 환류 열처리 공정에서, 환류 열처리 시간에 따라, 상기 제1 금속의 일부가 상기 제2 금속으로 교환되는 비율이 제어되는 것을 포함하는 양극 활물질 전구체의 제조 방법.

2

제1 항에 있어서,상기 환류 열처리 시간이 증가함에 따라, 상기 제1 금속의 일부가 상기 제2 금속으로 교환되는 비율이 증가되는 것을 포함하는 양극 활물질 전구체의 제조 방법.

3

제1 항에 있어서,상기 베이스 양극 활물질 전구체의 일 영역은 표면을 포함하고,상기 베이스 양극 활물질 전구체의 표면의 결정 구조가, 공침 반응에 의해 변경되는 것을 포함하는 양극 활물질 전구체의 제조 방법.

4

제3 항에 있어서,상기 베이스 양극 활물질 전구체의 결정 구조는 베타(β) 층상 구조인 것을 포함하고,상기 공침 반응에 의해, 상기 베이스 양극 활물질 전구체의 표면의 결정 구조가, 베타(β) 층상 구조에서 알파(α) 층상 구조로 변경되는 것을 포함하는 양극 활물질 전구체의 제조 방법.

5

제1 금속; 및상기 제1 금속과 다른 제2 금속을 포함하되,상기 제1 금속은, 니켈을 포함하고,상기 제2 금속은, 코발트, 망간, 철, 구리, 또는 아연 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고,결정 구조가 층상 구조(layered structure)인 것을 포함하고,내부의 일 영역의 결정 구조의 층 사이의 간격이, 외부의 일 영역의 결정 구조의 층 사이의 간격보다 좁은 것을 포함하는 양극 활물질 전구체.

6

제5 항에 있어서,상기 내부의 일 영역의 결정 구조는 베타(β) 층상 구조인 것을 포함하고,상기 외부의 일 영역의 결정 구조는 알파(α) 층상 구조인 것을 포함하는 양극 활물질 전구체.

7

제6 항에 있어서,상기 내부의 일 영역은, 상기 제1 금속을 포함하고,상기 외부의 일 영역은, 상기 제2 금속을 포함하는 양극 활물질 전구체.

8

제5 항에 따른 양극 활물질 전구체를 준비하는 단계; 및상기 양극 활물질 전구체 및 리튬 염을 혼합하고 소성하여, 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함하되,상기 양극 활물질 전구체의 외부의 일 영역의 결정 구조에 의해, 상기 양극 활물질 전구체 및 상기 리튬 염을 혼합하고 소성 시, 상기 양극 활물질 내에 보이드(void)의 개수가 감소되는 것을 포함하는 양극 활물질의 제조 방법.

9

복수의 1차 입자; 및복수의 상기 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함하되,상기 1차 입자는, 제1 금속, 제2 금속, 리튬, 및 산소를 포함하고,상기 제1 금속의 농도는 상기 1차 입자의 외부보다 내부가 높은 것을 포함하고,상기 제2 금속의 농도가 상기 1차 입자의 내부보다 외부가 높은 것을 포함하고,상기 제1 금속은, 니켈을 포함하고,상기 제2 금속은, 코발트, 망간, 철, 구리, 또는 아연 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 양극 활물질.

10

제9 항에 있어서,상기 양극 활물질 입자 전체에서, 상기 제1 금속의 농도는, 상기 제2 금속의 농도보다 높은 것을 포함하는 양극 활물질.

11

제9 항에 있어서,상기 1차 입자는, 상기 2차 입자의 중심에서 상기 2차 입자의 표면으로 연장하는 로드(rod) 형태인 것을 포함하는 양극 활물질.

12

제9 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극 전극;상기 양극 전극 상의 음극 전극; 및상기 양극 전극 및 상기 음극 전극 사이의 전해질을 포함하는, 리튬 이차 전지.