KR101438683B1 - Fabricating method of lithium-iron-metal-phosphate-carbon composite nanofiber cathode active material and cathode active material fabricated by the method - Google Patents

Fabricating method of lithium-iron-metal-phosphate-carbon composite nanofiber cathode active material and cathode active material fabricated by the method Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기방사법을 이용하여 표면적이 넓은 나노섬유 형태의 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 양극활물질을 제조하는 방법에 관한 것으로서, LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식에 맞추어 화학적 양론비로 정량된 원료물질과 킬레이트제를 용매에 혼합하여 점성용액을 제조하는 제1단계; 상기 점성용액을 전기 방사하여 나노섬유 전구체를 제조하는 제2단계; 상기 나노섬유 전구체를 건조하는 제3단계; 및 상기 건조된 나노섬유 전구체를 소성하는 제4단계를 포함한다.
본 발명은, 전기방사법을 이용하여 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식을 갖는 나노섬유를 제조함으로써, 소성과정에서도 나노섬유 형태를 유지하여 표면적이 매우 넓은 리튬이온 2차전지용 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질을 제조할 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a method of producing a nanofiber lithium-iron-metal oxide-carbon composite cathode active material having a large surface area by using electrospinning, wherein LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, A first step of preparing a viscous solution by mixing a raw material and a chelating agent, which are quantitatively determined according to a chemical formula, according to a composition formula of M, Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti or Zr in a solvent; A second step of electrospinning the viscous solution to produce a nanofiber precursor; A third step of drying the nanofiber precursor; And a fourth step of baking the dried nanofiber precursor.
The present invention relates to a method of manufacturing a nanofiber having a composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr) Thereby, it is possible to manufacture a lithium-iron-metal oxide-carbon composite nano fiber cathode active material for a lithium ion secondary battery having a very large surface area while maintaining the nanofiber form in the firing process.

Description

전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 양극활물질 {FABRICATING METHOD OF LITHIUM-IRON-METAL-PHOSPHATE-CARBON COMPOSITE NANOFIBER CATHODE ACTIVE MATERIAL AND CATHODE ACTIVE MATERIAL FABRICATED BY THE METHOD}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a lithium-iron-metal composite oxide nanocomposite active material, FABRICATED BY THE METHOD}

본 발명은 나노 구조를 갖는 리튬이온 2차전지용 양극활물질 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 고압 방사 장치를 사용하여 전기 방사법으로 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합체를 나노 섬유 형태로 제어함으로써, 섬유의 길이와 직경이 균일하고 표면형태가 안정된 양극활물질용 복합 산화물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a lithium ion secondary battery having a nanostructure and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a lithium-iron-metal oxide-carbon composite controlled by nanofiber using electrospinning To a method for producing a composite oxide for a cathode active material having uniform fiber length and diameter and stable surface morphology.

일반적으로 전지는 1회용으로 사용하는 1차전지와 재충전하여 사용할 수 있는 2차전지로 나눌 수 있다. 최근 전자기기의 소형화 경향이 휴대전화, 노트북(PC), 휴대용 개인 정보 단말기(PDA) 등으로 점점 다양해지면서, 2차전지 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 나아가 전기 자동차(EV)나 하이브리드 자동차(HEV)가 실용화되면서, 용량과 출력이 높고 안정성이 뛰어난 2차전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Generally, a battery can be divided into a primary battery used for one time use and a secondary battery which can be recharged. 2. Description of the Related Art [0002] As electronic devices have become more compact in recent years, such as mobile phones, notebook computers (PCs), and personal digital assistants (PDAs), interest in rechargeable battery technology is increasing. Further, as electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs) are put into practical use, researches on secondary batteries having high capacity and high output and high stability have been actively conducted.

2차전지는 양극, 음극, 전해액 등으로 구성되어 있는데, 여러 소재의 비용 중에 양극의 비용이 차지하는 비율이 가장 높다. 리튬이온 2차전지의 양극재료는 일반적으로 충방전시 높은 에너지밀도를 가지는 동시에 가역 리튬이온의 층간 삽입, 탈리에 의해 구조가 파괴되지 않아야 하며, 전기전도도가 높고 전해질로 사용되는 유기용매에 대한 화학적 안정성이 높아야 한다. 나아가 제조비용이 낮고, 환경오염 문제가 최소가 되는 물질인 것이 바람직하다.The secondary battery is composed of a cathode, a cathode, and an electrolyte. The cost of the anode is the highest in the cost of various materials. The cathode material of a lithium ion secondary battery generally has a high energy density at the time of charging and discharging and at the same time the structure should not be destroyed by intercalation or deintercalation of reversible lithium ions and the electrical conductivity is high and the chemical Stability should be high. Further, it is preferable that the material is low in manufacturing cost and minimizes environmental pollution problem.

상기한 특성을 나타내는 리튬화합물질로는 리튬이온의 삽입과 탈리가 가능한 층상 화합물인 LiNiO2, LiCoO2, LiMn2O4 등이 있다.Examples of the lithium compound that exhibits the above characteristics include LiNiO 2 , LiCoO 2 , and LiMn 2 O 4 , which are layered compounds capable of intercalating and deintercalating lithium ions.

LiNiO2는 전기용량은 높으나, 충방전시의 사이클 특성과 안정성 등에 문제가 있어 실용화되지못하고 있다. LiCoO2는 용량이 클 뿐만 아니라 수명(cycle life)과 고율특성(rate capability)이 우수하고 합성이 쉽다는 장점을 가지고 있지만, 코발트를 함유하여 가격이 높고 인체에 유해하며 고온에서 열적으로 불안정한 등의 단점을 가지고 있다. LiCoO2의 물리적 단점을 보완하기 위하여 층상의 결정구조를 가지는 니켈-코발트-망간 복합금속산화물에 대한 연구가 진행되었으나, 코발트에 의한 비용 문제와 유해성이 여전히 문제가 되고 있다.LiNiO 2 has a high electric capacity, but has problems such as cycle characteristics and stability at the time of charging and discharging, and has not been practically used. LiCoO 2 has the advantages of not only a large capacity but also excellent cycle life and rate capability and easy synthesis. However, LiCoO 2 is expensive because it contains cobalt and is harmful to human body and thermally unstable at high temperature. It has disadvantages. In order to overcome the physical disadvantages of LiCoO 2 , studies have been made on nickel-cobalt-manganese composite metal oxides having a layered crystal structure, but cost problems and harmfulness due to cobalt still remain as a problem.

최근에는 Thackeray 등에 의해서 발표된 Li2MnO3-LiMxO2 (여기서 M = Ni, Fe, Mn, Cr 등의 금속) 물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 Li2MnO3-LiMxO2 계열의 양극활물질은 고용량을 가지는 점 이외에는 열적 안정성과 수명특성 등의 모든 부분에서 기존의 양극활물질에 비하여 문제점을 가지고 있다.Recently, studies on Li 2 MnO 3 -LiM x O 2 (here, metals such as M, Ni, Fe, Mn, Cr) published by Thackeray et al. However, the Li 2 MnO 3 -LiM x O 2 -based cathode active material has problems in terms of thermal stability and lifetime characteristics in comparison with conventional cathode active materials, except that it has a high capacity.

리튬이온 2차전지의 새로운 양극활물질로서, 올리빈 구조를 가지는 LiFePO4 계열의 물질에 대한 관심도 높아지고 있다. LiFePO4 는 상용화된 양극활물질에 비해 비교적 높은 이론 용량(170mAh/g)과 친환경적 특성을 가지고, 가격이 저렴하면서도 안정성이 매우 높아서 HEV 혹은 EV용 소재로서 연구개발이 진행되고 있다. 그러나 올리빈계열의 물질은 작동 전압이 낮고, 이온 및 이온 전도도가 기존 물질에 비해 매우 느리기 때문에 입자의 나노화가 필요하다.As a new cathode active material for a lithium ion secondary battery, attention has also been paid to a LiFePO 4 -based material having an olivine structure. LiFePO 4 has a relatively high theoretical capacity (170 mAh / g) and environmental friendliness compared with commercialized cathode active materials, and its price is low and its stability is very high, and research and development is proceeding as a material for HEV or EV. However, olivine-based materials require nano-particleization because they have low operating voltage and ion and ion conductivity are much slower than conventional materials.

리튬이온 2차전지의 양극활물질로 사용하기 위한 복합금속산화물을 제조하는 방법은 고상법과 공침법이 일반적이다.Solid-state and coprecipitation methods are generally used as a method for producing a composite metal oxide for use as a cathode active material of a lithium ion secondary battery.

고상법은 혼합 시에 불순물의 유입이 많아서 균일한 조성을 얻기 어렵고, 제조단계에서 고온이 필요하며, 제조시간이 긴 단점이 있다.The solid phase method has a disadvantage in that it is difficult to obtain a uniform composition due to a large influx of impurities at the time of mixing, a high temperature is required in the manufacturing step, and a long manufacturing time.

공침법은 Ni, Co, Mn을 포함하는 수용액에 공침제인 수산화나트륨과 착염제로인 킬레이트제를 사용하여 동시에 침전시키는 방법으로 얻어진 전구체를 리튬(Li)염과 혼합한 뒤 소성하여 활물질을 얻는 방법이며, 고상법에 비하여 균일한 조성의 물질을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 활물질의 입자크기가 전구체의 입자크기에 영향을 받으며, 합성 과정의 공정변수가 매우 많고 과정이 복잡하기 때문에 최적화 과정에 많은 노력과 시간이 필요하다는 문제점이 있다.The coprecipitation method is a method in which a precursor obtained by a simultaneous precipitation using an aqueous solution containing Ni, Co and Mn as a co-precipitating agent and a chelating agent as a complexing agent is mixed with a lithium salt and then calcined to obtain an active material However, since the particle size of the active material is influenced by the particle size of the precursor, and because the process parameters of the synthesis process are very large and the process is complicated, a lot of effort is required in the optimization process And time is required.

한국 등록특허 제10-1106269호Korean Patent No. 10-1106269

"Li2MnO3-stabilized LiMO2 (M = Mn, Ni, Co) electrodes for lithium-ion batteries"- Michael M. Thackeray, Sun-Ho Kang, Christopher S. Johnson, John T. Vaughey, Roy Benedek and S. A. Hackney, Journal of Materials Chemistry, Issue 30, 2007, 17, 3112-3125"Li2MnO3-stabilized LiMO2 (M = Mn, Ni, Co) electrodes for lithium-ion batteries" - Michael M. Thackeray, Sun-Ho Kang, Christopher S. Johnson, John T. Vaughey, Roy Benedek and SA Hackney, Materials Chemistry, Issue 30, 2007, 17, 3112-3125

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 전기방사법을 이용하여 표면적이 넓은 나노섬유 형태의 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 양극활물질을 제조하는 방법과 이 방법으로 제조되어 전기적 특성이 향상된 양극활물질을 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a nanofiber lithium-iron-metal oxide-carbon composite cathode active material having a large surface area using an electrospinning method, And an object of the present invention is to provide the improved cathode active material.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법은, LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식에 맞추어 화학적 양론비로 정량된 원료물질과 킬레이트제를 용매에 혼합하여 점성용액을 제조하는 제1단계; 상기 점성용액을 전기 방사하여 나노섬유 전구체를 제조하는 제2단계; 상기 나노섬유 전구체를 건조하는 제3단계; 및 상기 건조된 나노섬유 전구체를 소성하는 제4단계를 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a lithium-iron-metal oxide-carbon composite nano-fiber cathode active material, comprising the steps of: LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = A first step of preparing a viscous solution by mixing a raw material and a chelating agent, which are quantitatively determined according to a chemical formula, according to a composition formula of Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr in a solvent; A second step of electrospinning the viscous solution to produce a nanofiber precursor; A third step of drying the nanofiber precursor; And a fourth step of baking the dried nanofiber precursor.

전기방사는 기본적으로 고분자 산업에 응용되고 있는 기술로서, 효과적으로 서브마이크로미터(submicrometer)에서 나노미터(nanometer)단위까지의 직경을 갖는 섬유를 형성할 수 있는 방법이다. 따라서 고상법이나 공침법에 비하여 균일한 나노구조의 물질을 합성할 수 있을 것으로 기대되었으나, 합성 조건과 합성 후의 열처리과정에서도 균일한 미세구조를 유지하도록 하는 문제를 해결하지 못하여 2차전지용 양극소재를 합성하는 용도로 사용되지 못하였다.Electrospinning is a technique that is basically applied to the polymer industry and is a method that can effectively form fibers having diameters ranging from a submicrometer to a nanometer unit. Therefore, it was expected that a uniform nanostructure material could be synthesized as compared with the solid phase method or coprecipitation method. However, since the problem of maintaining a uniform microstructure in a synthesis condition and a post-synthesis heat treatment can not be solved, It was not used for synthesis.

본 발명에서 킬레이트제는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidine, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate, PVAc), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리3-4에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT) 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 제1단계에서 제조된 점성용액의 점도가 0.1~1.5Pa·s 범위인 것이 좋다.In the present invention, the chelating agent may be selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidine (PVP), polyvinylacetate (PVAc), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene (PE), polypropylene Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT). It is preferable that the viscosity of the viscous solution prepared in the first step is in the range of 0.1 to 1.5 Pa · s .

본 발명은 전기방사를 이용하기 때문에 원료물질을 혼합하여 점성용액을 제조하여야 한다. 따라서 본 발명은 고분자 물질을 킬레이트제로 사용하여 점도를 조절하며, 나노 단위의 섬유를 전기방사하기에 적합한 점도인 0.1~1.5Pa·s 범위가 되도록 킬레이트제의 양을 조절한다. Since the present invention uses electrospinning, a viscous solution must be prepared by mixing raw materials. Therefore, the present invention controls the viscosity by using a polymer material as a chelating agent, and adjusts the amount of the chelating agent to be in the range of 0.1 to 1.5 Pa · s, which is a viscosity suitable for electrospinning nano-unit fibers.

나아가 본 발명의 킬레이트제는 유기 고분자 물질로서, 소성과정에서 탄소를 공급하여 나노섬유 표면에 탄소층이 코팅된 구조를 형성할 수 있게 한다.Further, the chelating agent of the present invention is an organic high molecular material, which enables the formation of a structure in which a carbon layer is coated on the surface of nanofibers by supplying carbon during firing.

본 발명에서 사용된 원료물질은 조성식을 만족하도록 Li염, Fe염, 첨가되는 금속(M)의 염 및 인산염을 이용할 수 있으며, 대표적으로 질산리튬(LiNO3), 질산망간 4수화물(MnNO4·4H2O), 질산철 9수화물(FeNO4·9H2O), 인산암모늄(NH4H2PO4)을 이용할 수 있다.The raw material used in the present invention may be a Li salt, a Fe salt, a salt of a metal (M) to be added and a phosphate, and may be exemplified by lithium nitrate (LiNO 3 ), manganese nitrate tetrahydrate (MnNO 4 4H 2 O), iron nitrate tetrahydrate (FeNO 4 .9H 2 O), and ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ).

그리고 용매로는 증류수와 산 및 알코올을 혼합한 복합용매를 사용하는 것이 좋으며, 특히 증류수와 질산 및 메탄올을 혼합한 복합용매를 사용하는 것이 바람직하다.As the solvent, it is preferable to use a complex solvent in which distilled water, an acid and an alcohol are mixed. Especially, a complex solvent in which distilled water, nitric acid and methanol are mixed is preferably used.

제2단계에서 전기방사가 10~30kV의 전압 범위와 5~20cm의 TCD(tip-to-collector distance) 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나는 경우에 나노섬유가 형성되기 어려우며, 형성된 나노섬유도 소성과정에서 파괴되는 문제가 있다.In the second step, the electrospinning is preferably carried out in a voltage range of 10 to 30 kV and a tip-to-collector distance (TCD) of 5 to 20 cm. If it is outside this range, it is difficult to form nanofibers, and the formed nanofibers are also destroyed during the firing process.

제3단계는 진공분위기 또는 대기압 상태에서 수행될 수 있으며, 100℃ 이상의 온도로 8시간 이상 수행되어야 제2단계에서 제조된 나노섬유 전구체에 포함된 불순물과 유기물이 충분히 제거되어 원하는 물성의 양극활물질을 제조할 수 있다.The third step may be carried out in a vacuum atmosphere or an atmospheric pressure state, and it is required to be performed at a temperature of 100 ° C or more for 8 hours or more to sufficiently remove impurities and organic substances contained in the nanofiber precursor produced in the second step, Can be manufactured.

제4단계는 450~550℃의 범위에서 수행되는 1차 열처리와 600~900℃의 범위에서 수행되는 2차 열처리로 구성되는 것이 바람직하며, 이로부터 나노섬유 전구체가 나노섬유 형태를 유지하면서 해당 조성식의 물질로 상을 형성함과 동시에 표면에 탄소층이 코팅된 나노섬유 구조를 가질 수 있다.The fourth step is preferably composed of a first heat treatment performed in a range of 450 to 550 ° C and a second heat treatment performed in a range of 600 to 900 ° C. From this, it is preferable that the nanofiber precursor maintains the nanofiber form, And a nanofiber structure in which a carbon layer is coated on the surface.

제4단계는 아르곤이나 질소와 같은 불활성 기체 분위기나 산소 분위기 또는 불활성 기체와 산소가 혼합된 분위기에서 수행될 수 있다.The fourth step may be performed in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen, an oxygen atmosphere, or an atmosphere in which an inert gas and oxygen are mixed.

본 발명의 다른 형태에 의한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질은 상기한 방법으로 제조되어, 조성식이 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)인 나노섬유의 표면이 탄소층으로 코팅된 구조이며, 상기 탄소층의 탄소는 킬레이트제에서 공급된 것을 특징으로 한다.The lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material according to another embodiment of the present invention is produced by the above-described method and has a composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr) is coated with a carbon layer, and the carbon of the carbon layer is supplied from a chelating agent.

본 발명의 양극활물질은 평균 직경이 50~800nm 범위로 표면적이 매우 넓으며, 표면에 코팅된 탄소층의 두께가 전체 직경의 50% 이하인 것이 바람직하다. 탄소층의 두께가 너무 넓으면 리튬이온 2차전지의 양극활물질로 작동하지 못한다.The cathode active material of the present invention has an average diameter in the range of 50 to 800 nm and has a very large surface area, and the thickness of the carbon layer coated on the surface is preferably 50% or less of the total diameter. If the thickness of the carbon layer is too wide, it can not function as a cathode active material of the lithium ion secondary battery.

본 발명의 양극활물질은 1 내지 3축 중에 하나의 형태일 수 있으며, 소성과정에서 수축하여 나노섬유의 내부가 빈 중공 형상일 수 있다.The cathode active material of the present invention may be one of 1 to 3 axes and may be hollow in the inside of the nanofiber by shrinking in the firing process.

본 발명의 또 다른 형태에 의한 리튬이온 2차전지의 제조방법은, 양극판과 음극판 및 전해액을 포함하여 구성되는 리튬이온 2차전지의 제조방법으로서, 상기한 방법으로 양극활물질을 제조하는 단계; 및 상기 양극활물질을 집전체에 도포하여 양극판을 제조하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte, the method comprising the steps of: preparing a positive electrode active material; And applying the positive electrode active material to a current collector to produce a positive electrode plate.

리튬이온 2차전지는 크게 양극판과 음극판 및 전해액을 포함하여 구성되며, 이중 양극판을 제조하는 과정에서 상기한 방법으로 양극활물질을 제조하고 이를 집전체에 도포하여 양극판을 제조하는 과정을 포함하여 제조할 수 있다. 리튬이온 2차전지의 다른 구성과 그 제조단계는 특별히 제한되지 않으며, 알려진 모든 구성과 제조단계를 적용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
The lithium ion secondary battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate and an electrolytic solution. In the process of manufacturing the positive electrode plate, the positive electrode active material is manufactured by the above-described method and then applied to the collector to manufacture a positive electrode plate. have. Other configurations of the lithium ion secondary battery and the manufacturing steps thereof are not particularly limited, and all known configurations and manufacturing steps are applicable, so a detailed description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 전기방사법을 이용하여 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식을 갖는 나노섬유를 제조함으로써, 소성과정에서도 나노섬유 형태를 유지하여 표면적이 매우 넓은 리튬이온 2차전지용 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질을 제조할 수 있는 효과가 있다.In the present invention constructed as described above, the composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr) It is possible to produce lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material for a lithium ion secondary battery having a very large surface area while maintaining the nanofiber form in the firing process.

또한, 본 발명은 유기 고분자 물질을 킬레이트제로 이용함으로써, 전기방사를 위한 점도 조절제와 소성단계에서 탄소 공급원으로 동시에 작용하는 효과가 있다.Further, the present invention has an effect of simultaneously acting as a carbon source in the baking step and a viscosity adjusting agent for electrospinning by using an organic polymer material as a chelating agent.

본 발명의 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질은, 철과 치환되는 금속의 첨가량에 무관하게 올리빈구조를 유지하면서, 50~800nm 범위로 표면적이 매우 넓고, 표면에 전체 직경의 50% 이하의 두께를 가지는 탄소층의 코팅되어, 올리빈계열 물질의 단점인 낮은 작동 전압과 느린 이온 전도도 문제를 해결한 리튬이온 2차전지용 양극활물질을 제공하는 효과가 있다.The lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material of the present invention has an extremely large surface area in the range of 50 to 800 nm while maintaining an olivine structure irrespective of the amount of iron and metal to be substituted, A carbon layer having a thickness of 50% or less of the thickness of the cathode active material layer is coated to solve the problems of low operating voltage and slow ion conductivity, which are disadvantages of olivine-based materials.

도 1은 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 X-선 회절분석 결과이다.
도 2 내지 4는 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 전계방사형 주자전자현미경(FE-SEM)사진이다.
도 5는 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대하여 푸리에 변환 적외선 분광(FT-IR)을 수행한 결과이다.
도 6 내지 도 8은 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 EDS 분석결과이다.
FIG. 1 is a result of X-ray diffraction analysis of the cathode active material prepared according to this embodiment.
FIGS. 2 to 4 are field scanning electron microscope (FE-SEM) photographs of the cathode active material prepared according to this embodiment.
FIG. 5 is a result of performing Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) on the cathode active material manufactured according to the present embodiment.
6 to 8 show the results of EDS analysis of the cathode active material prepared according to this embodiment.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명의 양극활물질 제조방법은, 우선 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식에 맞추어 화학적 양론비로 정량된 원료물질과 킬레이트제를 용매에 혼합하여 점성용액을 제조한다. (제1단계)The method for producing a positive electrode active material according to the present invention is characterized in that at first a positive stoichiometric ratio is selected in accordance with the composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr) The viscous solution is prepared by mixing the quantified raw material and the chelating agent in a solvent. (First step)

제1단계는 전기방사를 적용할 수 있도록 원료물질과 킬레이트제를 정량하여 용매에 혼합하여 점성용액을 제조하는 단계이다. In the first step, the raw material and the chelating agent are quantified so as to be applicable to the electrospinning and mixed with a solvent to prepare a viscous solution.

원료물질은 졸-겔법에 의하여 조성식의 물질을 생성할 수 있는 물질들이며, Li염, Fe염, 첨가되는 금속(M)의 염 및 인산염을 이용한다. 첨가되는 금속(M)은 Fe과 치환되는 물질이며, 첨가량(X)이 0 내지 1의 값을 가진다.The raw materials are substances capable of forming a substance of the composition formula by a sol-gel method, and Li salts, Fe salts, salts of added metals (M) and phosphates are used. The metal (M) to be added is a substance to be substituted with Fe, and the additive amount (X) has a value of 0 to 1.

킬레이트제는 동시에 점성용액의 점도를 조절하는 점도 조절제의 역할을 하며, 그 양을 조절하여 점성용액의 점도가 전기방사에 적합하도록 0.1~1.5Pa·s의 범위로 조절한다. The chelating agent simultaneously acts as a viscosity controlling agent for controlling the viscosity of the viscous solution, and the viscosity thereof is controlled so that the viscosity of the viscous solution is adjusted in the range of 0.1 to 1.5 Pa · s so as to be suitable for electrospinning.

나아가 본 발명의 킬레이트제는 점도를 조절하는 역할과 함께 소성단계에서 탄소를 공급하는 역할을 할 수 있도록 고분자 유기물질인 것이 좋으며, 구체적으로 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidine, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate, PVAc), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리3-4에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT) 중에서 1종 이상을 선택한다.Furthermore, the chelating agent of the present invention is preferably a polymer organic material so as to control the viscosity and to supply carbon in the baking step. Specifically, the chelating agent may be polyvinylpyrrolidine (PVP), polyvinyl acetate polyvinylacetate, PVAc), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) Select one or more.

용매는 물과 알코올 및 산으로 구성된 복합용매를 이용한다.The solvent is a complex solvent composed of water, alcohol and acid.

그리고 제1단계에서 제조된 점성용액을 전기 방사하여 나노섬유 전구체를 제조한다. (제2단계)The nanofiber precursor is prepared by electrospinning the viscous solution prepared in the first step. (Second step)

전기 방사는 고압 전기 방사기를 이용하여, SUS를 콜렉터로 사용하고, 10~30kV의 전압 범위와 5~20cm의 TCD범위에서 수행된다. 전기 방사는 일반적인 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.Electrospinning is performed using a high voltage electrospinner, SUS as a collector, and a voltage range of 10 to 30 kV and a TCD range of 5 to 20 cm. Since electrospinning is a general technique, detailed description is omitted.

다음으로, 제2단계에서 제조된 나노섬유 전구체를 건조한다. (제3단계)Next, the nanofiber precursor produced in the second step is dried. (Third step)

제3단계는 나노섬유 전구체에 포함된 유기물과 불순물을 제거하는 단계로서, 진공오븐 또는 대기압 상태의 오븐에서 100℃로 8시간 이상 건조하여 수행한다.The third step is a step of removing organic matters and impurities contained in the nanofiber precursor, and is performed by drying in an oven at atmospheric pressure or a vacuum oven at 100 DEG C for at least 8 hours.

마지막으로 제3단계에서 건조된 나노섬유 전구체를 소성하여 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식을 가지는 나노섬유의 표면에 탄소층이 코팅된 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질을 제조한다. (제4단계)Finally, the nanofiber precursor dried in the third step is fired to obtain a composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr) Carbon composite nanofiber cathode active material coated with a carbon layer on the surface of the nanofibers of lithium-iron-metal. (Step 4)

제4단계는 전구체물질이 실질적으로 LiFe1-xMxPO4 상을 형성하는 단계이며, 동시에 킬레이트제의 탄소가 표면에 코팅되어 표면에 탄소층을 형성하는 단계이다. 이를 위해서는 2단계의 열처리를 수행하는 것이 좋으며, 450~550℃의 범위에서 수행되는 1차 열처리와 600~900℃의 범위에서 수행되는 2차 열처리로 구성한다.The fourth step is a step in which the precursor material substantially forms the LiFe 1-x M x PO 4 phase, and simultaneously the carbon of the chelating agent is coated on the surface to form a carbon layer on the surface. For this purpose, a two-stage heat treatment is preferably performed, and a first heat treatment is performed in the range of 450 to 550 ° C and a second heat treatment is performed in the range of 600 to 900 ° C.

이상의 단계로 제조된 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질은 1축 또는 2 내지 3축의 다축 형태의 나노섬유 형태이고, 평균 직경이 50~800nm이다. 소성단계에서 나노섬유의 표면에 코팅된 탄소층의 두께는 나노섬유 직경의 50% 이하이다.The lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material produced in the above step is in the form of monoaxial or two to three-axis multiaxial nanofiber and has an average diameter of 50 to 800 nm. The thickness of the carbon layer coated on the surface of the nanofiber in the firing step is 50% or less of the diameter of the nanofiber.

그리고 소성단계에서 LiFe1-xMxPO4 상을 형성하는 과정에서 수축이 일어나서 섬유형태의 내부가 빈 중공형상일 수도 있다.In the process of forming LiFe 1-x M x PO 4 phase in the firing step, shrinkage may occur and the inside of the fiber shape may be hollow.

이러한 구조를 가지는 본 발명의 양극활물질은 소성과정을 거친 뒤에도 표면적이 넓은 나노섬유형태를 유지하고 있을 뿐만 아니라, 표면에 탄소층이 코팅되어 올리빈계열 물질의 단점인 낮은 작동 전압과 느린 이온 전도도의 문제가 해결된다.
The cathode active material of the present invention having such a structure maintains a nanofiber shape having a large surface area even after being subjected to a sintering process and also has a carbon layer coated on the surface thereof to provide a low working voltage and a slow ion conductivity The problem is solved.

본 발명에 따라 제조된 양극활물질의 특성을 조사하기 위하여, LiFePO4와 LiFe0.9Mn0.1PO4 및 LiFe0.7Mn0.3PO4 세 가지 조성의 나노섬유 표면에 탄소층이 복합된 양극활물질을 제조하였다.In order to investigate the characteristics of the cathode active material prepared according to the present invention, a cathode active material having a composite carbon layer on the surface of nanofibers of LiFePO 4 , LiFe 0.9 Mn 0.1 PO 4 and LiFe 0.7 Mn 0.3 PO 4 was prepared.

먼저, 원료물질로는 질산리튬(LiNO3), 질산망간 4수화물(MnNO3·4H2O), 질산철 9수화물(FeNO3·9H2O), 인산암모늄(NH4H2PO4)을 이용하고, 킬레이트제로서 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidine, PVP)을 이용하였다.First, as raw materials, lithium nitrate (LiNO 3 ), manganese nitrate tetrahydrate (MnNO 3 .4H 2 O), iron nitrate 9 hydrate (FeNO 3 .9H 2 O), ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) , And polyvinylpyrrolidine (PVP) was used as a chelating agent.

원료물질과 킬레이트제를 화학적 양론에 맞추어 혼합하고, 증류수와 질산 및 메탄올을 혼합한 복합용매를 이용하여 점도가 0.1~1.5Pa·s인 점성용액을 제조하였다.A viscous solution having a viscosity of 0.1 to 1.5 Pa · s was prepared by mixing the raw materials and the chelating agent according to the chemical stoichiometry and using a mixed solvent of distilled water, nitric acid and methanol.

제3단계에서는 방사된 나노섬유 전구체를 진공 오븐에서 100℃로 약 8시간 이상 건조시켰다.In the third step, the spun nanofiber precursor was dried in a vacuum oven at 100 ° C. for about 8 hours or more.

마지막으로 제4단계에서는 건조된 나노섬유 전구체를 질소, 아르곤 및 산소 중에 하나의 이상의 기체를 포함하는 가스 분위기에서, 500℃로 10시간 동안 1차 열처리를 수행하고, 700℃로 12시간 동안 2차 열처리하여 표면에 탄소층이 코팅된 양극활물질을 제조하였다.
Finally, in the fourth step, the dried nanofiber precursor is subjected to a first heat treatment at 500 ° C. for 10 hours in a gas atmosphere containing one or more gases of nitrogen, argon and oxygen, A cathode active material coated with a carbon layer on the surface was prepared by heat treatment.

도 1은 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 X-선 회절분석 결과이다. x-선 회절분석은 Cu-Ka 파장을 이용하여 2θ= 10°~70°의 범위에서 분석하였다.FIG. 1 is a result of X-ray diffraction analysis of the cathode active material prepared according to this embodiment. X-ray diffraction analysis was performed using Cu-Ka wavelengths in the range of 2θ = 10 ° to 70 °.

도 1에 따르면, 본 실시예에 의해 제조된 양극활물질은 공간군(space group)이 Pnma 또는 Pnmb에 속하는 사방정계(orthorombic) 구조를 가지고, Mn의 비율이 증가하는 것에 의한 구조의 변화가 관측되지 않으며, 모두 동일한 올리빈 계열의 복합금속산화물임을 확인할 수 있다.According to FIG. 1, the cathode active material produced according to this embodiment has an orthoromic structure in which the space group belongs to Pnma or Pnmb, and a change in structure due to an increase in the ratio of Mn is not observed And it can be confirmed that they are all the same olivine series composite metal oxides.

이로부터, Mn의 첨가에 의해서 구조적인 변화가 없는 것을 확인할 수 있다.
From this, it can be confirmed that there is no structural change due to the addition of Mn.

도 2 내지 4는 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 전계방사형 주자전자현미경(FE-SEM)사진이다. 도 2는 X=0인 LiFePO4에 대한 사진이고, 도 3은 X=0.1인 LiFe0.9Mn0.1PO4에 대한 사진이며, 도 4는 X=0.3인 LiFe0.7Mn0.3PO4에 대한 사진이다.FIGS. 2 to 4 are field scanning electron microscope (FE-SEM) photographs of the cathode active material prepared according to this embodiment. FIG. 2 is a photograph of LiFePO 4 with X = 0, FIG. 3 is a photograph of LiFe 0.9 Mn 0.1 PO 4 with X = 0.1, and FIG. 4 is a photograph of LiFe 0.7 Mn 0.3 PO 4 with X = 0.3.

모든 조성의 5,000배 저배율 사진에서 조성에 무관하게 균일하고 일정한 직경의 섬유상인 것을 확인할 수 있다. It can be confirmed that the fiber has a uniform and uniform diameter irrespective of the composition at a low magnification of 5,000 times that of all the compositions.

그리고 모든 조성의 100,000배의 고배율 사진에서도 조성에 무관하게 섬유에 뭉침 현상이 보이지 않았으며, 평균 직경이 약 190nm를 나타내었다.
Also, even at a high magnification of 100,000 times that of all the compositions, no aggregation was observed in the fiber regardless of the composition, and the average diameter was about 190 nm.

도 5는 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대하여 푸리에 변환 적외선 분광(FT-IR, Fourier-transform infrared spectroscopy)을 수행한 결과이다.FIG. 5 is a result of performing Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) on the cathode active material manufactured according to the present embodiment.

그래프의 약 1750cm-1 부근에서 갈라지는 피크는 -PO4의 유발효과로 인한 탄소와 산소의 이중 결합에서 발생하는 피크이며, 이는 본 실시예에 따라 제조된 나노섬유 형태의 양극활물질 표면에 탄소가 존재함을 나타낸다.
The peak at about 1750 cm -1 in the graph is a peak generated from the double bond of carbon and oxygen due to the induction effect of -PO 4. This indicates that carbon exists on the surface of the nanofiber-type cathode active material prepared according to this embodiment Respectively.

도 6 내지 도 8은 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질에 대한 EDS 분석결과이다. 도 6은 X=0인 LiFePO4에 대한 분석결과이고, 도 7은 X=0.1인 LiFe0.9Mn0.1PO4에 대한 분석결과이며, 도 8은 X=0.3인 LiFe0.7Mn0.3PO4에 대한 분석결과이다.6 to 8 show the results of EDS analysis of the cathode active material prepared according to this embodiment. FIG. 6 shows the analysis results for LiFePO 4 with X = 0, FIG. 7 shows the results for LiFe 0.9 Mn 0.1 PO 4 with X = 0.1, and FIG. 8 shows the analysis for LiFe 0.7 Mn 0.3 PO 4 with X = Results.

도시된 것과 같이, 도 6에서는 우측에 Fe의 피크만 보이지만, 도 7과 도 8에서는 Mn의 피크가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 본 실시예에 따라 제조된 양극활물질은 각각 Mn의 조성 비율이 0, 0.1 및 0.3으로 정확하게 조절된 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 6, only a peak of Fe is shown on the right side, but it can be seen that the peak of Mn is increased in FIG. 7 and FIG. From this, it can be confirmed that the compositional ratios of Mn were precisely controlled to 0, 0.1, and 0.3, respectively, in the cathode active material produced according to this example.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Those skilled in the art will understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed not only in the specific embodiments but also in the scope of claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (15)

LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)의 조성식에 맞추어 화학적 양론비로 정량된 원료물질과 킬레이트제를 용매에 혼합하여 점성용액을 제조하는 제1단계;
상기 점성용액을 전기 방사하여 나노섬유 전구체를 제조하는 제2단계;
상기 나노섬유 전구체를 건조하는 제3단계; 및
상기 건조된 나노섬유 전구체를 소성하여, 나노섬유 형태이고 표면에 탄소코팅이 형성된 양극활물질을 제조하는 제4단계를 포함하며,
상기 용매가 증류수와 산 및 알코올을 혼합한 복합용매이고, 상기 제1단계에서 제조된 점성용액의 점도가 0.1~1.5Pa·s 범위이며, 상기 제3단계가 대기압 또는 진공분위기에서 100℃ 이상의 온도로 8시간 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The raw material and the chelating agent, which are determined by the chemical stoichiometric ratio according to the composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, A first step of preparing a viscous solution by mixing;
A second step of electrospinning the viscous solution to produce a nanofiber precursor;
A third step of drying the nanofiber precursor; And
And a fourth step of baking the dried nanofiber precursor to form a cathode active material in the form of a nanofiber and having a carbon coating on its surface,
Wherein the viscosity of the viscous solution prepared in the first step is in the range of 0.1 to 1.5 Pa · s, and the third step is a mixed solvent in which distilled water, an acid and an alcohol are mixed, Wherein the lithium-iron-metal complex oxide-carbon composite nanofiber cathode active material is carried out for at least 8 hours.
청구항 1에 있어서,
상기 킬레이트제가 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidine, PVP), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate, PVAc), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리3-4에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The chelating agent may be selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidine (PVP), polyvinylacetate (PVAc), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene (PE), polypropylene Wherein the cathode active material is at least one selected from the group consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and PEDOT. 4. The method of claim 1, wherein the lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material is electrospun.
청구항 1에 있어서,
상기 원료물질이 질산리튬(LiNO3), 질산망간 4수화물(MnNO3·4H2O), 질산철 9수화물(FeNO3·9H2O), 인산암모늄(NH4H2PO4)인 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the raw material is lithium nitrate (LiNO 3 ), manganese nitrate tetrahydrate (MnNO 3 .4H 2 O), iron nitrate tetrahydrate (FeNO 3 .9H 2 O), ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) Wherein the lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material is prepared by electrospinning.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제2단계에서 전기방사가 10~30kV의 전압 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrospinning is carried out in a voltage range of 10 to 30 kV in the second step. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계에서 전기방사가 5~20cm의 TCD(tip-to-collector distance)범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrospinning in the second step is carried out in a tip-to-collector distance (TCD) range of 5 to 20 cm. The method of manufacturing a cathode active material for lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofibers using electrospinning .
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제4단계가 450~550℃의 범위에서 수행되는 1차 열처리와 600~900℃의 범위에서 수행되는 2차 열처리로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the fourth step comprises a first heat treatment in a range of 450 to 550 ° C and a second heat treatment in a range of 600 to 900 ° C. (Method for producing composite nanofiber cathode active material).
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계가 불활성 기체와 산소 중에 하나의 이상의 기체를 포함하는 가스 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기방사법을 이용한 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the fourth step is performed in a gas atmosphere including at least one inert gas and at least one gas in oxygen. The method of manufacturing a lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material according to claim 1,
청구항 1 내지 3과 청구항 6 내지 7 및 청구항 9 내지 10 중에 하나의 방법으로 제조된 양극활물질로서,
조성식이 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)인 나노섬유; 및
상기 나노섬유의 표면에 코팅된 탄소층으로 구성되며,
상기 탄소층의 탄소는 킬레이트제에서 공급된 것을 특징으로 하는 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질.
A cathode active material produced by one of claims 1 to 3, 6 to 7, and 9 to 10,
A nanofiber having a composition formula of LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti, or Zr); And
And a carbon layer coated on the surface of the nanofibers,
Wherein the carbon of the carbon layer is supplied from a chelating agent. The lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material according to claim 1,
청구항 11에 있어서,
상기 양극활물질의 평균 직경이 50~800nm이고, 상기 표면에 코팅된 탄소층의 두께가 전체 직경의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질.
The method of claim 11,
Wherein the cathode active material has an average diameter of 50 to 800 nm, and the thickness of the carbon layer coated on the surface is 50% or less of the total diameter of the lithium-iron-metal oxide-carbon composite nanofiber cathode active material.
청구항 11에 있어서,
상기 양극활물질이 1축, 2축 및 3축 중에 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질.
The method of claim 11,
Wherein the cathode active material is one of a monoaxial, a biaxial, and a triaxial type oxide-carbon composite nanofiber cathode active material.
청구항 11에 있어서,
상기 양극활물질이 가운데가 빈 형상인 것을 특징으로 하는 리튬-철-금속인산화물-탄소 복합 나노섬유 양극활물질.
The method of claim 11,
Wherein the cathode active material has a hollow shape in the center of the lithium-iron-metal composite oxide.
양극판과 음극판 및 전해액을 포함하여 구성되는 리튬이온 2차전지의 제조방법으로서,
청구항 1 내지 3과 청구항 6 내지 7 및 청구항 9 내지 10 중에 한 항의 방법으로 조성식이 LiFe1-xMxPO4 (0<X<1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti 또는 Zr)인 나노섬유의 표면에 탄소층이 코팅된 나노섬유 형상의 양극활물질을 제조하는 단계; 및
상기 양극활물질을 집전체에 도포하여 양극판을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 2차전지의 제조방법.
A process for producing a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate and an electrolyte,
Wherein the composition formula is LiFe 1-x M x PO 4 (0 <X <1, M = Ni, Mn, Co, V, Cr, Cu, Ti or Zr) on the surface of a nanofiber; And
And applying the positive electrode active material to a current collector to produce a positive electrode plate.
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