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리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

  • 기술번호 : KST2014058238
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 층상 구조(layered structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 코어; 그리고 상기 코어와 조성이 상이한 층상 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 스피넬 구조(spinel structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 쉘을 포함하며, 상기 쉘은 상기 코어의 표면에 위치하는 것이고, 상기 쉘은 700nm 이하의 두께를 가지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
Int. CL H01M 4/04 (2006.01) H01M 10/052 (2010.01) H01M 4/48 (2010.01) H01M 4/1391 (2010.01)
CPC
출원번호/일자 1020110039092 (2011.04.26)
출원인 울산과학기술원 산학협력단
등록번호/일자 10-1316053-0000 (2013.10.01)
공개번호/일자 10-2012-0121235 (2012.11.05) 문서열기
공고번호/일자 (20131011) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2011.04.26)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 울산과학기술원 산학협력단 대한민국 울산광역시 울주군

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 조재필 대한민국 울산광역시 울주군
2 조용현 대한민국 울산광역시 울주군

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 유미특허법인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 서림빌딩 **층 (역삼동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 울산과학기술원 울산광역시 울주군
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2011.04.26 수리 (Accepted) 1-1-2011-0310814-58
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2012.04.26 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2012.05.23 수리 (Accepted) 9-1-2012-0040013-81
4 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2012.10.10 수리 (Accepted) 1-1-2012-0820794-30
5 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.01.07 수리 (Accepted) 4-1-2013-5002604-31
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.02.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0130889-10
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.04.25 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0367532-71
8 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.04.25 수리 (Accepted) 1-1-2013-0367534-62
9 등록결정서
Decision to grant		 2013.09.04 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0622621-43
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.12.31 수리 (Accepted) 4-1-2015-5176347-51
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
층상 구조(layered structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 코어; 그리고상기 코어와 조성이 상이한 층상 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 스피넬 구조(spinel structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 쉘을 포함하며,상기 쉘은 상기 코어의 표면에 위치하는 것이고,상기 쉘은 700nm 이하의 두께를 가지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
2 2
제1항에 있어서,상기 코어에 포함되는 층상 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이고,상기 쉘에 포함되는 층상 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이고, 상기 쉘에 포함되는 스피넬 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질:[화학식 1]Lik1M11-x1-y1M2x1M3y1On1[화학식 2]Lik2M11-x2-y2M2x2M3y2On2[화학식 3]Lik3[M11-x3-y3M2x3M3y3]m3On3상기 화학식 1 내지 3에서,M1 내지 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Ni, Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr이고,0
3 3
제2항에 있어서,상기 M1은 Ni이고, 상기 M2 및 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
4 4
제2항에 있어서,상기 M1은 Ni이고, 상기 M2는 Co이고, 상기 M3은 Mn인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
5 5
제1항에 있어서,상기 코어는 구형, 타원형 또는 이들의 조합인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
6 6
제1항에 있어서,상기 코어는 5 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 가지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
7 7
제1항에 있어서,상기 쉘은 스피넬 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
8 8
제1항에 있어서,상기 쉘에 포함되는 화합물은 농도 구배를 가지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
9 9
제2항에 있어서,상기 쉘에 포함되는 화합물에서, 상기 M1의 농도는 코어 측으로부터 외측 표면으로 갈수록 감소하고, 상기 M3의 농도는 코어 측으로부터 외측 표면으로 갈수록 증가하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
10 10
제1항에 있어서,상기 쉘은 100 nm 내지 700 nm의 두께를 가지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
11 11
하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함하는 코어 전구체를 준비하는 단계;M2, M3 또는 이들의 조합(여기서, M2 및 M3는 서로 상이하며 각각 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr임)을 포함하는 일정 농도의 수용성 금속염을 포함하는 쉘 전구체, 캡핑제(capping agent) 및 용매를 혼합하여 코팅 조성물을 준비하는 단계;상기 코어 전구체와 상기 코팅 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;상기 혼합물을 열처리하여 코어-쉘 전구체를 형성하는 단계; 그리고상기 코어-쉘 전구체를 리튬 공급원과 혼합하고 소성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법: [화학식 4]M11-x1-y1M2x1M3y1(OH)2상기 화학식 4에서,M1은 Ni이고,M2 및 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr이고,0≤x1003c#0
12 12
제11항에 있어서,상기 일정 농도의 수용성 금속염은 하기 화학식 5 내지 10으로 표시되는 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:[화학식 5]M2(CH3COO)z1[화학식 6]M3(CH3COO)z2[화학식 7]M2(NO3)z3[화학식 8]M3(NO3)z4[화학식 9]M2(SO4)z5[화학식 10]M3(SO4)z6상기 화학식 5 내지 10에서,M2 및 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Ni, Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr이고,2≤z1≤3이고, 2≤z2≤3이고, 1≤z3≤3이고, 1≤z4≤3이고, 1≤z5≤3이고, 1≤z6≤3이다
13 13
제11항에 있어서,상기 코팅 조성물을 준비하는 단계에서 상기 쉘 전구체는 상기 코어 전구체 100 중량부에 대하여, 10 중량부 이상 30 중량부 미만이 되도록 혼합하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
14 14
제13항에 있어서,상기 제조된 양극 활물질에서 쉘은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:[화학식 2]Lik2M11-x2-y2M2x2M3y2On2상기 화학식 2에서,M1은 Ni이고, M2 및 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr이고,0
15 15
제11항에 있어서,상기 코팅 조성물을 준비하는 단계에서 상기 쉘 전구체는 상기 코어 전구체 100 중량부에 대하여, 30 중량부 내지 80 중량부가 되도록 혼합하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
16 16
제15항에 있어서,상기 제조된 양극 활물질에서 쉘은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:[화학식 3]Lik3[M11-x3-y3M2x3M3y3]m3On3상기 화학식 3에서,M1은 Ni이고, M2 및 M3은 서로 상이하며 각각 독립적으로 Co, Mn, Al, Mg, Ba, Ti, V, Zr, Fe, Cu 또는 Sr이고,0
17 17
제11항에 있어서,상기 캡핑제는 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 폴리(비닐피롤리돈)(poly(vinylpyrrolidone)) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
18 18
제11항에 있어서,상기 용매는 물, 알코올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
19 19
제11항에 있어서,상기 열처리는 250℃ 내지 600℃의 온도에서 수행하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
20 20
제11항에 있어서,상기 소성은 750℃ 내지 900℃의 온도에서 수행하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
21 21
양극 활물질을 포함하는 양극;음극 활물질을 포함하는 음극; 및전해질을 포함하고,상기 양극 활물질은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 리튬 이차 전지용 양극 활물질인 것인 리튬 이차 전지
22 22
층상 구조(layered structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 코어; 그리고상기 코어와 조성이 상이한 층상 구조를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 스피넬 구조(spinel structure)를 가지는 리튬 금속 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 쉘을 포함하며,상기 쉘은 상기 코어의 표면에 위치하는 것이고,상기 쉘은 700 nm 이하의 두께를 가지며, 상기 코어는 Ni을 포함하고, 상기 쉘은 Ni을 상기 코어보다 적은 양으로 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
23 23
제22항에서,상기 쉘에서, 상기 Ni의 농도는 코어측으로부터 외측 표면으로 갈수록 감소하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질
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1 지식경제부 울산과학기술대학교 산학협력단 2011년 대학 IT 연구센터육성지원사업 휴대전자기기용 리튬이차전지 소재기술개발