特許 6976634 共沈反応器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976634

(24)【登録日】2021年11月12日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】共沈反応器

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/00 20060101AFI20211125BHJP

   B01D 29/01 20060101ALI20211125BHJP

   B01D 29/66 20060101ALI20211125BHJP

   B01J 19/18 20060101ALI20211125BHJP

   B01F 7/18 20060101ALI20211125BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20211125BHJP

   B01D 29/07 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/00 321

   B01D29/04 510A

   B01D29/38 510C

   B01J19/18

   B01F7/18 B

   B01D29/10 510C

   B01D29/06 510F

【請求項の数】17

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-554541(P2019-554541)

(86)(22)【出願日】2018年12月26日

(65)【公表番号】特表2020-512932(P2020-512932A)

(43)【公表日】2020年4月30日

(86)【国際出願番号】KR2018016661

(87)【国際公開番号】WO2019135540

(87)【国際公開日】20190711

【審査請求日】2019年10月2日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0000576

(32)【優先日】2018年1月3日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】ヒョン・ウク・キム

(72)【発明者】

【氏名】ソン・ベ・キム

(72)【発明者】

【氏名】チャン・ジュン・ムン

(72)【発明者】

【氏名】イ・ラン・リム

(72)【発明者】

【氏名】キョン・ワン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ウン・ヒ・キム

【審査官】 山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１３５４１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−００７０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１５−００９３３２０（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２６０４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １０／００−１２／０２

１４／００−１９／３２

Ｂ０１Ｄ ２４／００−３７／０４

Ｂ０１Ｆ ７／００− ７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応物を内部に収容して反応させる本体（１００）、
前記本体（１００）の内部に前記反応物を投入する投入部（２００）、及び
前記本体（１００）の内部に設けられ、前記本体（１００）の内部で前記反応物が反応して生成された生成物と反応溶液のうち、前記生成物をフィルタリングするフィルター部（３００）、を含み、
前記フィルター部（３００）は、
前記本体（１００）の内部に位置し、前記反応物が反応して生成された生成物と反応溶液のうち、前記生成物をフィルタリングするフィルター（３１０）と、
前記フィルター（３１０）とつながるように形成されて前記本体（１００）の外部に延長され、前記フィルター（３１０）によって生成物がフィルタリングされた前記反応溶液を前記本体（１００）の外部に排出する流路管（３３０）とを含み、
前記流路管（３３０）と連通し、前記流路管（３３０）を介して前記フィルター（３１０）に不活性物質を注入する注入部（３９０）を含み、
前記フィルター部（３００）は、相互離隔されるように複数で設けられ、前記複数のフィルター部（３００）にそれぞれ形成されたフィルター（３１０）は、互いに気孔の大きさが異なることを特徴とする共沈反応器。

【請求項2】

前記本体（１００）は、前記本体（１００）内部の生成物を外部に排出するためのドレイン部（１１０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の共沈反応器。

【請求項3】

前記ドレイン部（１１０）は、前記本体（１００）の下部又は前記本体（１００）の上側円周部のいずれか一つ以上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の共沈反応器。

【請求項4】

前記本体（１００）は、内部中央側に前記本体（１００）内部の反応物を混入するためのインペラ部（１２０）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項5】

前記インペラ部（１２０）は、前記本体（１００）の上端部に固定され、前記投入部（２００）は、前記インペラ部（１２０）の周辺に位置するように前記本体（１００）の上端部に複数で設けられることを特徴とする請求項４に記載の共沈反応器。

【請求項6】

前記投入部（２００）への反応物の投入を中断し、前記インペラ部（１２０）で反応物を混入することを中断する休止期を介して、前記フィルター部（３００）に付着した生成物を引き離す作動がなされることを特徴とする請求項４又は５に記載の共沈反応器。

【請求項7】

前記流路管（３３０）と連通し、前記流路管（３３０）に排出される前記反応溶液を集水する集水槽（３５０）を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項8】

前記集水槽（３５０）と連通し、前記本体（１００）内部の反応溶液を前記流路管（３３０）から前記集水槽（３５０）にドレインする真空ポンプ（３７０）を含むことを特徴とする請求項７に記載の共沈反応器。

【請求項9】

前記真空ポンプ（３７０）の稼働を制御する制御部（４００）を含むことを特徴とする請求項８に記載の共沈反応器。

【請求項10】

前記注入部（３９０）から前記フィルター（３１０）に注入された不活性物質は、前記フィルター（３１０）に付着した生成物を引き離すことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項11】

前記不活性物質は、不活性気体又は不活性液体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項12】

前記注入部（３９０）の稼働を制御する制御部（４００）を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項13】

前記フィルター（３１０）は、プリーツフィルターであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項14】

前記フィルター（３１０）は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）素材であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項15】

制御部（４００）によって予め設定された稼働時間に応じて気孔の大きさが小さなフィルター（３１０）から気孔の大きさがさらに大きい順に稼働されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の共沈反応器。

【請求項16】

前記予め設定された稼働時間は、それぞれの複数のフィルター（３１０）の気孔の大きさにより互いに異なるように設定され、この際、前記気孔の大きさの増加によって前記予め設定された稼働時間が増加することを特徴とする請求項１５に記載の共沈反応器。

【請求項17】

前記複数のフィルター部（３００）にそれぞれ形成されたフィルター（３１０）は、前記制御部（４００）によって一つのフィルターが作動すると、他のフィルターは作動を停止することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の共沈反応器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年１月３日付韓国特許出願第１０−２０１８−００００５７６号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、共沈反応器に関し、より詳細には、連続ろ過システムを装着した共沈反応器に関する。

【背景技術】

【0003】

各種化学物質の製造工程は、製造方法によって差はあるが、一般的に結晶化過程、成長過程、洗浄過程、ろ過過程、乾燥過程などを伴う。

【0004】

例えば、二次電池用正極活物質の製造方法としては大きく固相反応法と湿式法があるが、固相反応法は各構成の原料粉末を混合し、数回焼成して粉砕する過程からなる。

【0005】

湿式法は、さらに噴霧熱分解法と共沈法に分けることができるが、噴霧熱分解法は、構成原料を溶媒に溶かして一定の大きさの液滴を発生させた後、瞬間的に焼成して金属酸化物を得る方法であり、共沈法は、構成原料を溶媒に溶かした後、ｐＨ調節を介して金属水酸化物前駆体を合成及び成長させ、成長した前駆体を含んだ溶液をフィルタリング及び乾燥させた後、所定の焼成過程を経て二次電池用正極化合物を得る方式である。

【0006】

特許文献１には、共沈反応器に対する技術が開示されている。

【0007】

しかし、このような従来の共沈反応器は、反応物が流入され、反応器内の温度、濃度などの条件が同一の状態になるまで初期生成物は全て捨てられることとなるので、生産収率が低下するという問題点があった。

【0008】

または、反応器の大きさにより反応時間が制限され、これにより反応物の生産量の制限が生ずるようになるところ、反応時間の制限により粒度の均一性の向上に制限が生ずるという問題点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】韓国公開特許第１０−２０１０−００５９６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、ろ過流量を向上させた連続ろ過システムを適用した共沈反応器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一実施形態による共沈反応器は、反応物を内部に収容して反応させる本体、前記本体の内部に前記反応物を投入する投入部、及び前記本体の内部に設けられ、前記本体の内部で前記反応物が反応して生成された前駆体と反応溶液のうち、前記前駆体をフィルタリングするフィルター部を含むことを特徴とする。

【0012】

前記本体は、前記本体内部の前駆体を外部に排出するためのドレイン部を含んでよい。

【0013】

前記ドレイン部は、前記本体の下部又は前記本体の上側円周部のいずれか一つ以上に形成されてよい。

【0014】

前記本体は、内部中央側に前記本体内部の反応物を混入するためのインペラ部を含んでよい。

【0015】

前記インペラ部は、前記本体の上端部に固定され、前記投入部は前記インペラ部の周辺に位置するように前記本体の上端部に複数で設けられてよい。

【0016】

前記投入部に反応物の投入を中断し、前記インペラ部に反応物を混入することを中断する休止期を介して前記フィルター部に付着した前駆体を引き離す作動がなされてよい。

【0017】

前記フィルター部は前記本体の内部に位置し、前記反応物が反応して生成された前駆体と反応溶液のうち、前記前駆体をフィルタリングするフィルターと、前記フィルターとつながるように形成されて前記本体の外部に延長し、前記フィルターによって前駆体がフィルタリングされた前記反応溶液を前記本体の外部に排出する流路管を含んでよい。

【0018】

前記流路管と連通し、前記流路管に排出される前記反応溶液を集水する集水槽を含んでよい。

【0019】

前記集水槽と連通し、前記本体内部の反応溶液を前記流路管から前記集水槽にドレインする真空ポンプを含んでよい。

【0020】

前記真空ポンプの稼働を制御する制御部を含んでよい。

【0021】

前記流路管と連通し、前記流路管を介して前記フィルターに不活性物質を注入する注入部を含んでよい。

【0022】

前記注入部から前記フィルターに注入された不活性物質は、前記フィルターに付着した前駆体を引き離してよい。

【0023】

前記不活性物質は、不活性気体又は不活性液体であってよい。

【0024】

前記注入部の稼働を制御する制御部を含んでよい。

【0025】

前記フィルターは、プリーツフィルターであってよい。

【0026】

前記フィルターは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）素材であってよい。

【0027】

前記フィルター部は、相互離隔されるように複数で設けられてよい。

【0028】

前記複数のフィルター部にそれぞれ形成されたフィルターは、互いに気孔の大きさが異なり、制御部により予め設定された稼働時間に応じて気孔の大きさが小さなフィルターから気孔の大きさがさらに大きい順に稼働されてよい。

【0029】

前記予め設定された稼働時間は、それぞれの複数のフィルターの気孔の大きさにより互いに異なるように設定され、この際、前記気孔の大きさの増加によって前記予め設定された稼働時間が増加してよい。

【0030】

前記複数のフィルター部にそれぞれ形成されたフィルターは、前記制御部により一つのフィルターが作動されると、他のフィルターは作動を停止してよい。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、前駆体の生産収率を高める効果がある。

【0032】

本発明によれば、気孔の大きさが３μｍ〜５μｍであるフィルター部を用いてろ過流量を向上させ、連続ろ過システムを具現する効果がある。

【0033】

本発明によれば、生産工程のうちフィルター部の洗浄が可能な連続ろ過方式を具現する効果がある。

【0034】

本発明によれば、フィルター部を脱着することにより連続ろ過方式、回分式（Ｂａｔｃｈ）、連続反応（ＣＳＴＲ）で全て活用することができる効果がある。

【0035】

本発明によれば、生産される前駆体の品質偏差を均等にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の一実施形態による共沈反応器の主要部を示した正面図である。

【図2】本発明の他の実施形態による共沈反応器の主要部を示した正面図である。

【図3】本発明の一実施形態による共沈反応器のフィルターを概略的に示した斜視図である。

【図4】従来の不織布フィルターを示した正面図である。

【図5】本発明のプリーツフィルターと従来の不織布フィルターのろ過流量を示したグラフである。

【図6】本発明のまた他の実施形態による共沈反応器の主要部の構成を示した図である。

【図7】本発明の実施例で製造された前駆体のＳＥＭ写真である。

【図8】本発明の比較例１で製造された前駆体のＳＥＭ写真である。

【図9】本発明の比較例２で製造された前駆体のＳＥＭ写真である。

【図10】本発明の実施例と比較例で製造された前駆体の体積基準の粒度分布を示した分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態による共沈反応器に対して詳しく説明する。

【0038】

本明細書及び特許請求の範囲で用いられた用語や単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるとの原則に立脚して、本発明の技術的思想に適合する意味と概念として解釈されなければならない。よって、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願の時点において、これらを代替することができる多様な均等物があることを理解しなければならない。

【0039】

図面で各構成要素又はその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか省略されるか又は概略的に示されている。よって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。関連した公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に曖昧にする虞があると判断される場合、そのような説明は略する。

【0040】

図１は、本発明の一実施形態による共沈反応器の主要部を示した正面図であり、図２は、本発明の他の実施形態による共沈反応器の主要部を示した正面図である。

【0041】

図１に示されたように、本発明の一実施形態による共沈反応器は、反応物を内部に収容して反応させる本体１００、前記本体１００の内部に前記反応物を投入する投入部２００、及び前記本体１００の内部に設けられ、前記本体１００の内部で前記反応物が反応して生成された前駆体と反応溶液のうち、前記前駆体をフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）するフィルター部３００を含む。

【0042】

本体１００は、上端が開口された円筒体に形成されてよく、前駆体を外部に排出するためのドレイン部１１０を含んでよい。

【0043】

本体１００は、開口された上端を塞ぐように本体１００の上端部にカバー１３０を設けてよい。

【0044】

カバー１３０は、固定部１３１によって端部を固定してよい。

【0045】

ドレイン部１１０は、本体１００の下部又は本体１００の上側円周部のいずれか一つ以上に形成されてよい。

【0046】

本体１００の下部に形成されたドレイン部１１０は、本体１００内部に蓄積された前駆体を外部に排出させるのに適しており、主に回分式（Ｂａｔｃｈ）反応器で用いられてよい。

【0047】

本体１００の上側円周部に形成されたドレイン部１１０は、本体１００の内部に連続的に蓄積される前駆体を外部に排出させるのに適しており、主に連続反応器（ＣＳＴＲ）で用いられてよい。

【0048】

本発明の一実施形態による共沈反応器は、ドレイン部１１０を本体１００の下部と本体１００の上側円周部の全てに形成し、フィルター部３００を本体１００から分離して、必要に応じて回分式反応器又は連続反応器で用いられるようにしてもよい。

【0049】

本体１００は、内部中央側に本体１００内部に投入された互いに異なる反応物を混入するためのインペラ部１２０を含んでよい。

【0050】

インペラ部１２０は、外側端部を本体１００の上端開口部を塞ぐカバー１３０に固定するが、カバー１３０の外側に設けられたモーターなどのような駆動装置１２３にインペラ部１２０の外側端部が連結されるように固定されてよい。そして、駆動装置１２３を稼働させると、インペラ部１２０が回転されるようにしてよい。

【0051】

インペラ部１２０の内側端部は、本体１００の内側下部側まで延長され、インペラ部１２０の外側端部と内側端部の間のうち本体１００の内側に羽部１２１を形成してよい。

【0052】

羽部１２１は複数に形成され、インペラ部１２０の外側端部と内側端部の間に均等に設けられてよい。

【0053】

インペラ部１２０が駆動装置１２３によって回転されると、インペラ部１２０に形成された羽部１２１も共に回転して本体１００内部に投入された反応物を互いに混入して反応させてよい。

【0054】

投入部２００は、投入部２００の外側端部を本体１００の上端部に固定してよい。

【0055】

そして、投入部２００は、インペラ部１２０の周辺に位置するように本体１００の上端部に複数で設けられてよい。

【0056】

すなわち、投入部２００はインペラ部１２０の周辺に位置することにより、投入部２００から投入される反応物がインペラ部１２０の羽部１２１の回転によって互いに混入して反応しやすくすることができる。

【0057】

投入部２００は、窒素（Ｎ_２）、金属（ｍｅｔａｌ）溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）水溶液などをそれぞれ投入するための管状であってよい。

【0058】

投入部２００は、インペラ部１２０を基準にインペラ部１２０からの距離が水酸化ナトリウム水溶液投入管２０１、金属溶液投入管２０２、窒素投入管２０３の順に近くに形成されてよく、アンモニア水水溶液投入管２０４は、インペラ部１２０を基準に水酸化ナトリウム水溶液投入管２０１、金属溶液投入管２０２、窒素投入管２０３の反対側に位置してよい。

【0059】

すなわち、投入部２００は、投入される反応物の反応順に応じて早い順にインペラ部１２０から近く設けられてよい。

【0060】

フィルター部３００は、本体１００の上端部に脱着されるように設けられてよい。

【0061】

フィルター部３００は、投入部２００のうち近くに位置された管が少なく、相対的に設置が容易なアンモニア水水溶液を投入するための管の近くに設けられてよい。

【0062】

フィルター部３００は、図１に示された一実施形態のように、本体１００の上端部を直角に貫通するように設けられてよく、図２に示された他の実施形態のように、本体１００の上部側面を直角に貫通するように設けられてもよい。

【0063】

フィルター部３００を本体１００の上端部又は上部側面に設けることは、共沈反応器が設けられる空間環境に最適化されるように選択して設けてよい。

【0064】

図３は、本発明の一実施形態による共沈反応器のフィルターを概略的に示した斜視図である。

【0065】

図１から図３に示されたように、フィルター部３００は、プリーツフィルターなどのような気孔の大きさが３μｍ〜５μｍであるフィルター３１０と流路管３３０を含んでよい。

【0066】

図示されてはいないが、フィルター部３００は、複数で本体１００に相互離隔されて設けられてよい。

【0067】

複数のフィルター部３００にそれぞれ形成されたフィルター３１０は、３μｍ〜５μｍの範囲内で互いに気孔の大きさが異なるように形成されてよい。

【0068】

フィルター３１０は、本体１００の内部に位置し、反応物が反応して生成された前駆体と反応溶液のうち前駆体をフィルタリングしてよい。

【0069】

複数のフィルター３１０の気孔の大きさが３μｍ〜５μｍである理由は、フィルター３１０の気孔の大きさが３μｍ未満であると、フィルター３１０を通過しなければならない反応溶液の通過が円滑になされないことがあり、気孔の大きさが５μｍを超過すると、前駆体をフィルタリングすることができずに通過させる可能性が高くなるからである。

【0070】

フィルター３１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）素材のプリーツフィルターであってよい。ステンレス鋼素材は、耐酸性が強くて錆がつかず、強度が強くて寿命が長い効果がある。

【0071】

プリーツフィルターは、立体型でろ過の広さを増加させることができ、耐久性が強くて連続使用ができ、連続使用の際、前駆体の品質偏差が少ない長所がある。

【0072】

本発明によるフィルター３１０において、山数（ｍ）が４１であり、稜線長さ（ａ）が９．５ｍｍで、ｂが２００ｍｍであるとき、ろ過面積の計算式ｍ×２×ａ×ｂに代入して１５５８００ｍｍ^２の値を得ることができる。

【0073】

図４は、従来の不織布フィルターを示した正面図である。

【0074】

図４に示されたように、従来の不織布フィルターｆは、薄い板状の平面形でろ過能力が制限的であり、耐久性が弱いため１回性でありつつ、連続使用の際、前駆体の品質偏差が大きい短所がある（従来のフィルターは、流路管の開口を板状の平面形フィルターが単に塞ぐ形態である）。

【0075】

図３の本発明によるプリーツフィルターと下端から上端までの長さである高さが同じ従来の不織布のろ過面積を計算すると、直径が２００ｍｍであるとき、３．１４×１００×１００＝３１４００ｍｍ^２の値を得ることができる。

【0076】

図５は、本発明のプリーツフィルターと従来の不織布フィルターのろ過流量を示したグラフである。

【0077】

図５に示されたように、同一高さのろ過装置適用の基準で単位面積当りのろ過流量が同一であると仮定するとき、ろ過流量の差は４．９倍に至る。

【0078】

複数のフィルター部３００にそれぞれ形成されたフィルター３１０は、互いに気孔の大きさが異なり、制御部４００によって予め設定された稼働時間に応じて気孔の大きさが小さなフィルター３１０から気孔の大きさがさらに大きい順に稼働されてよい。

【0079】

すなわち、予め設定された稼働時間は、それぞれの複数のフィルター３１０の気孔の大きさにより互いに異なるように設定され、この際、気孔の大きさにより前記予め設定された稼働時間が増加し得る。

【0080】

一実施形態として、３μｍの気孔の大きさを有するフィルターは２５時間の稼働時間が設定され、２５時間が経つと３μｍの気孔の大きさを有するフィルターは稼働を停止して４μｍの気孔の大きさを有するフィルターを稼働させ、４μｍの気孔を有するフィルターは６５時間の稼働時間が設定されて稼働し、６５時間の稼働時間が終了すると、４μｍの気孔を有するフィルターの稼働を停止して５μｍの気孔を有するフィルターの稼働を開始してよい。

【0081】

流路管３３０は、フィルター３１０とつながるように形成されて本体１００の外部へ延長され、反応物が反応して生成された前駆体と反応溶液のうち前駆体はフィルター３１０の外側に付着し、反応溶液はフィルター３１０を通過し、流路管３３０により誘導されて本体１００の外部に排出されるようにしてよい。

【0082】

本発明の一実施形態及び他の実施形態による共沈反応器は、投入部２００への反応物の投入を中断し、インペラ部１２０で反応物を混入することを中断する休止期を介し、フィルター部３００に付着した前駆体を引き離す作動がなされてよい。

【0083】

しかし、これに限らず、本発明のインペラ部１２０で反応進行中の状態で、フィルター部３００に付着した前駆体を引き離す作動がなされてよい。

【0084】

図６は、本発明のまた他の実施形態による共沈反応器の主要部の構成を示した図である。

【0085】

図６に示されたように、本発明のまた他の実施形態による共沈反応器は、集水槽３５０と真空ポンプ３７０、注入部３９０及び制御部４００をさらに含んでよい。

【0086】

集水槽３５０は、流路管３３０と連通して流路管３３０に排出される反応溶液を集水してよい。

【0087】

集水槽３５０には、集水槽３５０と連通し、本体１００内部の反応溶液を流路管３３０を介して集水槽３５０にドレイン（ｄｒａｉｎ）するための真空ポンプ３７０が設けられてよい。

【0088】

注入部３９０は、流路管３３０と連通し、流路管３３０を介してフィルター３１０に不活性物質を注入してよい。

【0089】

注入部３９０からフィルター３１０に注入された不活性物質は、フィルター３１０によってフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）される過程で、フィルター３１０の表面に付着した前駆体をフィルター３１０から引き離す逆洗浄の機能を行うことができる。

【0090】

不活性物質は、窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）などのような不活性気体、又は液体窒素などのような不活性液体であってよい。

【0091】

制御部４００は、集水槽３５０、真空ポンプ３７０及び注入部３９０の作動などを制御してよい。

【0092】

すなわち、制御部４００は、集水槽３５０に集水される反応溶液の量を所定の量に調節できるよう、集水槽３５０に集水された反応溶液が予め設定された量を満たすと排出できるように制御してよい。

【0093】

集水槽３５０に集水された反応溶液の量を測定するため、集水槽３５０に感知センサーを設けてよい。

【0094】

また、制御部４００は、集水槽３５０に集水された反応溶液の量が予め設定された量より少なければ、真空ポンプ３７０を作動させて集水槽３５０に反応溶液をドレインし、集水槽３５０に集水された反応溶液の量が予め設定された量を満たすと、真空ポンプ３７０の作動を停止して反応溶液が集水槽３５０に流れることができなくすることができる。

【0095】

また、制御部４００は、注入部３９０を作動させてフィルター３１０に付着した前駆体を引き離すことができる。制御部４００は、真空ポンプ３７０の作動が停止したとき、注入部３９０を作動させてフィルター３１０に付着した前駆体を引き離すことができる。

【0096】

以下、本発明を具体的に説明するため、実験による実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明による実施例は幾つか異なる形態に変形されてよく、本発明の範囲が下記で詳述する実施例に限定されるものとして解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供される。

【0097】

実施例１
ＮｉＳＯ_４、ＣｏＳＯ_４、及びＭｎＳＯ_４をニッケル：コバルト：マンガンのモル比が６：２：２となるような量で水中で混合し、２．４Ｍ濃度の遷移金属含有溶液を準備した。

【0098】

図１に示されているように、前記遷移金属含有溶液２０２入りの容器、２５重量％濃度のＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）水溶液２０１と、９重量％濃度のＮＨ_４ＯＨ（アンモニア水）水溶液２０４を準備し、それぞれ反応器（７０Ｌ）の本体１００に連結した。

【0099】

反応器の本体１００に脱イオン水２０Ｌを入れた後、窒素ガスを反応器に１０Ｌ／分の速度でパージングして水中の溶存酸素を除去し、反応器内を非酸化雰囲気に造成した。以後、２５重量％濃度のＮａＯＨ水溶液２０１の４０ｍＬ、９重量％濃度のＮＨ_４ＯＨ水溶液２０４の８７０ｍＬを投入した後、５０℃で５５０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌し、反応器内のｐＨがｐＨ１２．２を維持するようにした。

【0100】

以後、時間当りに遷移金属含有溶液を８ｍｏｌ、ＮａＯＨ水溶液２０１を１６ｍｏｌ、ＮＨ_４ＯＨ水溶液２０４を２．４ｍｏｌの速度でそれぞれ反応器に投入して２４０分間反応させることで、ｐＨ１２．２でニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子核を形成した。

【0101】

次いで、ｐＨを１１．６になるように遷移金属含有溶液２０２、ＮａＯＨ水溶液２０１及びＮＨ_４ＯＨ水溶液２０４を投入することで、ニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子の成長を誘導した。以後、３時間の間反応を維持してニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子を成長させており、反応器（７０Ｌ）の本体１００は満液になった。反応器の本体１００が満液になると、反応器の本体１００内に位置するろ過装置を介し、反応が完了した溶媒を反応器の本体１００外部に連続的に排出しつつ、遷移金属含有溶液２０２、ＮａＯＨ水溶液２０１、及びＮＨ_４ＯＨ水溶液２０４を投入し続けて７３時間の間反応を維持することでニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子を成長させており、結果として形成されたニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子を分離して水洗した後、１２０℃のオーブンで乾燥することでＮｉ_０．６Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．２（ＯＨ）_２前駆体を製造した。

【0102】

比較例１
連続ろ過方式反応器（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｉｒｒｅｄ ｔａｎｋ ｒｅａｃｔｏｒ、ＣＳＴＲ）を用いて正極活物質前駆体を製造した。

【0103】

ＮｉＳＯ_４、ＣｏＳＯ_４、及びＭｎＳＯ_４をニッケル：コバルト：マンガンのモル比が６：２：２となるような量で水中で混合し、２．４Ｍ濃度の遷移金属含有溶液を準備した。時間当りに前記遷移金属含有溶液を８ｍｏｌ、ＮａＯＨ水溶液を１６ｍｏｌ、ＮＨ_４ＯＨ水溶液を２．４ｍｏｌの速度で連続ろ過方式反応器（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｉｒｒｅｄ ｔａｎｋ ｒｅａｃｔｏｒ、ＣＳＴＲ）に投入した。反応器の温度は５０℃とし、４００ｒｐｍの速度で撹拌してニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物を沈澱させた。結果として形成されたニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物の粒子を分離して水洗した後、１２０℃のオーブンで乾燥することでＮｉ_０．６Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．２（ＯＨ）_２前駆体を製造した（ＢＥＴ比表面積：７．２ｍ^２／ｇ、タップ密度：２．０２ｇ／ｃｃ、縦横比：０．８６）。

【0104】

比較例２
回分式（Ｂａｔｃｈ）反応器を用いて、時間当りに遷移金属含有溶液を４０ｍｏｌ、ＮａＯＨ水溶液を８０ｍｏｌ、ＮＨ_４ＯＨ水溶液を１２ｍｏｌの速度でそれぞれ投入し、１２時間の間反応を維持して反応器（７０Ｌ）が満液になるまでニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物を成長させた。反応器が満液になると反応を終了することを除外しては、前記実施例１と同一の方法を用いてＮｉ_０．６Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．２（ＯＨ）_２前駆体を製造した（ＢＥＴ比表面積：８．５ｍ^２／ｇ、タップ密度：１．８４ｇ／ｃｃ、縦横比：０．８９）。

【0105】

実験例１：粒度分布の評価
前記実施例１及び比較例１〜２で製造した正極活物質前駆体粒子の粒度分布を確認するため、マイクロトラック（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ）社のＳ‐３５００を用いて、実施例１及び比較例１〜２で生成された正極活物質前駆体の粒度を測定し、その結果を図１０に示した。

【0106】

図１０に示したとおり、実施例１の連続濃縮反応を行う場合、比較例１〜２に比べて狭い粒度分布を示す正極活物質前駆体が製造されることを確認することができた。これを介し、実施例１で製造した正極活物質前駆体が比較例１〜２で製造した正極活物質前駆体に比べて粒度がさらに均一なことが分かった。

【0107】

図７は、本発明の実施例で製造された前駆体のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｃｏｐｏｅ）写真であり、図８は、本発明の比較例１で製造された前駆体のＳＥＭ写真であり、図９は、本発明の比較例２で製造された前駆体のＳＥＭ写真である。

【0108】

図７から図９に示されたように、実施例で製造された前駆体Ｐは、比較例１及び比較例２で製造された前駆体Ｐ’に比べて大きさが均一であることが分かる。

【0109】

図１０は、本発明の実施例と比較例で製造された前駆体の体積基準の粒度分布を示した分布図である。

【0110】

図１０を介し、実施例で製造された前駆体ａが、比較例によって製造された前駆体ｂ、及び比較例２によって製造された前駆体ｃに比べて狭い粒度分布を有することを確認することができる。

【0111】

したがって、実施例ａで製造された前駆体の大きさが最も均一であることが分かる。

【0112】

前述したように、本発明によれば、前駆体の生産収率を高める効果がある。

【0113】

本発明によれば、フィルター部は、複数のプリーツフィルターの気孔の大きさがそれぞれ３μｍ〜５μｍの範囲内で互いに異なるように形成されるので、ろ過流量を向上させて連続ろ過システムを具現する効果がある。

【0114】

本発明によれば、生産工程中に注入部からフィルターに注入された不活性物質は、フィルターによってフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）される過程で、フィルターの表面に付着した前駆体をフィルターから引き離す逆洗浄が可能なので、連続ろ過方式を具現する効果がある。

【0115】

本発明によれば、フィルター部を脱着することにより、連続ろ過方式、回分式（Ｂａｔｃｈ）、連続反応（ＣＳＴＲ）で全て活用することができる効果がある。

【0116】

本発明によれば、生産される前駆体の品質偏差を均等にする効果がある。

【0117】

以上のように、例示された図面を参考にして本発明による共沈反応器を説明したが、本発明は、以上で説明された実施例と図面により限定されず、特許請求の範囲内で、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な実施が可能である。

【符号の説明】

【0118】

１００ 本体
１１０ ドレイン部
１２０ インペラ部
１２１ 羽部
１２３ 駆動装置
１３０ カバー
１３１ 固定部
２００ 投入部
２０１ 水酸化ナトリウム水溶液投入管
２０２ 金属溶液投入管
２０３ 窒素投入管
２０４ アンモニア水水溶液投入管
３００ フィルター部
３１０ フィルター
３３０ 流路管
３５０ 集水槽
３７０ 真空ポンプ
３９０ 注入部
４００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】