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리튬 이온 커패시터용 양극 활물질 및 그의 제조 방법

  • 기술번호 : KST2014062299
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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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 본 발명은 우수한 용량 특성과 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 커패시터에 관한 것으로, 특히, 양극 활물질로 적용되는 탄소계 재료에 리튬 공급원으로 초기 비가역 용량이 큰 리튬 복합 금속 산화물과 에너지 밀도 향상을 위하여 리튬이온 커패시터의 작동전위 영역에서 가역성이 높은 리튬 복합 금속 산화물을 함께 양극 첨가제로 사용하는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금속 리튬을 사용하지 않고 전기화학적 방식으로 리튬을 음극에 도핑할 수 있고 리튬 이온 커패시터의 용량 특성 및 리튬 도핑 공정 안전성을 현저히 향상시킬 수 있다.
Int. CL H01M 4/48 (2010.01) H01G 9/042 (2006.01) H01M 4/583 (2010.01)
CPC
출원번호/일자 1020120035045 (2012.04.04)
출원인 전자부품연구원
등록번호/일자 10-1383360-0000 (2014.04.02)
공개번호/일자 10-2013-0112567 (2013.10.14) 문서열기
공고번호/일자 (20140414) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.04.04)
심사청구항수 21

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자기술연구원 대한민국 경기도 성남시 분당구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김영준 대한민국 경기도 용인시 기흥구
2 김점수 대한민국 경기 화성시 영통로**번길 **,
3 박민식 대한민국 경기 수원시 영통구

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 한국전자기술연구원 경기도 성남시 분당구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2012.04.04 수리 (Accepted) 1-1-2012-0270792-48
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.04.17 수리 (Accepted) 4-1-2013-0013766-37
3 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.09.03 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0621146-99
4 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.11.01 수리 (Accepted) 1-1-2013-0997568-68
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.11.01 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0997567-12
6 등록결정서
Decision to grant		 2014.01.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0032418-98
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.08.24 수리 (Accepted) 4-1-2020-5189497-57
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
하기의 계산식 1에 따른 초기 충방전 효율(QE)이 50% 이하이며, 하기의 화학식 1로 표시되는 제1 리튬 복합 금속 산화물, 하기의 계산식 2에 따른 2
2 2
제1항에 있어서,상기 제1 리튬 복합 금속 산화물은 하기의 계산식 1에 따른 초기 충방전 효율(QE)이 40% 이하인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질:[계산식 1]QE = (QD/QC)×100식 중, QE는 제1 리튬 복합 금속 산화물의 초기 충방전 효율을 나타낸 것이고,QD는 방전 전압 2
3 3
제1항에 있어서,상기 제2 리튬 복합 금속 산화물은 하기 계산식 2에 따른 2
4 4
제1항에 있어서,상기 제1 리튬 복합 금속 산화물은 Li2MoO3, Li5FeO4, 및 Li6CoO4로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
5 5
제1항에 있어서,상기 제2 리튬 복합 금속 산화물은 Li2MnO3, Li2TiO3, Li2RuO3, Li2IrO3, Li2PtO3, Li2SnO3, 및 Li2ZrO3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
6 6
제1항에 있어서,상기 제1 리튬 복합 금속 산화물은 0V 내지 5V의 전압영역에서 리튬 이온을 삽입 또는 탈리하는 것인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
7 7
제1항에 있어서,상기 제2 리튬 복합 금속 산화물은 1V 내지 5V의 전압영역에서 리튬 이온을 가역적으로 삽입 또는 탈리하는 것인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질(리튬이온 커패시터의 작동전위 영역에서 가역성이 높은 것)
8 8
제1항에 있어서,상기 탄소계 재료는 비표면적이 500 m2/g 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
9 9
제1항에 있어서,상기 탄소계 재료는 활성탄, 활성탄과 금속 산화물 복합체, 활성탄과 전도성 고분자 복합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
10 10
제1항에 있어서,상기 제1 리튬 복합 금속 산화물 0
11 11
제1항에 있어서,상기 제1 리튬 복합 금속 산화물: 제2 리튬 복합 금속 산화물의 중량비는 10:90 내지 90:10인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질
12 12
a) 리튬 화합물과 Mo, Fe, 및 Co으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 전이금속 화합물을 혼합하고 열처리하여 하기의 화학식 3으로 표시되는 제1 리튬 복합 금속 산화물 전구체를 생성시키는 단계; b) 하기의 화학식 3으로 표시되는 제1 리튬 복합 금속 산화물 전구체를 환원하여 하기의 화학식 1로 표시되는 제1 리튬 복합 금속 산화물을 생성시키는 단계;c) 리튬 화합물과 Mn, Ti, Ru, Ir, Pt, Sn, 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 전이금속 화합물을 혼합하고 열처리하여 하기의 화학식 2으로 표시되는 제2 리튬 복합 금속 산화물을 생성시키는 단계; 및d) 상기 제1 리튬 복합 금속 산화물 및 제2 리튬 복합 금속 산화물을 탄소계 재료와 혼합하는 단계;를 포함하는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법: [화학식 1]LiaM1bOc[화학식 2]LidM2eOf[화학식 3]Lia'M1'b'Oc'식 중, a, b, c 는 각각 0003c#a≤6, 0003c#b≤3, 0003c#c≤4를 만족하며,d, e, f는 각각 0003c#d≤2, 0003c#e≤3, 0003c#f≤4를 만족하며,a', b', c'는 각각 0003c#a'≤6, 0003c#b'≤3, 1003c#c'≤5를 만족하며,M1 및 M1'은 각각 Mo, Fe, 및 Co로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, M2은 Mn, Ti, Ru, Ir, Pt, Sn, 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임
13 13
제12항에 있어서,상기 a) 단계의 열처리 공정은 400 내지 1,000 ℃에서 수행하는 것인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
14 14
제12항에 있어서,상기 b) 단계는 제1 리튬 복합 금속 산화물 전구체를 500 내지 1,000 ℃에서 열처리하여 환원시키는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
15 15
제12항에 있어서,상기 c) 단계의 열처리 공정은 500 내지 1,000 ℃에서 수행하는 것인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
16 16
제12항에 있어서,상기 a) 단계 및 c) 단계의 리튬 화합물은 각각 Li2CO3, LiOH, 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
17 17
제12항에 있어서,상기 a) 단계의 전이금속 화합물은 MoO3, MoO2, (NH4)6Mo7O24·4H20, MoS2, Mo, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, CoO, 및 Co로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
18 18
제12항에 있어서,상기 c) 단계의 전이금속 화합물은 MnO, Mn, TiO2, Ti, RuO2, Ru, IrCl3, IrO2, PtCl4, PtCl2, PtO2, Pt(C5H7O2)2, Pt/C, SnO2, Sn, ZrO2, 및 Zr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질의 제조 방법
19 19
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬 이온 커패시터
20 20
제19항에 있어서,양극 활물질을 포함하는 양극(cathode); 음극 활물질을 포함하는 음극(anode); 및 양극 및 음극 사이의 격리막(separator)을 포함하고, 상기 음극은 양극으로부터만 리튬 이온을 공급받는 리튬 이온 커패시터
21 21
제19항에 있어서,0V 내지 5V의 전압영역에서 리튬 이온을 가역적으로 삽입 또는 탈리하는 탄소계 음극 활물질을 포함하는 리튬 이온 커패시터
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1 교육과학기술부 전자부품연구원 신기술융합형 성장동력 사업 에너지 하이브리형 통합 셀 개발