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슈퍼캐패시터용 고성능 저비용(천연 고분자) 다공성(5~10n 기공) 탄소 음극 활물질
- 기술번호 : KST2014066851
- 담당센터 : 대전기술혁신센터
- 전화번호 : 042-610-2279
| 요약 | 본 발명은 녹말을 이용한 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유의 제조방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 환경 친화적이고 저비용의 천연의 난섬유성형성 고분자인 녹말 용액에 탄소나노튜브 및 섬유성형성 고분자를 분산시킨 후 고전압(∼60kV)의 전기장을 가하여 직경 200nm 미만의 초극세사 섬유를 함유하는 펠트를 제조한다. 이 탄소섬유 펠트를 산화 안정화 시킨 후 탄화공정의 제어를 통해 10nm 크기의 메조포어를 다량으로 함유하고 있는 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트를 제조하는 방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재의 용도에 관한 것이다. 본 발명과 같이 제조된 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트는 고비표면적 및 고축전용량의 특성을 나타내어 초고용량 슈퍼캐패시터용 전극 재료, 연료전지 전극재료 등으로 이용할 수 있다. 탄소나노튜브, 다공성 탄소섬유 펠트, 녹말, 초고용량 슈퍼캐패시터용 전극재료, 연료전지용 전극재료 |
|---|---|
| Int. CL | B82Y 40/00 (2011.01) D01F 9/12 (2006.01) D01F 9/127 (2006.01) |
| CPC | |
| 출원번호/일자 | 1020080096148 (2008.09.30) |
| 출원인 | 한국과학기술원 |
| 등록번호/일자 | 10-1045001-0000 (2011.06.22) |
| 공개번호/일자 | 10-2010-0036768 (2010.04.08) 문서열기 |
| 공고번호/일자 | (20110629) 문서열기 |
| 국제출원번호/일자 | |
| 국제공개번호/일자 | |
| 우선권정보 | |
| 법적상태 | 등록 |
| 심사진행상태 | 수리 |
| 심판사항 | |
| 구분 | 신규 |
| 원출원번호/일자 | |
| 관련 출원번호 | |
| 심사청구여부/일자 | Y (2008.09.30) |
| 심사청구항수 | 1 |
출원인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술원 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
발명자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 홍순형 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
| 2 | 정용진 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
| 3 | 이경호 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
| 4 | 모찬빈 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
대리인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 황이남 | 대한민국 | 서울시 송파구 법원로 ***, ****호 (문정동, 대명벨리온지식산업센터)(아시아나국제특허법률사무소) |
최종권리자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술원 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | [특허출원]특허출원서 [Patent Application] Patent Application |
2008.09.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2008-0688150-66 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 Request for Prior Art Search |
2010.02.04 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 Report of Prior Art Search |
2010.03.15 | 수리 (Accepted) | 9-1-2010-0014325-97 |
| 4 | 의견제출통지서 Notification of reason for refusal |
2010.11.30 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2010-0550483-13 |
| 5 | [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서 [Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief) |
2011.01.28 | 수리 (Accepted) | 1-1-2011-0073112-77 |
| 6 | [명세서등 보정]보정서 [Amendment to Description, etc.] Amendment |
2011.02.23 | 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) | 1-1-2011-0130950-82 |
| 7 | [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서 [Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation) |
2011.02.23 | 수리 (Accepted) | 1-1-2011-0130948-90 |
| 8 | 등록결정서 Decision to grant |
2011.05.31 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2011-0298265-55 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2013.02.01 | 수리 (Accepted) | 4-1-2013-5019983-17 |
| 10 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157968-69 |
| 11 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157993-01 |
| 12 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5158129-58 |
| 13 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2019.04.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2019-5081392-49 |
| 14 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2020.05.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5108396-12 |
| 15 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2020.06.12 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5131486-63 |
| 번호 | 청구항 |
|---|---|
| 1 |
1 1) 난섬유성형성 녹말의 가공공정에 의하여 섬유성형성 녹말 복합용액을 제조하는 단계와, 2) 섬유성형성 녹말 복합용액의 섬유성형 공정을 통해 녹말 복합섬유를 제조하는 단계와, 3) 녹말 복합섬유의 제어된 열처리 공정을 통하여 메조포어를 함유한 다공성 탄소섬유를 제조하는 단계를 포함하되; 상기 가공공정은 녹말을 100℃∼150℃에서 가열하고 상온으로 냉각시켜 겔(gel)화 된 녹말 용액을 제조하는 제1단계; 및 제1단계에서 수득한 녹말 용액과 섬유성형성 고분자를 5:5∼8:2의 비율로 혼합한 후, 유기산을 처리하여 고온 열처리에 대한 내열성 및 탄소화의 속도를 향상시키는 제2단계로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 열처리 공정은 녹말 복합섬유를 150∼300℃의 온도범위에서 산화 열처리하여 안정화시킨후, 500∼1,400℃의 온도범위에서 진공 및 불활성 열처리하여 탄소섬유화하는 제a단계; 및 상기 a단계 이후 1,400∼2,200℃의 온도범위에서 진공 열처리하여 탄소섬유 표면에 평균 10nm의 크기를 가지는 메조포어를 형성시키는 제b단계로 구성되는 것을 특징으로 하는; 다공성 탄소섬유의 제조방법 |
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| 지정국 정보가 없습니다 |
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| 순번 | 패밀리번호 | 국가코드 | 국가명 | 종류 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | US20100081351 | US | 미국 | FAMILY |
| 2 | US20130034804 | US | 미국 | FAMILY |
DOCDB 패밀리 정보
| 순번 | 패밀리번호 | 국가코드 | 국가명 | 종류 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | US2010081351 | US | 미국 | DOCDBFAMILY |
| 국가 R&D 정보가 없습니다. |
|---|
- 본 등록정보는 참고용으로 법적증빙자료로 사용할 수 없습니다.
- 데이터 이관에 따른 소요기간(1일)으로 인하여 등록원부와 일부 차이가 발생할 수 있으며, 일부 정보(부기, 상세 주소 등)를 제공하지 않고 있습니다.
- 법적증빙자료로 활용하시거나 더 자세한 정보를 보시려면 등록원부를 발급받아 사용하시기 바랍니다.
| 특허 등록번호 | 10-1045001-0000 |
|---|
권리란
| 표시번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
출원 연월일 : 20080930 출원 번호 : 1020080096148 공고 연월일 : 20110629 공고 번호 : 특허결정(심결)연월일 : 20110531 청구범위의 항수 : 1 유별 : D01F 9/12 발명의 명칭 : 녹말을 이용한 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유의 제조방법 및 전기화학용 전극소재 용도 존속기간(예정)만료일 : |
특허권자란
| 순위번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
(권리자) 한국과학기술원 대전광역시 유성구... |
등록료란
| 제 1 - 3 년분 | 금 액 | 42,000 원 | 2011년 06월 23일 | 납입 |
| 제 4 년분 | 금 액 | 62,000 원 | 2014년 05월 21일 | 납입 |
| 제 5 년분 | 금 액 | 43,400 원 | 2015년 05월 26일 | 납입 |
| 제 6 년분 | 금 액 | 43,400 원 | 2016년 05월 26일 | 납입 |
| 제 7 년분 | 금 액 | 96,600 원 | 2017년 05월 30일 | 납입 |
| 제 8 년분 | 금 액 | 69,000 원 | 2018년 05월 25일 | 납입 |
| 제 9 년분 | 금 액 | 69,000 원 | 2019년 06월 03일 | 납입 |
| 제 10 년분 | 금 액 | 147,500 원 | 2020년 05월 25일 | 납입 |
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| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | [특허출원]특허출원서 | 2008.09.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2008-0688150-66 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 | 2010.02.04 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 | 2010.03.15 | 수리 (Accepted) | 9-1-2010-0014325-97 |
| 4 | 의견제출통지서 | 2010.11.30 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2010-0550483-13 |
| 5 | [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서 | 2011.01.28 | 수리 (Accepted) | 1-1-2011-0073112-77 |
| 6 | [명세서등 보정]보정서 | 2011.02.23 | 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) | 1-1-2011-0130950-82 |
| 7 | [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서 | 2011.02.23 | 수리 (Accepted) | 1-1-2011-0130948-90 |
| 8 | 등록결정서 | 2011.05.31 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2011-0298265-55 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2013.02.01 | 수리 (Accepted) | 4-1-2013-5019983-17 |
| 10 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157968-69 |
| 11 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157993-01 |
| 12 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5158129-58 |
| 13 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2019.04.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2019-5081392-49 |
| 14 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2020.05.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5108396-12 |
| 15 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2020.06.12 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5131486-63 |
| 기술번호 | KST2014066851 |
|---|---|
| 자료제공기관 | 미래기술마당 |
| 기술공급기관 | 한국과학기술원 |
| 기술명 | 슈퍼캐패시터용 고성능 저비용(천연 고분자) 다공성(5~10n 기공) 탄소 음극 활물질 |
| 기술개요 |
본 발명은 녹말을 이용한 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유의 제조방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 환경 친화적이고 저비용의 천연의 난섬유성형성 고분자인 녹말 용액에 탄소나노튜브 및 섬유성형성 고분자를 분산시킨 후 고전압(∼60kV)의 전기장을 가하여 직경 200nm 미만의 초극세사 섬유를 함유하는 펠트를 제조한다. 이 탄소섬유 펠트를 산화 안정화 시킨 후 탄화공정의 제어를 통해 10nm 크기의 메조포어를 다량으로 함유하고 있는 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트를 제조하는 방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재의 용도에 관한 것이다. 본 발명과 같이 제조된 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트는 고비표면적 및 고축전용량의 특성을 나타내어 초고용량 슈퍼캐패시터용 전극 재료, 연료전지 전극재료 등으로 이용할 수 있다. 탄소나노튜브, 다공성 탄소섬유 펠트, 녹말, 초고용량 슈퍼캐패시터용 전극재료, 연료전지용 전극재료 |
| 개발상태 | 기능 및 개념 검증 |
| 기술의 우수성 |
1) 천연 고분자 precursor를 이용한 기공의 크기 및 분포 제어가 가능한 다공성 탄소섬유 제조 기술
- 천연고분자인 starch를 원료로 활성탄소섬유를 제조하고자 한다. starch의 경우, 결정질과 비정질의 amylose가 교대로 적층되어 있는 구조를 가지고 있다. 이러한 구조를 탄화공정을 통하여 기공구조로 변환시킬 경우, 비정질(6nm 크기)의 amylose가 나노크기의 미세기공을 형성할 뿐 아니라 균일한 기공크기를 얻을 수 있어 높은 효율을 얻을 수 있다. 2) 탄소나노튜브/탄소섬유를 이용한 2차전지 음극소재 응용 - 천연고분자로부터 제조된 비표면적이 극대화된 다공성 CNT/탄소 나노복합섬유 펠트를 이용하여 일체형 자가지지 복합전극을 제조하였다. 이를 이용하여 전기이중층 슈퍼캐패시터를 제작 하였을 때, 1 M LiPF6 in EC/DMC의 전해질 조건에서 46.9 F/g의 전극용량, 5.1 Ω의 전극 저항, 62 Wh/kg의 에너지 밀도, 25 kW/kg 의 파워 밀도를 보였다. - 천연고분자재료는 환경 친화적이며, 가격이 저렴하고, 쉽게 구할 수 있다는 이점이 있어 슈퍼캐패시터용 전극재료로서 상용화에 큰 이점이 있을 것으로 기대된다. |
| 응용분야 | ○ 수처리용 CDI 전극 |
| 시장규모 및 동향 |
1) 슈퍼캐페시터는 현재 메모리 백업 등의 소용량 제품 중심으로 시장이 형성 되어 있으며 Brake assist, 건설 기계 등 다양한 응용 분야로 중대형 용량 제품으로 시장이 확대되고 있다. 2) 향후 EV용 및 Smart Grid 시장 성장에 따라 2015년 약 5조원 이상의 규모를 달성할 것으로 전망된다. 3) 탄소나노튜브/탄소섬유가 응용될 수 있는 슈퍼커패시터를 포함하는 세계 이차전지 시장은 2008년 기준으로 300억 달러의 시장을 형성하였는데, 이 가운데 납축전지 165억 달러, 리튬이온이차전지 96억 달러, Ni-MH 전지 24억 달러, 슈퍼커패시터 4억 달러의 시장이 형성되었다. 이차전지 시장은 향후 소형 리튬이차전지의 글로벌 공급 경쟁력에 기반을 두고 전지자동차 및 에너지 저장장치인 중대형 이차전지의 글로벌 공급화로 재편되면서, 2015년 이차전지 세계시장은 818억 달러로 전망되는 가운데, 납축전지 200억 달러, 리튬이온이차전지 347억 달러, 니켈계 97억 달러, 기타중대형 131억 달러, 슈퍼커패시터 8억 달러의 시장이 전망되고 있다. |
| 희망거래유형 | |
| 사업화적용실적 | |
| 도입시고려사항 |
| 과제고유번호 | 1345071113 |
|---|---|
| 세부과제번호 | 과C6A2007 |
| 연구과제명 | 재료사업단 |
| 성과구분 | 출원 |
| 부처명 | 교육과학기술부 |
| 연구관리전문기관명 | 한국학술진흥재단 |
| 연구주관기관명 | 한국과학기술원 |
| 성과제출연도 | 2008 |
| 연구기간 | 200603~201302 |
| 기여율 | 1 |
| 연구개발단계명 | 응용연구 |
| 6T분류명 | 기타 |
특허성과
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