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(a) 표면 상에 제1극성 작용기를 갖는 담체 입자(matrix particle); 및
(b) 상기 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 화학적 결합(chemical bonding)을 통해 고정된 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)
을 포함하는 전극활물질로서,
상기 담체 입자의 재질은 탄소재, (준)금속, (준)금속 산화물 및 무기물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고,
상기 라디칼은 탄소 라디칼, 붕소 라디칼, 황 라디칼, 옥시(oxy) 라디칼, 니트록시(nitroxy) 라디칼, 히드록시(hydroxy 라디칼 및 히드라질(hydrazyl) 라디칼로 구성된 군으로부터 선택되고,
라디칼로 변환 가능한 작용기와 제2극성 작용기를 함유하는 화합물에 포함된 제2극성 작용기와 담체 입자 표면상에 존재하는 제 1 극성 작용기 간의 화학반응에 의해 상기 라디칼이 담체 입자상에 고정되는 것이 특징인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 담체 입자의 크기는 5 내지 100nm 범위인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 담체 입자의 밀도는 3g/cm3 이상인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 담체 입자는 전도성(conductivity)을 갖는 것이 특징인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 라디칼(radical)은 (i) 라디칼로 변환 가능한 작용기; 및 (ii) 제 2 극성 작용기를 함유하는 화합물로부터 생성된 것인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 라디칼의 스핀 농도는 ESR 스펙트럼 상에서 1020 스핀/g 이상인 전극활물질
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제 7항에 있어서, 상기 화합물은 탄소, 붕소, 황, 옥시, 니트록시기, 히드록시기, N-H기 및 히드라질기로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 치환 또는 비치환된 선형(linear), 환형(cyclic) 또는 이들의 혼합 구조를 갖는 화합물인 전극활물질
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제 1항에 있어서, 상기 전극활물질의 단위 부피당 에너지는 300 mAh/cm3 이상인 것이 특징인 전극활물질
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제 1항, 제3~5항, 제7~8항, 제11~12항 중 어느 한 항에 기재된 전극활물질을 포함하는 전극
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제 13항에 있어서, 상기 전극은 양극인 것이 특징인 전극
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양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함하는 전기 화학 소자에 있어서, 상기 양극, 음극 또는 양 전극은 제 1항, 제3~5항, 제7~8항, 제11~12항 중 어느 한 항에 기재된 전극활물질을 포함하는 전극인 것이 특징인 전기 화학 소자
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제 15항에 있어서, 상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지인 전기 화학 소자
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(a) 라디칼로 변환 가능한 작용기 및 제2극성 작용기를 함유하는 화합물에 포함된 제2극성 작용기와 담체 입자 표면에 존재하는 제1극성 작용기와의 화학반응을 통해, 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물을 고정하는 단계; 및
(b) 상기 화합물 내 라디칼로 변환 가능한 작용기를 전기 화학적으로 활성화시켜 라디칼(radical)을 생성하는 단계
를 포함하는 제 1항, 제3~5항, 제7~8항, 제11~12항 중 어느 한 항에 기재된 전극활물질의 제조방법
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제 17항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 라디칼을 생성하는 전기 화학적 활성법은 (i) 라디칼이 가질 수 있는 여기 전자 준위(excited energy state) 또는 그 이상에 해당하는 에너지 공급 및 (ii) 산화(환원)제와의 반응으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법인 것이 특징인 제조방법
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