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중공카본구체와 탄소 쉘-황 복합체의 제조방법, 중공카본구체 및 리튬 이차전지 양극용 탄소 쉘-황 복합체

  • 기술번호 : KST2015122403
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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 발명의 일 실시예에 따른 중공카본구체의 제조방법은, 주형입자와 금속-프탈로사이아닌(metal-phthalocyanine)을 포함하는 재료를 이용하여 미세기공을 갖는 중공카본구체를 제조하는 과정을 포함한다. 이렇게 제조된 중공카본구체는 미세기공을 가진 탄소 벽면을 가져서, 내부에 황을 함입시켜 탄소 쉘-황 복합체를 제조할 수 있고, 리튬-황 이차전지의 양극 소재로 활용할 수 있다. 상기 방법으로 제조한 탄소-황 복합소재는, 황의 지극히 낮은 전기전도도를 향상시킬 수 있고, 미세 기공이 분포되어 있는 탄소 쉘의 내부에 황과 황으로부터 유래하는 리튬폴리설파이드를 가두어 긴 체인 구조의 리튬폴리설파이드가 전해질로 용해되지 않도록 할 수 있고, 셔틀 반응을 최소화할 수 있고, 충방전간의 과충전 양에 줄어들 수 있으며, 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가, 이러한 중공카본구체 및 탄소 쉘-황 복합소재의 대량 생산이 가능한 방법을 제시한다.
Int. CL H01M 4/1393 (2010.01) H01M 10/05 (2010.01) H01M 4/1397 (2010.01)
CPC
출원번호/일자 1020130025761 (2013.03.11)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2014-0111516 (2014.09.19) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 거절
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.03.11)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 오시형 대한민국 경상북도 경주시
2 조원일 대한민국 서울특별시 노원구
3 류승호 대한민국 서울특별시 관악구
4 신언성 대한민국 경기도 성남시 분당구
5 김민섭 대한민국 서울특별시 은평구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박장원 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로 ***, *층~*층 (논현동, 비너스빌딩)(박장원특허법률사무소)

최종권리자

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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2013.03.11 수리 (Accepted) 1-1-2013-0210586-99
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2014.02.05 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2014.03.13 수리 (Accepted) 9-1-2014-0023704-47
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2014.10.31 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0750234-35
6 거절결정서
Decision to Refuse a Patent
2015.01.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2015-0045949-58
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번호 청구항
1 1
주형입자와 금속-프탈로사이아닌(metal-phthalocyanine)을 포함하는 재료를 혼합하는 단계;불활성 분위기 하에서 상기 혼합된 재료를 열처리하여 탄소 쉘-주형입자 복합체를 형성하는 단계; 그리고상기 탄소 쉘-주형입자 복합체로부터 주형입자를 제거하여 미세기공을 갖는 중공카본구체를 수득하는 단계를 포함하는, 중공카본구체의 제조방법
2 2
제1항에 있어서,상기 열처리는 400 내지 1,200 ℃에서 이루어지는 것인, 중공카본구체의 제조방법
3 3
제1항에 있어서, 상기 열처리는 700 내지 1,200 ℃에서 1 내지 24 시간 동안 이루어지며, 금속-프탈로사이아닌이 분해되면서 주형입자의 표면에 질소가 함유된 탄소층이 형성되고, 상기 탄소층으로부터 질소가 빠져나가 미세기공을 갖는 탄소 쉘-주형입자 복합체가 형성되는 과정으로 이루어지는 것인, 중공카본구체의 제조방법
4 4
제1항에 있어서,상기 재료를 혼합하는 단계에서, 상기 주형입자와 금속-프탈로사이아닌은 1:0
5 5
제1항에 있어서,상기 중공카본구체의 미세기공은 그 크기가 0
6 6
제1항에 있어서,상기 중공카본구체의 벽면을 이루는 탄소 쉘은, 라만 스펙트럼(Raman spectrum)에 의한 D 밴드와 G 밴드의 강도(intensity) 비율인 IG/ID값이 0
7 7
제1항에 있어서,상기 미세기공을 갖는 중공카본구체는, BET에 의한 비표면적이 50 내지 2000 m2/g인 것인, 중공카본구체의 제조방법
8 8
제1항에 있어서,상기 금속-프탈로사이아닌에 포함되는 금속은 Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Mg, Li, Zn, Ag, Pb 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인, 중공카본구체의 제조방법
9 9
제1항에 있어서,상기 주형입자는 실리카, 알루미노실리케이트, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 것인, 중공카본구체의 제조방법
10 10
제1항에 있어서,상기 주형입자의 제거는, 불산 수용액 또는 알카리 수용액을 포함하는 에칭용액을 이용하여 주형입자를 에칭하는 과정을 포함하는 것인, 중공카본구체의 제조방법
11 11
제1항에 의하여 제조된 미세기공을 가지는 중공카본구체와 황을 혼합하는 단계; 그리고상기 혼합된 황과 중공카본구체를 115 ℃ 이상으로 유지하여 용융된 황이 상기 미세기공을 통하여 상기 중공카본구체의 내부로 함입되어 탄소 쉘-황 복합체를 제조하는 단계를 포함하는, 탄소 쉘-황 복합체의 제조방법
12 12
중공(hollow) 구조를 가진 탄소 소재로 탄소 벽 및 내부 공간을 포함하고,상기 탄소 벽은, 라만 스펙트럼(Raman spectrum)에 의한 D 밴드와 G 밴드의 강도(intensity) 비율 값인 IG/ID이 0
13 13
제12항에 있어서,상기 중공카본구체의 내부 공간인 중공의 크기는 10 내지 1,000 nm인 것인, 중공카본구체
14 14
제12항에 있어서,상기 탄소 벽은 두께가 1 내지 50 nm인 것인, 중공카본구체
15 15
제12항에 있어서,상기 중공카본구체는 BET법에 의한 비표면적이 50 내지 2,000 m2/g인 것인, 중공카본구체
16 16
제12항에 있어서,상기 중공카본구체는 금속산화물을 더 포함하는 것인, 중공카본구체
17 17
제12항에 따른 중공카본구체, 그리고 황, 폴리설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하고, 상기 황, 폴리설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나는, 상기 중공카본구체의 내부 공간에 위치하는 것인, 리튬 이차전지 양극용 탄소 쉘-황 복합체
18 18
제17항에 있어서,상기 탄소 쉘-황 복합체에 포함되는 탄소와 황은 1: 1 내지 1: 9 의 질량비로 포함되는 것인, 리튬 이차전지 양극용 탄소 쉘-황 복합체
19 19
제17항에 있어서,상기 탄소 쉘-황 복합체는 금속산화물을 더 포함하는 것인, 리튬 이차전지 양극용 탄소 쉘-황 복합체
20 20
제17항에 따른 탄소 쉘-황 복합체를 이차전지의 양극 소재로 포함하는, 리튬-황 이차전지
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1 US20140255786 US 미국 FAMILY

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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 지식경제부 한국과학기술연구원 에너지국제공동연구사업 리튬이온전지를 능가하는 고용량 전지 시스템 원천기술 개발