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집전체 표면위에 형성된 고분자패턴을 이용하여 고성능 실리콘 전극제조 및 이를 포함하는 리튬계 이차전지음전극의 제조방법

  • 기술번호 : KST2015123940
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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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 리튬과의 전기화학적 반응에 의한 에너지 이론저장용량이 기존 흑연 소재에 비해 10배 이상 향상되고 출력특성이 우수한 실리콘 나노구조 소재 및 이로 구성된 전극, 이러한 전극을 음극으로 포함하는 이차전지 및 전기화학커패시터에 관한 것이다. 본 발명은 리튬이온전지용 전극의 집전체 표면에 고분자 템플레이트 나노구조패턴을 형성하고, 그 위에 동도금을 시행한 후, 고분자 템플레이트를 제거 한 후에 인도핑실리콘 후막을 증착하면 전극계면 즉 집전체와 전극활물질 그리고 전극활물질과 전해질간의 전극 계면적을 증대시켜 전극활물질의 물리적 안전성 향상과 고율특성에 적합한 전극이 제조되어, 실리콘계 소재의 고용량 특성에 의해 매우 얇은 두께로도 흑연 소재 이상의 에너지를 저장할 수 있고 나노구조에 의해 고출력특성을 발현할 수 있으므로, 기존의 리튬이온화학전지에 비해 2배 정도로 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있고, 이를 포함하는 리튬이온비대칭이차전지는 신재생에너지 저장, 유비쿼터스 전원, 중기계 및 자동차 전원 등에 이용 가능하다.
Int. CL H01M 4/70 (2006.01) H01M 4/139 (2010.01) H01M 10/052 (2010.01)
CPC
출원번호/일자 1020120028406 (2012.03.20)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자 10-1327283-0000 (2013.11.04)
공개번호/일자 10-2013-0106681 (2013.09.30) 문서열기
공고번호/일자 (20131111) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.03.20)
심사청구항수 19

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이중기 대한민국 서울 강남구
2 최원창 대한민국 경기 용인시 기흥구
3 우주만 대한민국 서울 노원구
4 최호석 대한민국 대전 유성구
5 김정섭 대한민국 경남 김해시
6 규엔 시 히유 베트남 서울 중구
7 차이룰 후다야 인도네시아 서울 성북구
8 김아영 대한민국 대전 서구
9 박지훈 대한민국 서울 강남구
10 김상옥 대한민국 서울 서초구
11 류욱연 중국 서울 성북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 한라특허법인(유한) 대한민국 서울시 서초구 강남대로 ***(서초동, 남강빌딩 *층)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 서울특별시 성북구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2012.03.20 수리 (Accepted) 1-1-2012-0225934-91
2 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2012.08.28 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2012-0691744-75
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2013.02.28 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2013.04.09 수리 (Accepted) 9-1-2013-0026170-46
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.08.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0578606-91
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.09.16 수리 (Accepted) 1-1-2013-0843175-17
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.09.16 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0843177-08
8 등록결정서
Decision to grant		 2013.10.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0751831-16
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
10 대리인선임신고서
Report on Appointment of Agent		 2015.12.23 수리 (Accepted) 1-1-2015-5033520-42
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
(1) 고분자 수지를 용매에 용해시킨 용액을 제조하는 단계; (2) 집전체표면 위에 상기 고분자 용액을 코팅시키고, 건조시키는 단계; (3) 상기 용매를 비용매로 희석시켜 혼합용매를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 혼합용매를 상기 고분자 용액이 코팅된 기판에 처리한 후 건조시키는 단계; 를 포함하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
2 2
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (1)에서 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸 및 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
3 3
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (1)에서 용매는 아세톤, 아세트산, 아닐린, 알릴아민, 벤젠, 브로모벤젠, 클로로포름, 클로로에탄, 클로로벤젠, 클로로헥사놀, 에틸벤젠, 에톡시에탄 및 헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매인 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
4 4
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (1)은 고분자 수지를 용매에 0
5 5
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (1)의 집전체는 다공성 구리 집전체인 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
6 6
청구항 1에 있어서, 상기 (2) 단계의 코팅은 독터 블레이드법(doctor blade), 바 코팅(bar coating), 침지 코팅(dip coating) 또는 스핀 코팅(spin coating)인 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
7 7
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (2)에서 건조 과정은 0 - 100℃에서 1 - 24시간 건조시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
8 8
청구항 1에 있어서, 상기 (3) 단계의 상기 비용매는 부탄올, 1-부톡시부탄, 1,3-부탄디올, 시클로헥산올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 포름아마이드, 1-펜탄올, 2-이소프로폭시프로판, 이소프로필 알코올, 메탄올 및 물로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 비용매인 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
9 9
청구항 1에 있어서, 상기단계 (3)의 혼합용매는 아세톤, 아세트산, 아닐린, 알릴아민, 벤젠, 브로모벤젠, 클로로포름, 클로로에탄, 클로로벤젠, 클로로헥사놀, 에틸벤젠, 에톡시에탄 또는 핵산인 용매를 부탄올, 1-부톡시부탄, 1,3-부탄디올, 시클로헥산올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 포름아마이드, 1-펜탄올, 2-이소프로폭시프로판, 이소프로필 알코올, 메탄올 또는 물인 비용매로 희석시켜 1 - 100 부피% 혼합 용매를 제조하는 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
10 10
청구항 1에 있어서, 상기 단계 (4)의 건조 과정은 0 - 100℃에서 1 - 24시간 건조시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체의 제조방법
11 11
(i) 청구항 제 1 항의 방법을 통해 제조된 마이크로 고분자가 패턴화된 집전체 위에 무전해 동 도금을 하는 단계;(ii) 고분자 패턴 제거 후, 화학증착법이나 물리적증착법에 의해 전극활물질을 집전체 표면위에 형성하는 단계; 및(iii) 전극활물질 표면개질 단계;를 포함하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
12 12
청구항 11에 있어서, 상기 집전체는 다공성 구리 집전체인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
13 13
청구항 11에 있어서, 상기 단계 (i)의 도금 단계는 구리도금액으로서 CuSO4H2O 60 g/L, H2S04 150 g/L 및 HCl 50 ppm 혼합물을 사용하고 전류세기 10 - 20 A/cm2 하에서 20 - 30℃에서 10 - 30 초간 도금하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
14 14
청구항 11에 있어서, 상기 단계 (ii)의 마이크로 고분자 패턴 제거는 용매에 함침시키는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
15 15
청구항 14에 있어서, 상기 용매는 클로로포름인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
16 16
청구항 11에 있어서, 상기 단계 (ii)의 전극활물질은 실란 및 포스핀을 포함하는 인도핑 실리콘 후막인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극의 제조방법
17 17
청구항 11에 있어서, 상기 단계 (iii)의 표면 개질은 도금액 내에서 양극에 구리판을 연결하고 음극에 전극을 연결한 후 전류를 흘리는 단계 또는 진공 챔버에 넣고 진공 상태에서 구리 타겟으로 전극 표면에 코팅하여 0
18 18
청구항 제 11 항 내지 제 17 항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법을 통해 제조된 음극 1개; 및 활성탄인 양극 1개;로 구성된 것을 특징으로 하는 단위 전지
19 19
청구항 제 11 항 내지 제 17 항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법을 통해 제조된 음극 2-10개; 및활성탄인 양극 2-10개;가 교대로 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 다중 전지
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1 US20130252068 US 미국 FAMILY

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순번 패밀리번호 국가코드 국가명 종류
1 US2013252068 US 미국 DOCDBFAMILY
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육과학기술부 한국연구재단 기후변화대응 기초원천기술개발사업 리튬이차전지용 전극소재 자기완화형구조제어 및 계면기능제어기술개발