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리튬이 도핑된 탄소 분말 제조방법 및 이의 제조장치 그리고, 리튬이 도핑된 탄소 전극의 제조방법

  • 기술번호 : KST2015164067
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
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 리튬이 도핑된 탄소 분말 제조방법 및 제조장치 그리고, 리튬이 도핑된 탄소 전극의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬이온 커패시터에서 음극으로 사용되는 탄소 전극을 전기화학적 방법으로 리튬이온을 탄소분말에 도핑하는 장치 및 방법 그리고, 리튬이 도핑된 탄소 분말을 이용한 탄소 전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법은, 전해액을 주입한 반응 용기 내에, 리튬금속을 (+)단자에 체결하고, 분말상의 탄소 음극재와 리튬염을 주입한 다공성 세라믹 용기 내에 (-) 단자를 삽입하는 단계; 상기 반응용기 내를 불활성 분위기로 만든 후, 상기 반응용기와 상기 다공성 세라믹 용기를 각각 밀폐시키는 단계; 및 상기 단자에 전압을 가하여 상기 탄소 음극재의 층간에 리튬을 삽입시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 다른, 리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 장치는 내부에 전해액을 수용하는 반응용기; 상기 반응용기 내부의 전해액에 침지되는 다공성 세라믹 용기; 일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 반응용기 내의 전해액에 침지되는 (+)단자; 일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 세라믹 용기 내에 삽입되는 (-)단자; 상기 다공성 세라믹 용기의 상부를 밀폐시키며, 상기 (-) 단자가 관통하는 구멍이 형성된 다공성 세라믹 용기 뚜껑; 상기 반응용기의 상부를 밀폐시키며, 상기 (+) 단자와 상기 (-) 단자가 관통하는 구멍이 각각 형성된 반응용기 뚜껑;을 포함한다.
Int. CL C01B 31/02 (2006.01) C01D 15/00 (2006.01) H01M 4/133 (2010.01)
CPC C01B 32/05(2013.01) C01B 32/05(2013.01) C01B 32/05(2013.01)
출원번호/일자 1020120138283 (2012.11.30)
출원인 한국전기연구원
등록번호/일자 10-1410848-0000 (2014.06.17)
공개번호/일자 10-2014-0070156 (2014.06.10) 문서열기
공고번호/일자 (20140623) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.11.30)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전기연구원 대한민국 경상남도 창원시 성산구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 양선혜 대한민국 경상남도 김해시
2 김익준 대한민국 부산 동래구
3 도칠훈 대한민국 경남 창원시 성산구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인부경 대한민국 부산광역시 연제구 법원남로**번길 **, *층 (거제동, 대한타워)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국전기연구원 경상남도 창원시 성산구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2012.11.30 수리 (Accepted) 1-1-2012-0996937-00
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2012.12.12 수리 (Accepted) 1-1-2012-1031104-07
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2013.12.10 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2014.01.10 수리 (Accepted) 9-1-2014-0004054-88
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2014.01.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0068116-92
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2014.03.27 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2014-0292992-57
7 등록결정서
Decision to grant
2014.04.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0297667-31
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.02.04 수리 (Accepted) 4-1-2015-0006987-25
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번호 청구항
1 1
리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법에 있어서, 전해액을 주입한 반응 용기 내에, 리튬금속을 (+)단자에 체결하고, 분말상의 탄소 음극재와 리튬염(Lithium salt)을 주입한 다공성 세라믹 용기 내에 (-) 단자를 삽입하는 단계;상기 반응용기 내를 불활성 분위기로 만든 후, 상기 반응용기와 상기 다공성 세라믹 용기를 각각 밀폐시키는 단계; 및상기 단자에 전압을 가하여 상기 탄소 음극재의 층간에 리튬을 삽입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
2 2
제 1항에 있어서, 상기 반응 용기는 전해액에 의한 부식을 방지하도록 강화유리인 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
3 3
제 1항에 있어서, 상기 전해액은 Li 이온을 포함하는 전해질염과 PC(propylene carbonate), EC(ehthylcarbonate), DEC(diethylcarbonate), 및 DMC(dimethylcarbonate)으로 구성되는 용매 군에서 적어도 1종 이상을 포함하는 전해액이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
4 4
제 1항에 있어서, 상기 탄소 음극재는 흑연(graphite)계, 이흑연화탄소(soft carbon)계, 난흑연화 탄소(hard carbon)계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
5 5
제 1항에 있어서, 상기 리튬염(Lithium salt)은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, Li(CF3SO2)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC(SO2CF3)3으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
6 6
제 1항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 용기는 상기 분말상의 탄소 음극재는 통과되지 않고, 양이온인 Li 이온과 리튬염의 음이온은 통과가 가능한 공극의 크기를 지니는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
7 7
제 1항에 있어서, 상기 단자는 SUS 단독으로 사용되거나, 니켈, 금, 또는 SUS가 코팅된 Cu 재질이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
8 8
제 1항에 있어서, 상기 반응용기와 상기 다공성 세라믹 용기를 각각의 뚜껑이 결합되어 밀폐되되, 상기 각각의 뚜껑은 쿠션성을 지니는 테프론 재질인 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조방법
9 9
리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법에 있어서, 전해액을 주입한 반응 용기 내에, 불활성 분위기 내에서 단자에 전압을 가하여 전기 화학적 방법으로 분말상의 탄소 음극재의 층간에 리튬을 삽입시키되, 상기 단자에서, (+)단자는 리튬금속을 체결하고, (-)단자는 분말상의 탄소 음극재와 리튬염(Lithium salt)를 주입한 다공성 세라믹 용기 내에 삽입시키는 것을 특징으로 하는 리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법
10 10
삭제
11 11
제 9항에 있어서, 상기 리튬염(Lithium salt)은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, Li(CF3SO2)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC(SO2CF3)3으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상이 사용되는 리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법
12 12
제 9항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 용기는 상기 분말상의 탄소 음극재는 통과되지 않고, 양이온인 Li 이온과 리튬염의 양이온은 통과가능한 공극의 크기를 지니는 것을 특징으로 하는 리튬이 도핑된 탄소 분말의 제조방법
13 13
삭제
14 14
리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 장치에 있어서, 내부에 전해액을 수용하는 반응용기; 상기 반응용기 내부의 전해액에 침지되는 다공성 세라믹 용기; 일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 반응용기 내의 전해액에 침지되는 (+)단자;일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 세라믹 용기 내에 삽입되는 (-)단자; 상기 다공성 세라믹 용기의 상부를 밀폐시키며, 상기 (-) 단자가 관통하는 구멍이 형성된 다공성 세라믹 용기 뚜껑;상기 반응용기의 상부를 밀폐시키며, 상기 (+) 단자와 상기 (-) 단자가 관통하는 구멍이 각각 형성된 반응용기 뚜껑;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 탄소 분말 제조장치
15 15
제 14항에 있어서, 상기 반응용기는 강화유리로 제작되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말 제조장치
16 16
제 14항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 용기는 분말상의 탄소 음극재는 통과되지 않고, 양이온인 Li 이온과 리튬염의 양이온은 통과가능한 공극의 크기를 지니는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조장치
17 17
제 14항에 있어서, 상기 (+) 단자 및 상기 (-) 단자는 SUS 단독으로 사용되거나, 니켈, 금, 또는 SUS가 코팅된 Cu 재질이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조장치
18 18
제 14항에 있어서, 상기 (+) 단자의 하부에는 리튬 판을 체결하기 위한 클립 또는 집게가 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조장치
19 19
제 14항에 있어서, 상기 반응용기 뚜껑과 상기 다공성 세라믹 용기 뚜껑은 쿠션성을 지니는 테프론 재질인 것을 특징으로 하는 탄소 분말의 제조장치
20 20
제 14항에 있어서, 상기 반응용기의 상부에는 돌출된 링 돌출턱이 형성되며, 상기 링 돌출턱의 상부에 상기 반응용기 뚜껑을 안치시킨 후, 링 클램프를 이용하여 상기 반응용기와 상기 반응용기 뚜껑을 결합시킴으로써 상기 반응용기의 상부를 밀폐시키는 것을 특징으로 탄소 분말의 제조장치
21 21
리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 장치에 있어서, 내부에 전해액을 수용가능한 반응용기; 상기 반응용기 내부의 전해액에 침지되는 다공성 세라믹 용기; 일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 반응용기 내의 전해액에 침지되는 (+)단자;일측은 외부의 전원에 의해 전원이 인가되며, 타측은 상기 세라믹 용기 내에 삽입되는 (-)단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 탄소 분말 제조장치
22 22
리튬이 도핑된 탄소 전극의 제조방법에 있어서, 전해액을 주입한 반응 용기 내에, 리튬금속을 (+)단자에 체결하고, 분말상의 탄소 음극재와 리튬염을 주입한 다공성 세라믹 용기 내에 (-) 단자를 삽입하는 단계;상기 반응용기 내를 불활성 분위기로 만든 후, 상기 반응용기와 상기 다공성 세라믹 용기를 각각 밀폐시키는 단계;상기 단자에 전압을 가하여 상기 탄소 음극재의 층간에 리튬을 삽입시켜 리튬이 도핑된 탄소 분말을 제조하는 단계; 및제조된 리튬이 도핑된 탄소 분말에 도전재와 바인더를 혼합하여 탄소 전극을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이 도핑된 탄소 전극의 제조방법
23 23
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