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재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법

  • 기술번호 : KST2015189180
  • 담당센터 : 서울서부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-6124-6930
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 공업용 탄산망간(MnCO3)를 열처리 하여 분말상의 이산화망간 종자(seed-MnO2)로 제작한 후, 상기 이산화망간 종자를 1차 입자가 나노 크기(nano size)인 나노분말의 이산화망간 종자로 분쇄하고, 산처리하여, 불순물이 제거된 보다 균질한 분말 형태의 이산화망간 종자로 제조한 후, 이차전지 양극재의 전구체로 사용되는 이산화망간(CMD)을 나노 이산화망간 종자 표면위에 동종결정성장 시켜 1차로 제조한다(CMD1). 이때 분말상의 1차 이산화망간(CMD1)을 얻기 위해 분리된 반응여액(solution)을 재순환시켜, 2차 및 3차 이산화망간(CMD2 및 CMD3)을 제조하기위한 반응모액으로 활용함으로써, 전체 반응공정에서의 이산화망간 수율이 향상될 수 있도록 하며, 또한 상기 이산화망간을 대량생산 할 수 있도록 함은 물론, 리튬이차전지의 양극재의 전구체(前驅體)로서 사용할 수 있도록 하고, 이를 양극재로 사용하는 리튬이차전지의 충,방전 효율이 더욱 향상될 수 있도록 한 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법에 관한 것이다.그 기술적인 구성은, a)공업용 탄산망간을 Air 분위기하에 300~450℃의 온도로 30분~10시간 유지시킨 후 냉각하여 이산화망간 종자을 생성하는 단계;b)상기 a)단계에서 생성된 이산화망간 종자을 어트리션 밀(attrition mill) 분쇄기에서 이산화망간 20~30wt%에 대하여 마찰 분쇄용의 다수의 세라믹 볼(zirconia ball) 62wt% 및 증류수를 8~18wt% 혼합하여 분쇄하고, 상기 세라믹 볼을 제거한 분쇄물을 건조하여 분말상의 이산화망간 종자를 제작하는 단계;c)교반기를 이용하여 상기 분쇄된 이산화망간 종자와 황산을 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;d)또한, 교반기를 이용하여 황산망간과 증류수를 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;e)이에 더하여 교반기를 이용하여 염소산나트륨과 증류수를 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;f)상기 c)단계와 d)단계의 혼합물을 먼저 일정한 온도로 혼합시키는 단계;g)상기 f)단계의 혼합물과 함께 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 1차로 CMD1과 반응여액으로 분리하는 단계;h)상기 고액 분리된 일정온도의 반응여액의 내부에 c)단계와 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 2차로 CMD2와 반응여액으로 고액 분리시키는 단계;i)상기 h)단의 고액 분리 과정에서 분리된 반응여액을 재차 상기 h)단계의 여액으로 재순환하여, 재순환된 반응여액 내부에 재차 상기 c)단계와 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 3차로 CMD3와 반응여액으로 고액 분리시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 요지로 한다.
Int. CL H01M 4/66 (2006.01) C01G 45/02 (2006.01) B82B 3/00 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020130013404 (2013.02.06)
출원인 한국세라믹기술원
등록번호/일자 10-1480109-0000 (2014.12.31)
공개번호/일자 10-2014-0100282 (2014.08.14) 문서열기
공고번호/일자 (20150107) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.02.06)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국세라믹기술원 대한민국 경상남도 진주시 소호로 ***

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 박선민 대한민국 경기 광명시 철산로 **,
2 노광철 대한민국 경기 광명시 광명로 ***,
3 김성욱 대한민국 경기도 부천시 소사구
4 조해란 대한민국 서울 강북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 정낙승 대한민국 경기도 광명시 철산로 ** 주공아파트****동 ****호 (철산*동)(정낙승특허법률사무소)
2 구응회 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로 ***, **층 **호 (역삼동, 유니온센타)(가남특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국세라믹기술원 대한민국 경상남도 진주시 소호로 ***
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2013.02.06 수리 (Accepted) 1-1-2013-0112201-61
2 보정요구서
Request for Amendment
2013.02.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2013-0017297-64
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2013.02.22 수리 (Accepted) 1-1-2013-0163017-40
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2014.01.03 수리 (Accepted) 4-1-2014-0000353-25
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2014.04.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0297643-46
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2014.05.15 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2014-0458765-48
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)
2014.05.15 수리 (Accepted) 1-1-2014-0458751-10
8 등록결정서
Decision to grant
2014.09.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0675821-33
9 [출원인변경]권리관계변경신고서
[Change of Applicant] Report on Change of Proprietary Status
2014.12.18 수리 (Accepted) 1-1-2014-1232285-24
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.03.31 수리 (Accepted) 4-1-2015-5040685-78
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번호 청구항
1 1
재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 이산화망간 제조방법에 있어서,a)공업용 탄산망간을 Air 분위기하에 300~450℃의 온도로 30분~15시간 유지시킨 후 냉각하여 이산화망간 종자를 생성하는 단계;b)상기 a)단계에서 생성된 이산화망간 종자를 어트리션 밀 분쇄기에서 이산화망간 종자 10~13wt%에 대하여 마찰 분쇄용의 세라믹 볼 67wt% 및 증류수를 10~20wt% 혼합하여 1차입자가 나노 크기인 나노분말로 분쇄하고, 상기 세라믹 볼을 제거한 분쇄물을 건조하여 나노 크기 분말상의 이산화망간 소재를 제작하는 단계;c)교반기를 이용하여 상기 분쇄된 이산화망간 소재 와 황산을 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;d)또한, 교반기를 이용하여 황산망간과 증류수를 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;e)이에 더하여 교반기를 이용하여 염소산나트륨과 증류수를 혼합하여 교반기 내부에서 일정한 온도로 혼합하는 단계;f)상기 c)단계와 d)단계의 혼합물을 먼저 혼합하여 일정한 온도로 혼합시키는 단계;g)상기 f)단계의 혼합물과 함께 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 CMD1과 반응여액으로 분리하는 단계;h)상기 고액 분리된 일정온도의 반응여액의 내부에 c)단계와 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 CMD2와 반응여액으로분리시키는 단계;i)상기 h)단계의 고액 분리 과정에서 분리된 반응여액을 재차 상기 h)단계의 반응모액으로 재순환하여, 상기 재순환된 반응모액 내부에 재차 상기 c)단계와 e)단계의 혼합물을 일정한 온도로 혼합 및 교반한 후 이를 고액 분리기에서 CMD3와 반응여액으로 분리시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
2 2
제 1항에 있어서, 상기 a)단계의 과정에서 공업용 탄산망간은 5℃/min으로 점차 승온시키는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
3 3
제 1항에 있어서, 상기 b)단계의 과정에서 마찰 분쇄용 세라믹 볼은 그 크기가 2Φ, 3Φ, 10Φ로 서로 다른 크기의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
4 4
제 3항에 있어서, 상기 b)단계의 과정에서 2Φ, 3Φ, 10Φ의 크기를 갖는 세라믹 볼(zirconia ball)은 그 비율이, 2Φ: 3Φ: 10Φ = 2
5 5
제 1항에 있어서, 상기 b)단계의 과정에서 이산화망간 종자를 어트리션 밀(attrition mill) 분쇄기에서 12시간 동안 500rpm으로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
6 6
제 1항에 있어서, 상기 b)단계의 과정에서 이산화망간 종자 분쇄물을 오븐에서 80℃의 온도로 건조하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
7 7
제 1항에 있어서, 상기 c)단계의 과정에서 나노크기의 이산화망간 종자와 황산의 혼합 비율은 분쇄된 나노크기의 이산화망간 종자 18~24wt%에 대하여 황산을 76~82wt% 함유되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
8 8
제 1항에 있어서, 상기 c)단계의 과정에서 교반기 내부의 온도는 95℃로 이루어지며, 상기 이산화망간 종자와 황산은 교반기에서 30분간 혼합하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 CMD 제조방법
9 9
제 1항에 있어서, 상기 d)단계의 과정에서 황산망간과 증류수의 혼합 비율은, 황산망간 5~10 wt%에 대하여 증류수 90~95 wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
10 10
제 1항에 있어서, 상기 d)단계의 과정에서 교반기 내부의 온도는 95℃로 이루어지며, 상기 황산망간과 증류수는 교반기에서 10분간 혼합하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
11 11
제 1항에 있어서, 상기 e)단계의 과정에서 염소산나트륨과 증류수의 혼합 비율은, 염소산나트륨 20~30wt%에 대하여 증류수 70~80wt%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
12 12
제 1항에 있어서, 상기 e)단계의 과정에서 교반기 내부의 온도는 95℃로 이루어지며, 상기 염소산나트륨과 증류수는 교반기에서 10분간 혼합하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
13 13
제 1항 또는 제 11항, 제 12항에 있어서, 상기 e)단계의 과정에서 증류수 70~80wt%와 함께 혼합되어 교반되는 염소산나트륨(NaClO3) 대신에, 염소산칼륨(KClO3), 과산화 수소(H2O2), 과황산나트륨(Na2S2O8), 과황산암모늄[(NH4)2S2O8], 과황산칼륨(K2S2O8)중 어느 하나가 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
14 14
제 1항에 있어서, 상기 f)단계에서 c)단계와 d)단계의 혼합물은 95℃의 온도로 혼합시키는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
15 15
제 1항 또는 제 14항에 있어서, 상기 f)단계의 혼합된 혼합물 내에는 나노 크기의 이산화망간 종자 입자와, 황산망간의 Mn2+ 이온이 존재하는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
16 16
제 1항에 있어서, 상기 g)단계의 과정에서 혼합되어 교반되는 혼합물은, 상기 c)단계의 이산화망간 종자와 황산 혼합물 26wt%에 대하여, d)단계의 황산망간과 증류수 혼합물 46wt% 및 e)단계의 염소산나트륨과 증류수 혼합물 28wt%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
17 17
제 1항 또는 제 16항에 있어서, 상기 g)단계의 혼합물은, 95℃의 온도로 5분동안 혼합 및 건조되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
18 18
제 1항에 있어서, 상기 g)단계의 염소산나트륨 혼합물을 넣어주면 상기 염소산나트륨이 산화제 역할을 하여, 모재인 이산화망간 종자에 황산망간의 Mn2+ 이온이 산화되면서 나노 이산화망간 표면위에서 동종결정성장 하여 CMD을 얻을 수있는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
19 19
제 1항에 있어서, 상기 h)단계에서 고액 분리된 반응여액은 95℃를 유지하며, 이때 상기 고액분리된 반응여액 63wt%에 대하여 c)단계의 이산화망간 종자와 황산 혼합물 18wt% 및 e)단계의 염소산나트륨과 증류수 혼합물 19wt%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 재순환 공정을 이용한 이차전지 양극재용 나노 이산화망간(CMD) 제조방법
20 20
삭제
21 21
제 1항에 있어서, 상기 g)단계, h)단계, i)단계에서 각각 고액 분리된 CMD는 입자의 크기가 0
지정국 정보가 없습니다
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