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적어도 하나의 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층이 표면에 코팅된 전도성 실리콘 복합체 입자를 포함하고,상기 전도성 실리콘 복합체 입자는, [3 (III) 족 또는 5 (V) 족 원소에서 선택된 불순물이 도핑된 단결정 실리콘]X 과 [금속 실리사이드 상을 포함하는 금속-실리콘 합금]Y 이 [X = 90 ~ 99
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제1항에 있어서,상기 금속 실리사이드 상을 포함하는 금속-실리콘 합금은, 충방전 과정에서 실리콘 입자의 부피 팽창을 억제하고, 표면 전기전도도를 증대시키는 역할을 위해 상기 3 (III) 족 또는 5 (V) 족 원소에서 선택된 불순물이 도핑된 단결정 실리콘의 입자 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 선택된 불순물은 3 (III) 족의 경우 B, Al, Ga 중에서 선택된 하나 이상 이거나, 5 (V) 족의 경우 P, As, Sb 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 선택된 불순물의 도핑 농도가 1013 내지 1019 /cm3의 범위에서 선택됨에 따라, 절삭용 다이아몬드 블레이드와의 마찰 또는 마모 과정을 거쳐 파쇄되어 얻어진 상기 단결정 실리콘의 입자의 전기전도도가 100 S/cm 이상으로 전도성 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 금속 실리사이드 상은 MoSi, Ni2Si, NiSi, NiSi2, AlSi2, Mg2Si, TiSi2, WSi2, FeSi2, CrSi2, CuSi 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 금속-실리콘 합금을 구성하는 금속은, Mo, Ni, Al, Mg, Ti, W, Fe, Cr, Cu 중에서 선택된 하나로서, 절삭용 다이아몬드 블레이드에 포함된 금속 매트릭스 소재로부터 마모되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층은, 상기 선택된 불순물이 도핑된 단결정 실리콘의 입자 표면에 코팅되며, 0
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제1항에 있어서,상기 금속 실리사이드 상을 포함하는 금속-실리콘 합금에서 상기 금속 실리사이드 상의 함량은 적어도 50 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층은, 절삭용 다이아몬드 블레이드를 구성하는 금속 매트릭스 (matrix) 소재와 상기 단결정 실리콘과의 파쇄 과정에서 상기 단결정 실리콘의 입자 표면에 균일하게 코팅되되, 일부 분균일하게 코팅되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제 1항에 있어서,상기 전도성 실리콘 복합체 입자는 10 nm 내지 20 μm 의 크기 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항에 있어서,상기 전도성 실리콘 복합체 입자는 30 nm 내지 500 nm의 범위에서 선택된 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질
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제1항 또는 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항의 이차전지 음극활물질을 포함하고, 고분자 바인더 및 도전재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극
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제13항의 이차전지 음극을 포함하는 이차전지
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이차전지 음극활물질 제조공정에 있어서,(a) 3 (III) 족 또는 5 (V) 족에서 선택된 원소가 도핑된 실리콘 단결정을 성장시켜 실리콘 단결정 잉곳을 제조하는 단계; (b) 상기 실리콘 단결정 잉곳을 금속 절삭 공구 내지는 금속 매트릭스 (matrix) 소재를 포함하는 절삭용 다이아몬드 블레이드 (Diamond Sawing Blade)를 이용하여 1차 절삭하거나 파쇄하는 단계; (c) 상기 절삭용 다이아몬드 블레이드를 구성하는 금속 매트릭스와 상기 실리콘 단결정 잉곳 사이의 기계적인 마찰 및 마모에 의해 파쇄된 실리콘 입자의 표면에 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층이 코팅된 [3(III) 족 또는 5(V) 족 원소에서 선택된 불순물이 도핑된 단결정 실리콘]X-[금속 실리사이드 상이 포함된 금속-실리콘 합금]Y, [X = 90 ~ 99
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제15항에 있어서,(f) 상기 (c) 단계에서 얻어진 실리콘 복합체 입자를 추가적으로 2차 분쇄하는 단계;상기 (d) 단계는,상기 (c) 단계 또는 상기 (f) 단계에서 얻어진 실리콘 복합체 입자를 에칭하여 표면의 실리콘 산화물을 제거하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,(g) 상기 에칭된 실리콘 복합체 입자를 바인더 및 도전재와 혼합하고, 전류 집전체 위에 슬러리 캐스팅 (Slurry casting) 하여 이차전지용 음극을 제조하는 단계 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,상기 금속 매트릭스 (Matrix) 소재는 Mo, Ni, Al, Mg, Ti, W, Fe, Cr, Cu 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 더 포함하는 것을 특징으로 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,상기 금속 매트릭스 (Matrix) 소재를 포함하는 절삭용 다이아몬드 블레이드는, 전해니켈이 도금된 다이아몬드 절삭 공구인 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,상기 금속 실리사이드 상은 MoSi, Ni2Si, NiSi, NiSi2, AlSi2, Mg2Si, TiSi2, WSi2, FeSi2, CrSi2, CuSi 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,상기 탄소층/금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층을 동시에 포함하는 3(III) 족 또는 5(V) 족 원소에서 선택된 불순물이 도핑된 단결정 실리콘 입자에서, 탄소층은 그래핀, 탄소나노튜브 및 그래파이트 층 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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제15항에 있어서,상기 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층은 상기 절삭용 다이아몬드 블레이드와 상기 실리콘 단결정 잉곳간의 기계적인 마찰 및 마모과정에서 발생하는 마찰열에 의해 형성되어, 상기 실리콘 입자의 표면에 0
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제15항에 있어서,상기 금속 실리사이드 박층 내지는 금속-실리콘 합금 박층은 상기 실리콘 입자의 표면 전기전도도를 증가시켜 이차전지의 고율 특성을 높이고, 실리콘의 충방전시 발생하는 부피 팽창을 억제하는 버퍼층 (buffer layer) 역할을 하는 것을 특징으로 하는 이차전지 음극활물질 제조공정
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