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고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법, 이에 의하여 제조된 복합체 및 이를 이용한 리튬-황 이차전지(Preparation method for Nitrogen doped graphene having a polymer coating-sulfur complexes, the prepared complexes and lithium-sulfur battery using the same)

  • 기술번호 : KST2016019536
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
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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 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법, 이에 의하여 제조된 복합체 및 이를 이용한 리튬-황 이차전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 1) 그라파이트 옥사이드를 증류수에 분산시켜, 그래핀옥사이드 현탁액을 제조하는 단계; 2) 상기 현탁액에 질소를 포함하는 전도성 고분자를 첨가한 후 수열합성하여 전도성 고분자가 코팅된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계; 3) 상기 전도성 고분자가 코팅된 그래핀 옥사이드를 열처리하여 질소도핑된 그래핀 시트를 제조하는 단계; 4) 상기 질소도핑된 그래핀 시트를 유황을 포함하는 용매에 첨가하여 혼합 및 분산시킨 후, 열처리하여 질소도핑된 그래핀 시트-유황 복합체를 제조하는 단계; 및 5) 상기 질소도핑된 그래핀 시트-유황 복합체의 표면에 고분자 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법을 개시한다.이러한 본 발명에 따르면, 전기전도성이 우수한 그래핀을 이용하여 전극의 전도성을 확보하면서, 황을 고분자 코팅층 및 질소 도핑된 그래핀 시트 내부에 가둠으로써 충방전시 용액 반응에 의한 다중황화물(polysulfides) 용출 효과를 억제하고 이에 따른 용량 감소 및 부반응을 최소화 할 수 있게 되어, 전기화학적 특성을 향상시키는 효과가 있다.
Int. CL H01M 10/052 (2010.01) H01M 4/587 (2010.01) H01M 4/133 (2010.01) H01M 4/38 (2006.01) H01M 4/36 (2006.01)
CPC H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01) H01M 4/366(2013.01)
출원번호/일자 1020150067532 (2015.05.14)
출원인 부산대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-1686640-0000 (2016.12.08)
공개번호/일자 10-2016-0134092 (2016.11.23) 문서열기
공고번호/일자 (20161214) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2015.05.14)
심사청구항수 11

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 부산대학교 산학협력단 대한민국 부산광역시 금정구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김석 대한민국 부산광역시 금정구
2 이희윤 대한민국 경상북도 구미시

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김성현 대한민국 부산광역시 연제구 중앙대로 ****, *층 (거제동)(아너스특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 부산대학교 산학협력단 부산광역시 금정구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2015.05.14 수리 (Accepted) 1-1-2015-0464256-41
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2016.01.13 수리 (Accepted) 4-1-2016-5004891-78
3 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2016.06.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0447162-96
4 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2016.08.22 수리 (Accepted) 1-1-2016-0810399-78
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2016.08.22 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2016-0810411-39
6 등록결정서
Decision to grant		 2016.11.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0850341-15
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.01.09 수리 (Accepted) 4-1-2017-5004005-98
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.01.10 수리 (Accepted) 4-1-2017-5004797-18
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번호 청구항
1 1
1) 그라파이트 옥사이드를 증류수에 분산시켜, 그래핀옥사이드 현탁액을 제조하는 단계;2) 상기 현탁액에 질소를 포함하는 전도성 고분자를 첨가한 후 50~90℃에서 수열합성하여 전도성 고분자가 코팅된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계; 3) 상기 전도성 고분자가 코팅된 그래핀 옥사이드를 400~1000℃에서 열처리함으로써, 산소 포함 작용기가 제거된 질소가 도핑된 그래핀 시트를 제조하는 단계; 4) 상기 질소가 도핑된 그래핀 시트를 유황을 포함하는 용매에 첨가하여 혼합 및 분산시킨 후, 열처리하여 질소도핑된 그래핀 시트-유황 복합체를 제조하는 단계; 및5) 상기 질소도핑된 그래핀 시트-유황 복합체의 표면에 고분자 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
2 2
제 1 항에 있어서,상기 질소를 포함하는 전도성 고분자는,폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리타이오펜(polythiophene), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), 폴리에틸렌아민 (polyethylene amine) 및 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드(polydiallyldimethylammonium chloride)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물 또는 2종이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
3 3
삭제
4 4
제 1 항에 있어서,상기 4)단계는, 상기 질소도핑된 그래핀 시트를 유황을 포함하는 용매에 첨가하여 혼합하고, 초음파 처리하여 분산시킨 후, 110~180℃에서 열처리하고; 상기 용매는 카본디설파이드, 카르보닐설파이드, 테트라클로라이드, 에탄올, 퀘놀린, 톨루엔 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
5 5
제 1 항에 있어서,상기 5)단계는, a) 상기 4)단계에서 제조된 복합체와, 코팅용 고분자 단량체를 유기용매와 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계;b) 산화제를 산성 용액과 혼합 및 교반하여 산화제용액을 제조하는 단계; 및c) 상기 b)단계에서 제조된 산화제 용액을, 상기 a)단계에서 제조된 혼합액에 천천히 첨가하여 화학적 산화 중합반응시킨 후 건조시키는 단계를 포함하여,상기 질소도핑된 그래핀 시트-유황 복합체의 표면에 고분자 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
6 6
제 5 항에 있어서, 상기 a)단계의 코팅용 고분자 단량체는, 아닐린 단량체(aniline monomer), 피롤 단량체(pyrrole moner), 에틸렌 옥사이드 단량체(ethylene oxide moner), 아세틸렌 단량체(acetylene monomer), 타이오펜 단량체(thiophene monomer) 및 페닐렌 비닐렌 단량체(phenylene vinylene monomer)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
7 7
제 5 항에 있어서, 상기 c)단계의 화학적 산화 중합은, 0~5℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
8 8
제 5 항에 있어서,상기 c) 단계의 건조는 진공상태에서 40 내지 100 ℃의 온도로 2 내지 12시간 건조하는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체의 제조방법
9 9
제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체
10 10
제 9 항에 있어서, 상기 복합체는 유황의 함량이 전체 중량에 대하여 40~80 중량%인 것을 특징으로 하는, 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체
11 11
제 10 항에 따른 고분자 코팅층을 갖는 질소도핑된 그래핀-유황 복합체를 이용하여 제조되는 리튬-황 이차전지용 전극
12 12
제 11 항에 따른 리튬-황 이차전지용 전극을 포함하여 제조되는 리튬-황 이차전지
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육부 부산대학교 산학협력단 일반연구자지원(기본연구지원사업-유형2) 고용량 황전지용 리튬 금속얼로이 음극소재 개발