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옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기를 표면에만 선택적으로 도입한 흑연성 음극재의 제조 및 리튬 이온 배터리 전극으로의 응용(Fabrication method of graphite anodes treated with C4F8 vacuum plasma for surface-selective introduction of carbon-fluorine functional groups and their lithium ion battery application)

  • 기술번호 : KST2017012546
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기를 흑연 물질의 표면에만 선택적으로 도입한 흑연성 음극재의 제조 방법과 이의 리튬 이온 배터리 전극으로의 응용에 관한 것으로, 금속 촉매를 이용하여 CVD 방식으로 제조한 탄소 나노섬유와 각종 흑연 물질을 흑연화하여, 다양한 흑연화도와 다양한 크기를 가지는 흑연성 물질 기반의 음극재 제조 방법을 제공한다. 또한 상기 흑연성 물질에 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 도입된 흑연성 음극재를 제조 후 리튬 이온 배터리 전극으로 활용해 고용량의 리튬 이온 배터리로의 응용 방법을 제공한다.본 발명에 따르면, 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기를 흑연 물질의 표면에만 선택적으로 도입한 음극재를 제조할 수 있다는 장점을 가진다. 더욱이 본 발명에서 제조될 수 있는 탄소-불소 관능기가 도입된 흑연성 음극재는 충방전 시 리튬 이온이 높은 속도로 이동하여 충방전 성능을 증대시킬 수 있으며, 충방전 용량이 우수하며 장기적 안정성이 뛰어나고, 고율에서도 높은 속도 특성을 지니며 1차 쿨롱 효율 또한 유지되는 뛰어난 리튬 이온 배터리 성능을 보인다.
Int. CL H01M 4/587 (2016.03.05) H01M 4/1393 (2016.03.05) H01M 4/04 (2016.03.05) C01B 31/02 (2016.03.05) C01B 31/04 (2016.03.05)
CPC H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01) H01M 4/587(2013.01)
출원번호/일자 1020160008178 (2016.01.22)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2017-0088173 (2017.08.01) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2017.01.24)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 장정식 대한민국 서울특별시 관악구
2 이충현 대한민국 경기도 성남시 분당구
3 서영덕 대한민국 서울특별시 영등포구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 강문호 대한민국 서울특별시 서초구 사평대로 ** (반포동) 우주빌딩 *층(다민특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2016.01.22 수리 (Accepted) 1-1-2016-0075089-33
2 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)
2017.01.24 수리 (Accepted) 1-1-2017-0082429-63
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2017.03.15 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2017.05.12 수리 (Accepted) 9-1-2017-0015292-09
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2018.06.16 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0405458-01
6 거절결정서
Decision to Refuse a Patent
2018.08.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0588576-71
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2020-5265458-48
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번호 청구항
1 1
(A) 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 를 화학적 기상증착 (CVD) 방식으로 제조하는 단계; 및(B) 상기 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료를 흑연화로를 사용하여 2800 도에서 3000 도 사이에서 흑연화하여 흑연화도를 증가시키는 단계; 및 (C) 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
2 2
제 1항에 있어서, 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 를 화학적 기상증착 (CVD) 방식으로 제조할 때 도입하는 일산화탄소 (CO) 와 수소 (H2) 의 비율은 4:1 인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
3 3
제 1항에 있어서, 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 를 화학적 기상증착 (CVD) 방식으로 제조할 때 사용하는 반응기는 수평구조의 고온 석영 반응기 (horizontal quartz flow reactor) 를 사용하는 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
4 4
제 1항에 있어서, 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 를 화학적 기상증착 (CVD) 방식으로 제조할 때 철 (Fe) 촉매를 제거하기 위한 염산 수용액 (10 중량부) 세척 시간은 최소 72 시간 동안인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
5 5
제 1항에 있어서, 상기 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료를 흑연화로를 사용하여 2800 도에서 3000 도 사이 온도에서 흑연화하여 흑연화도를 증가시킬 때 사용하는 흑연 재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 미소구조체 탄소나노섬유, 그리고 각 물질의 흑연화된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
6 6
제 1항에 있어서, 상기 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료를 흑연화로를 사용하여 2800 도에서 3000 도 사이 온도에서 흑연화하여 흑연화도를 증가시킬 때 사용하는 흑연화로는 horizontal graphite furnace 인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
7 7
제 1항에 있어서, 상기 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료를 흑연화로를 사용하여 2800 도에서 3000 도 사이 온도에서 흑연화하여 흑연화도를 증가시킬 때의 흑연 재료의 가열 시간은 10분인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
8 8
제 1항에 있어서, 상기 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료를 흑연화로를 사용하여 2800 도에서 3000 도 사이 온도에서 흑연화하여 흑연화도를 증가시킬 때 사용하는 불활성 기체는 아르곤 (Ar), 네온 (Ne) 중 하나인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
9 9
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 플라즈마 장치 내부의 진공 조건은 200 mTorr 이하인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
10 10
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 플라즈마 출력은 50W에서 200W 사이인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
11 11
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 플라즈마 전극과 흑연 음극재 사이의 거리는 25 cm 인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
12 12
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 흘려주는 탄화불소 기체는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8), CF4, C3F8 중 하나인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
13 13
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 흘려주는 탄화불소 기체의 양은 5 에서 20 sccm 사이인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
14 14
제 1항에 있어서, 상기 흑연화된 미소구조체 탄소 나노섬유 (PCNF) 및 흑연 재료에 진공플라즈마 장치를 이용해 탄소-불소 관능기를 표면에 선택적으로 도입한 흑연성 음극재를 제조할 때 플라즈마 처리 시간은 5 sccm 의 탄화불소 기체를 흘려주는 경우 5분에서 20분 사이인 것을 특징으로 하는 옥타플루오로시클로부탄 (C4F8) 진공 플라즈마 처리를 통하여 탄소-불소 관능기가 표면에 선택적으로 도입된 흑연성 음극재의 제조방법
15 15
제 1항 내지 제 17항 중의 어느 하나의 방법으로 제조된 흑연성 음극재
16 16
제 1항 내지 제 17항 중의 어느 하나의 방법으로 제조된 흑연성 음극재를 포함한 리튬 이온 배터리 전극 제조방법
17 17
제 16항에 있어서, 리튬 이온 배터리 전극 제조시 사용된 전극 물질의 비율은 흑연성 음극재 85 중량비, 스티렌-부타디엔 공중합체 10 중량비, 카르복시메틸 셀룰로오스 5 중량비를 물 상에서 혼합하여 슬러리를 제조하는 것을 특징으로 하는 흑연성 음극재를 포함한 리튬 이온 배터리 전극 제조방법
18 18
제 16항 내지 제 17항에 있어서, 슬러리가 도포된 구리 포일을 진공 조건 하에서 건조할 때 건조 시간은 12시간 이상인 것을 특징으로 하는 흑연 음극재를 포함한 리튬 이온 배터리 전극 제조방법
19 19
제 16항 내지 제 17항에 있어서, 상기 슬러리를 구리 포일 위에 도포하여 전극을 제조할 때 구리 포일에 가하는 roll-type mill 의 압력은 100 MPa 인 것을 특징으로 하는 흑연성 음극재를 포함한 리튬 이온 배터리 전극 제조방법
20 20
제 16항 내지 제 17항에 있어서, 상기 리튬 이온 배터리 전극 내부의 LiPF6/(EC/DEC) 전해질의 LiPF6 농도는 1 몰농도 인 것을 특징으로 하는 흑연 음극재를 포함한 리튬 이온 배터리 전극 제조방법
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
국가 R&D 정보가 없습니다.