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코어; 및 상기 코어 상에 배치된 비절연성(non-insulating) 코팅층;을 포함하며,상기 코어가 제1 탄소계 재료 및 제1 탄소계 재료의 열처리 결과물인 제2 탄소계 재료 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며,상기 코팅층이 금속/준금속 함유 반도체를 포함하는, 복합 탄소(composite carbon)를 포함하며,산소를 양극활물질로 사용하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체가 원소 주기율표 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속 원소를 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체가 IV족 반도체, IV족 화합물 반도체, VI족 반도체, III-V 반도체, II-VI 반도체, I-VII 반도체, IV-VI 반도체, V-VI 반도체, II-V 반도체, 및 I-III-VI2 반도체 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체가 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 산화물, 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 황화물, 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 질화물, 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 질산화물, 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 인화물, 및 제2 족 내지 제16 족에 속하는 금속/준금속의 비소화물 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체가 ZnaOb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), SnaOb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), SraTibOc(0003c#a≤2, 0003c#b≤2, 0003c#c≤2), TiaOb(0003c#a≤2, 2≤b≤4), BaaTibOc(0003c#a≤2, 0003c#b≤2, 2003c#c≤4), CuaOb(1003c#a≤3, 0003c#b≤2), CuaOb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), BiaOb(1≤a≤3, 2≤b≤4), FeaSb(0003c#a≤2, 1≤b≤3), SnaSb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), BiaSb(1≤a≤3, 2≤b≤4), BiaSeb(1≤a≤3, 2≤b≤4), BiaTeb(1≤a≤3, 2≤b≤4), SnaSb(0003c#a≤2, 1≤b≤3), PbaSb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), ZnaSb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), MoaSb(0003c#a≤2, 1≤b≤3), PbaTeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), SnaTeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), GaaNb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), GaaPb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), BaPb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), BaaSb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), GaaAsb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), ZnaSeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), ZnaTeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), CdaTeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2), 및 CdaSeb(0003c#a≤2, 0003c#b≤2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체가 ZnO, SnO, SrTiO, TiO2, TiO3, Cu2O, CuO, Bi2O3, FeS2, SnS, Bi2S3, Bi2Se3, Bi2Te3, SnS2, PbS, ZnS, MoS2, PbTe, SnTe, GaN, GaP, BP, BaS, GaAs, ZnSe, ZnTe, CdTe, 및 CdSe 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 5
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제1 항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체의 비저항(resisitivity)이 20℃ 에서 1×107 Ω·cm 이하인 양극
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제1 항에 있어서, 상기 코팅층의 두께가 20nm 이하인 양극
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제1 항에 있어서, 상기 코팅층이 코어 상에 불연속적으로 배치된 양극
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제1 항에 있어서, 상기 코팅층이 코어 상에 해도(sea island) 형태로 배치된 양극
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제1 항에 있어서, 상기 코어가 구형, 막대형, 판상형, 및 튜브형 중에서 선택된 하나 이상의 구조를 가지는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 제1 탄소계 재료가 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연, 그래핀(graphene), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 플러렌 수트(fullerene soot), 메조카본 마이크로비드(MCMB), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소나노벨트(carbon nanobelt), 소프트 카본, 하드 카본, 피치 탄화물, 메조페이스 피치 탄화물, 및 소성된 코크스 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 제1 탄소계 재료가 결정성(crystalline) 탄소를 포함하는 양극
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제1 항에 있어서, 상기 복합 탄소의 라만스펙트럼에서 ID와 IG의 강도비(ID/IG)가 1
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제1 항에 있어서, 상기 복합 탄소가 산소의 산화 또는 환원 반응에 관여하는 금속 또는 금속산화물 나노입자 촉매를 포함하지 않는 양극
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17
제1 항에 있어서, 상기 코어가 제1 탄소계 재료의 열처리 결과물인 제2 탄소계 재료를 포함하는 양극
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제17 항에 있어서, 상기 열처리 온도가 700℃ 내지 2500℃인 양극
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제17 항에 있어서, 상기 제2 탄소계 재료의 비표면적이 제1 탄소계 재료의 비표면적의 90% 이하인 양극
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제17 항에 있어서, 상기 제2 탄소계 재료의 라만스펙트럼에서 ID와 IG의 강도비(ID/IG)가 제1 탄소계 재료의 강도비의 95% 이하인 양극
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제1 항에 있어서, 상기 양극을 포함하는 공기전지의 충방전 시에 리튬 금속 대비 2
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제1 항에 있어서, 상기 양극을 포함하는 공기전지의 충방전 시에 10번째 사이클에서의 이산화탄소 발생량에 비하여 15번째 사이클에서의 이산화탄소 발생량이 더 작은 양극
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제1항에 있어서, 상기 금속/준금속 함유 반도체의 함량은 제1탄소계 재료 및 제2탄소계 재료 중에서 선택된 하나 이상 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 300 중량부인 양극
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제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 따른 양극을 포함하는 리튬 공기 전지
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제1 탄소계 재료를 준비하는 단계; 및상기 제1 탄소계 재료 상에 금속/준금속 함유 반도체를 포함하는 코팅층을 배치하여 복합 탄소를 준비하는 단계;를 포함하는 양극 제조방법
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제25 항에 있어서, 상기 코팅층이 증착(deposition)에 의하여 배치되는 양극 제조방법
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제25 항에 있어서, 상기 증착이 ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 수행되는 양극 제조방법
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제25 항에 있어서, 상기 복합 탄소를 700℃ 내지 2500℃ 에서 열처리하는 단계를 추가적으로 포함하는 양극 제조방법
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