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1
리튬 금속을 포함하는 음극; 및상기 음극의 일면 상에 배치되는 보호층;을 포함하며,상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 고분자를 포함하며,상기 보호층에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0
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2
제1 항에 있어서, 상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제1 고분자를 포함하며, 상기 제1 고분자에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0
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3 |
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제1 항에 있어서, 상기 보호층이 제2 고분자 및 제3 고분자를 포함하며, 제2 고분자가 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지며, 제3 고분자가 음이온성 작용기 및 소듐, 칼륨 및 수소 이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 보호 음극
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4
제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 55:45 내지 95:5인 보호 음극
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5
제1 항에 있어서, 상기 음이온성 작용기가 술포네이트기(-SO3-), 포스페이트기(-PO4-), 및 카르복실레이트기(-COO-)중에서 선택되는 하나 이상인 보호 음극
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6 |
6
제1 항에 있어서, 상기 고분자의 분자량이 10,000 내지 1,000,000 Dalton인 보호 음극
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7
제1 항에 있어서, 상기 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 300 내지 1,400 Dalton인 보호 음극
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8
제1 항에 있어서, 상기 고분자의 모듈러스(modulus)가 5 내지 400MPa인 보호 음극
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9
제4 항에 있어서, 상기 제2 고분자의 모듈러스가 제3 고분자의 모듈러스보다 더 큰 보호 음극
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10 |
10
제2 항에 있어서, 상기 제1 고분자가 하기 화학식 1 내지 2로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 1003e#상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, 단 A 중에서 Li 함량이 0
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11
제2 항에 있어서, 상기 제1 고분자가 하기 화학식 3 내지 4로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 3003e#상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,003c#화학식 4003e#상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0003c#a≤1, 0≤b003c#1이다
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12
제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자가 하기 화학식 5 내지 6으로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 5003e#상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,003c#화학식 6003e#상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, a+b=1이며, 0003c#a≤1, 0≤b003c#1이다
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13
제3 항에 있어서, 상기 제3 고분자가 하기 화학식 7 내지 8로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 7003e#상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,003c#화학식 8003e#상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0003c#a≤1, 0≤b003c#1이다
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14
제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자가 하기 화학식 9 내지 10으로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 9003e#상기 식에서, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,003c#화학식 10003e#상기 식에서, a+b=1이며, 0003c#a≤1, 0≤b003c#1이다
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제3 항에 있어서, 상기 제3 고분자가 하기 화학식 11 내지 12로 표시되는 보호 음극:003c#화학식 11003e#상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,003c#화학식 12003e#상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0003c#a≤1, 0≤b003c#1이다
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16
제1 항에 있어서, 상기 보호층의 두께가 20㎛ 이하인 보호 음극
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17 |
17
제1 항에 있어서, 상기 보호층이 무기 입자 및 바인더 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 보호 음극
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18
제17 항에 있어서, 상기 무기 입자가 Al2O3, SiO2, TiO2, BaTiO3, MOF(Metal Organic Framework), 흑연산화물(graphite oxide), 그래핀산화물(graphene oxide), POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes), Li2CO3, Li3PO4, Li3N, Li3S4, Li2O, 몬트모릴로나이트(montmorillonite) 으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 보호 음극
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19
양극; 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 보호 음극; 및상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질을 포함하는 리튬 전지
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20
음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제2 고분자 분말을 준비하는 단계;음이온성 작용기 및 소듐, 칼륨 및 수소 이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자를 준비하는 단계;유기 용매에서 제2 고분자 분말 및 제3 고분자를 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계;상기 고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계;를 포함하는 보호 음극 제조방법
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