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산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법에 있어서,그래파이트를 산화하여 산화그래파이트를 형성하는 단계와;상기 산화그래파이트를 분산 및 박리하여 산화그래핀을 형성하는 단계와;양이온-파이 상호작용을 통해 상기 산화그래핀을 포함하는 산화그래핀 분산용액을 제조하는 단계와;상기 산화그래핀 분산용액을 환원시켜 산화그래핀환원물 분산용액을 제조하는 단계와;상기 산화그래핀환원물 분산용액을 수용성 폴리머 및 실리콘 금속입자와 혼합하여 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산용액을 제조하는 단계와;상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산액을 건조하여 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 산화그래파이트를 형성하는 단계는,브로디법을 이용하여 그래파이트 플레이크를 산처리를 통해 합성하며,상기 산처리는 상기 그래파이트 플레이크에 농질산(fuming nitric acid) 또는 황산(sulfuric acid)에 소듐클로레이트(NaClO4) 또는 포타슘퍼망가네이트(KMnO4)를 첨가하여 교반을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 산화그래핀을 형성하는 단계는,상기 산화그래파이트를 알칼리 용매에 분산시켜 산화그래파이트 분산용액을 만들고, 상기 분산용액 내에서 상기 산화그래파이트를 박리시켜 산화그래핀을 형성하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 산화그래핀 분산용액을 형성하는 단계는,상기 산화그래핀을 알칼리 용매에 분산 및 박리하여 산화그래핀 분산용액을 형성하는 단계와;상기 산화그래핀 분산용액 내에 탄소 원자들이 2차원 상에서 sp2결합에 의해 연결된 배열의 중심에 양이온을 위치시킴에 의해, 양이온과 sp2영역의 파이구조와의 양이온-파이 상호작용을 통해 양이온반응 산화그래핀 분산용액을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 산화그래핀환원물 분산용액을 제조하는 단계는,양이온반응 상기 산화그래핀 분산용액을 용매에 중화시킨 후 제조된 용액에 환원제를 첨가하여 습식공정을 통해 환원시킴으로써 산화그래핀환원물 분산용액을 제조하며,상기 환원제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화암모늄(NH4OH), 수산화붕소나트륨(NaBH4), 히드라진(N2H4), 하이드로아이오닉산(Hydroionic acid), 아스코빅산(Ascovic acid) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산용액을 제조하는 단계는,상기 산화그래핀환원물과 상기 실리콘 금속입자가 물에서 분산성이 우수하도록 상기 수용성 폴리머를 추가하여 혼합하며,상기 수용성 폴리머는 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine), 폴리아마이드아민(Polyamideamine), 폴리비닐포름아미드(Polyvinyl formamide), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드, 폴리에틸렌옥사이드(Polyethyleneoxide), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 폴리스티렌설폰산(Polystyrenesulfonic acid), 폴리규산(Polysilicic acid), 폴리인산(Polyphosphoric acid), 폴리에틸렌설폰산(Polyethylenesulfonic acid), 폴리-3-비닐록시프로펜-1-설폰산(Poly-3-vinyloxypropane-1-sulfonic acid), 폴리-4-비닐페놀(Poly-4-vinylphenol), 폴리-4-비닐페닐설폰산(Poly-4-vinylphenyl sulfuric acid), 폴리에틸렌포스포릭산(Polyethyleneohosphoric acid), 폴리말릭산(Polymaleic acid), 폴리-4-비닐벤조산(Poly-4-vinylbenzoic acid), 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy methyl cellulose), 소듐카복시메틸셀룰로오스(Sodium carboxy methyl cellulose), 하이드록시프로필셀룰로오스(Hydroxy propyl cellulose), 소듐카복시메틸셀룰로오스(Sodium carboxymethylcellulose), 폴리사카라이드(Polysaccharide), 전분(Starch) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 제조하는 단계는,상기 실리콘 금속입자는 코어로 내부에 존재하고 상기 산화그래핀환원물은 상기 실리콘 금속입자의 주위를 둘러싸는 형태의 외부 쉘 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 1항에 있어서,상기 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 제조하는 단계는,상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산액을 분무건조하여 상기 수용성 폴리머와 물은 증발되고, 상기 실리콘 금속입자 표면을 상기 산화그래핀환원물이 둘러싸도록 제조하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 8항에 있어서,상기 분무건조는 여러 번 반복적으로 이루어져 상기 실리콘 금속입자가 외부에 노출되지 않도록 상기 산화그래핀환원물이 둘러싸는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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제 9항에 있어서,상기 분무건조는 상기 산화그래핀환원물의 사이즈가 상이한 분산용액을 각각 준비한 후, 이를 번갈아가면서 분무건조하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체 제조방법
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산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체에 있어서,양이온-파이 상호작용을 통해 형성된 산화그래핀을 환원시킨 산화그래핀환원물과 상기 산화그래핀환원물과 혼합된 실리콘 금속입자를 포함하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산용액을 분무건조하여, 상기 실리콘 금속입자는 코어로 내부에 존재하고 상기 산화그래핀환원물은 상기 실리콘 금속입자의 주위를 둘러싸는 형태의 외부 쉘 구조로 이루어지는 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 형성하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체
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이차전지용 음극에 있어서,집전체와;상기 집전체의 일면에 형성되며 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 갖는 음극활물질로 이루어지며,상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체는, 양이온-파이 상호작용을 통해 형성된 산화그래핀을 환원시킨 산화그래핀환원물과 상기 산화그래핀환원물과 혼합된 실리콘 금속입자를 포함하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산용액을 분무건조하여, 상기 실리콘 금속입자는 코어로 내부에 존재하고 상기 산화그래핀환원물은 상기 실리콘 금속입자의 주위를 둘러싸는 형태의 외부 쉘 구조로 이루어지는 코어-쉘 구조의 복합체 분말인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극
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