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(a) 금속-유기 프레임워크를 제조하는 단계;(b) 상기 금속-유기 프레임워크, 제2 금속 전구체 및 염기성 물질을 혼합하여 상기 금속 수산화물을 제조하는 단계; 및(c) 금속 수산화물을 열처리하여 질소가 도핑된 탄소층을 포함하는 금속 산화물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 금속-유기 프레임워크는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법:[화학식 1]A(C)n상기 화학식 1에서, 상기 n은 2 내지 6의 자연수, 상기 A는 Zn, Co, Cu, Fe 및 Ni로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 C는 2-메틸이미다졸, 페닐벤지미다졸, 이미다졸, 벤젠-1, 4-디카르복시레이트, 4-4'-비피리딘, 피라진, 벤젠-1,3,5-트리카르복실산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이다
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제2항에 있어서,상기 염기성 물질은 NaOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, NH4OH, NaHCO3, Na2CO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,제1 금속 전구체는 Zn, Co, Cu, Fe 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,제2 금속 전구체는 Sn, Sb, Fe 및 Mn 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하며,유기 화합물은 1-메틸이미다졸, 페닐벤지미다졸, 이미다졸, 벤젠-1, 4-디카르복시레이트, 4, 4'-비피리딘, 피라진 및 벤젠-1, 3, 4-트리카복실산 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 (a) 단계는 제1 금속 전구체와 유기 화합물을 각각의 용매에 넣어 두 용액으로 제조한 후, 상기 두 용액을 혼합하여 금속-유기 프레임워크를 제조하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 금속 수산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법:[화학식 2]A'xBy(OH)z'상기 화학식 2에서, 상기 A'는 Zn, Co, Cu, Fe 및 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 B는 Sn, Sb, Fe 및 Mn으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 0 003c# x ≤ 2, 0 003c# y ≤ 2, 0 003c# z' ≤ 8 이다
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제2항에 있어서,상기 (c) 단계는 1 내지 2 ℃/min의 승온 속도로 승온시켜 300 내지 800 ℃의 온도에서 3 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 (c) 단계는 Ar, N2, 또는 H2/Ar 기체 분위기하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항에 있어서,제1 금속 전구체는 Zn(NO3)2, 제2 금속 전구체는 SnCl4이고,유기 화합물은 메틸이미다졸이며,상기 금속-유기 프레임워크는 Zn-(2-메틸이미다졸)2이고,상기 (c) 단계의 열처리는 1
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제2항에 있어서,상기 금속 산화물의 입자는 0
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제2항에 있어서,상기 금속 산화물의 표면에 형성된 탄소 코팅층은 5 내지 40 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제12항에 있어서,상기 탄소 함량은 음극 활물질 전체 중량에 대하여 1 내지 20 wt%인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법
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제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 음극 소재
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제14항에 따른 음극 소재를 포함하는 리튬 이차전지
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제15항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 운송 장치
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제15항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 에너지 저장 장치
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