| 1 |
1
3차원 네트워크 형상의 탄소나노섬유 구조체의 일면 또는 양면에 질화물계 나노로드가 성장된 질화물계 나노로드-탄소나노섬유 복합체를 포함하고, 상기 탄소나노섬유 구조체는 카르복시기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 술폰기(-SO3H), 아미노기(-NH2) 및 암모늄기(-NH4)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 표면 개질된 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극
|
| 2 |
2
제1항에 있어서,상기 탄소나노섬유 구조체는 그물망, 부직포 또는 페이퍼 형태인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극
|
| 3 |
3
제1항에 있어서,상기 탄소나노섬유 구조체는 기공도가 50~90 %이며, 평균 두께가 10~500 μm인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극
|
| 4 |
4
제1항에 있어서,상기 질화물계 나노로드는 Co4N, Co3N, Co2N 및 CoN로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이고, 상기 질화물계 나노로드의 평균직경은 10 nm ~ 100 um인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극
|
| 5 |
5
제1항에 있어서,상기 질화물계 나노로드의 성장량은 질화물계 나노로드-탄소나노섬유 복합체 전체 함량을 기준으로 20~80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극
|
| 6 |
6
(a) 고분자 섬유를 제조하는 단계;(b) 상기 고분자 섬유를 열처리하여 3차원 네트워크 형상의 탄소나노섬유 구조체를 제조하는 단계;(c) 상기 탄소나노섬유 구조체를 산과 반응시켜 상기 탄소나노섬유 구조체의 표면을 개질시키는 단계;(d) 표면 개질된 탄소나노섬유 구조체에 금속전구체를 혼합한 후 수열 합성하여 상기 탄소나노섬유 구조체의 일면 또는 양면에 금속산화물 나노로드를 성장시키는 단계: 및(e) 상기 금속산화물 나노로드가 일면 또는 양면에 성장된 탄소나노섬유 구조체를 질소 분위기 하에서 열처리하여 상기 금속산화물 나노로드를 질화물계 나노로드로 변환시켜 질화물계 나노로드-탄소나노섬유 복합체 공기전극을 제조하는 단계; 를 포함하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 7 |
7
제6항에 있어서,상기 (a) 단계에서 고분자 섬유는 폴리우레탄(polyurethane), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스(cellulose), 아세테이트 부틸레이트(acetate butyrate), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리메틸아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVAc), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐알콜(polymethyl alcohol, PVA), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리비닐리덴플루오라이드(poly(vinylidene fluoride), PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 8 |
8
제6항에 있어서,상기 (b) 단계에서 탄소나노섬유 구조체는 기공도가 50~90 %이며, 평균 두께는 10~500 μm인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 9 |
9
제6항에 있어서,상기 (b) 단계에서 열처리는,(b-1) 공기분위기 하에서 230 ~ 400 ℃의 온도에서 30 분 ~ 2 시간 동안 제1 열처리 하는 단계; 및 (b-2) 아르곤 분위기 하에서 600 ~ 1000 ℃의 온도에서 1 ~ 6 시간 동안 제2 열처리 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 10 |
10
제6항에 있어서,상기 (c) 단계에서 탄소나노섬유 구조체는 카르복시기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 술폰기(-SO3H), 아미노기(-NH2) 및 암모늄기(-NH4)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 표면 개질된 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 11 |
11
제6항에 있어서,상기 (c) 단계에서 산은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 황산(H2SO4)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이고, 25 ~ 60 ℃의 온도에서 1 ~ 6 시간 동안 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 12 |
12
제6에 있어서,상기 (d) 단계에서 금속전구체는 코발트 나이트레이트(CO(NO3)26H2O), 코발트 아세테이트(CH3COO)2CO), 코발트 아세테이트 수화물(Co(CH3COO)24H2O), 코발트 클로라이드(CoCl2) 및 코발트 아세틸아세토네이트(Co(C5H7O2)3)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 13 |
13
제6항에 있어서,상기 (d) 단계에서 수열 합성은 100~140 ℃에서 6~12 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 14 |
14
제6항에 있어서,상기 (e) 단계에서 금속산화물 나노로드는 Co(OH)F, CoO 및 Co3O4로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이고, 상기 금속산화물 나노로드의 평균직경은 20 nm ~ 100 μm인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 15 |
15
제6항에 있어서,상기 (e) 단계에서 질화물계 나노로드는 Co4N, Co3N, Co2N 및 CoN로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이고, 상기 질화물계 나노로드의 평균직경은 10 nm ~ 100 μm인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 16 |
16
제6항에 있어서,상기 (e) 단계에서 열처리는 400~550 ℃에서 1~8 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
| 17 |
17
제6항에 있어서,상기 (e) 단계에서 질화물계 나노로드의 성장량은 질화물계 나노로드-탄소나노섬유 복합체 전체 함량 기준으로 20~80 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬공기전지용 공기전극의 제조방법
|
