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양이온-파이 상호작용을 통하여 산화그래핀환원물을 제조하는 산화그래핀환원물 제조단계;실리콘금속입자에 폴리머를 코팅 후 상기 산화그래핀환원물과 복합화하는 제1과정 및 상기 산화그래핀환원물에 상기 폴리머를 코팅 후 상기 실리콘 금속입자와 복합화하는 제2과정 중 어느 하나를 이용하여 복합체 분산용액을 제조하는 복합체분산용액 제조단계;상기 복합체 분산용액을 분무건조하여 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 제조하는 복합체분말 제조단계;상기 복합체 분말에 천연흑연 및 인조흑연을 배합하여 음극재 슬러리를 제조하는 슬러리 제조단계; 및상기 슬러리를 집전체에 도포하는 음극재 제조단계;를 포함하여 구성되는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 산화그래핀환원물 제조단계는,그래파이트를 산화하여 산화그래파이트를 형성하는 산화그래파이트 형성과정;상기 산화그래파이트를 분산 및 박리하여 산화그래핀을 형성하는 산화그래핀 형성과정;양이온-파이 상호작용을 통해 상기 산화그래핀을 포함하는 산화그래핀 분산용액을 제조하는 산화그래핀 분산용액 제조과정; 및상기 산화그래핀 분산용액을 환원시켜 산화그래핀환원물 분산용액을 제조하는 산화그래핀환원물 분산용액 제조과정;을 포함하여 구성되는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 폴리머는 수용성 폴리머이며,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 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 복합체분산용액 제조단계의 제1 과정은,정제수에 상기 폴리머를 투입한 후 교반하여 분산하여 분산된 폴리머 용액을 제조하고,상기 분산된 폴리머 용액에 상기 실리콘금속입자를 첨가하고 교반하여 분산된 실리콘 금속입자-폴리머 복합체 분산용액을 제조하며,상기 실리콘 금속입자-폴리머 복합체 분산용액을 분무건조하여 파우더화 한 후 상기 산화그래핀환원물 분산용액과 복합화하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 복합체분산용액 제조단계의 제2 과정은,정제수에 상기 폴리머를 투입한 후 교반하여 분산하여 분산된 폴리머 용액을 제조하고,상기 분산된 폴리머 용액에 상기 산화그래핀환원물 첨가하고 산성용액으로 제조한 후 교반하여 폴리머-산화그래핀환원물을 복합화한 용액을 제조하며,상기 복합화한 용액에 상기 실리콘 금속입자를 첨가하여 복합화하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 복합체분말 제조단계에서 상기 분무건조는,상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산액을 분무건조하여 상기 폴리머와 물은 증발되고, 상기 실리콘 금속입자 표면을 상기 산화그래핀환원물이 둘러싸도록 제조하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제6항에 있어서,상기 분무건조는 여러 번 반복적으로 이루어져 상기 실리콘 금속입자가 외부에 노출되지 않도록 상기 산화그래핀환원물이 둘러싸는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제6항에 있어서,상기 분무건조는 상기 산화그래핀환원물의 사이즈가 상이한 분산용액을 각각 준비한 후, 이를 번갈아가면서 분무건조하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 천연흑연의 크기는 10 내지 40 μm이고, 상기 인조흑연의 크기는 1 내지 40 μm 인 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 천연흑연 및 상기 인조흑연의 첨가량은 전극의 두께에 따라서 조절되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 슬러리는 도전재 및 슬러리를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제11항에 있어서,상기 슬러리는, 상기 복합체 분말에 수용액을 혼합한 후 상기 도전재, 상기 인조흑연 및 상기 천연흑연을 차례로 투입하여 혼합하고 물의 첨가량을 조절하여 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항에 있어서,상기 슬러리는 상기 집전체 상에 60 내지 90μm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제13항에 있어서,상기 집전체 상에 코팅된 슬러리를 프레스하여 50% 이내로 압착하는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법
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제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재 제조방법에 의하여 제조된 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재를 포함하는 이차전지용 전극
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천연흑연;상기 천연흑연보다 상대적으로 작은 크기로 형성되는 인조흑연; 및코어로 내부에 존재하는 실리콘금속입자 및 상기 실리콘금속입자의 주위를 둘러싸는 형태의 외부 쉘 구조로 형성된 산호그래핀환원물을 포함하는 복합체;를 포함하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재
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제16항에 있어서,상기 천연흑연의 크기는 10 내지 40 μm이고, 상기 인조흑연의 크기는 1 내지 40 μm 인 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재
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제16항에 있어서,상기 음극재는,도전재 및 슬러리 중 적어도 하나를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체를 포함하는 고밀도 음극재
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