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이산화탄소 함유 가스를 환원제와 탄산염 기반 세공 템플릿의 존재 하에 환원시켜 탄소 소재를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 탄소 소재에 황을 혼합하고 열처리하는 단계를 포함하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 환원제는 수소화붕소나트륨(NaBH4), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 아연(Zn)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 탄산염 기반 세공 템플릿은 탄산칼슘(CaCO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3) 및 탄산마그네슘(MgCO3)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 탄산염 기반 세공 템플릿은 상기 환원제의 질량 대비 0
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제1항에 있어서, 상기 황은 상기 탄소 소재 100중량부에 대하여 100~500중량부인 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 황은 100~400 rpm 회전속도에서 12~48시간 동안 볼 밀링을 통해 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 열처리 단계는 1~100 기압 및 10~500 mL/min 유속의 아르곤 조건 하에서 1~10 ℃/min의 속도로 승온하여 140~155 ℃에서 12~48시간 동안 열처리시키는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 열처리 이후 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3) 및 황산(H2SO4)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 강산으로 세척하여 염을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제8항에 있어서, 상기 염을 제거하는 단계 이후 증류수 또는 알코올로 세척하여 탄소섬유의 중성화를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 리튬 황 전지 전극용 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체의 제조방법
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제9항에 있어서, 상기 중성화 이후 탄소섬유를 50~130 ℃의 온도, 0~1 bar의 압력, 0
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메조 세공과 마이크로 세공이 공존하는 계층적 탄소 구조가 형성되어 있고, 1
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이산화탄소 환원제 및 전도성 고분자를 유기용매의 존재 하에 전기 방사처리한 다음, 이산화탄소 조건 하에서 열처리하는 단계를 포함하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 환원제는 수소화붕소나트륨(NaBH4), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 아연(Zn)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아크릴로나이트릴, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 유기용매는 디메틸포름아마이드(DMF), 알코올, 아세톤 및 다이클로로메테인으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 유기용매 100 중량부에 대하여 상기 전도성 고분자는 1~50 중량부이고, 상기 이산화탄소 환원제는 0
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제12항에 있어서, 상기 이산화탄소 환원제 및 상기 전도성 고분자를 유기용매의 존재 하에 100~1000 rpm의 회전 속도로 25~40 ℃에서 0
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제12항에 있어서, 상기 전기 방사처리 이후에 1~100 기압 및 10~500 mL/min 유속의 아르곤 및 이산화탄소 조건 하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 열처리는 1~10 ℃/min의 속도로 승온하여 아르곤 조건 하에서 150~250 ℃에서 2~5시간 동안, 이산화탄소 조건하에서 400~500 ℃에서 1~3시간 동안, 600~700 ℃에서 0
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제12항에 있어서, 상기 열처리 이후 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3) 및 황산(H2SO4)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 강산으로 세척하여 염을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제20항에 있어서, 상기 염을 제거하는 단계 이후 증류수 또는 알코올로 세척하여 탄소섬유의 중성화를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 리튬 황 전지 중간층용 다공성 탄소섬유의 제조방법
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제21항에 있어서, 상기 중성화 이후 탄소섬유를 50~130 ℃의 온도, 0~1 bar의 압력, 0
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100~700 m3/g의 총 표면적, 0
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제11항의 계층적 구조의 탄소 및 황 복합체를 포함하는 리튬 황 전지 양극재
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제23항의 다공성 탄소섬유를 포함하는 리튬 황 전지 중간층
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제24항의 리튬 황 전지 양극재, 제25항의 리튬 황 전지 중간층 또는 제24항의 리튬 황 전지 양극재와 제25항의 리튬 황 전지 중간층을 포함하고 1
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(a) 이산화탄소 환원제 및 전도성 고분자를 유기용매의 존재 하에 전기 방사처리한 다음, 이산화탄소 조건 하에서 열처리하여 다공성 탄소섬유를 제조하는 단계; 및(b) 상기 제조된 탄소섬유에 황을 혼합하고 열처리한 다음, 그래핀을 여과하는 단계를 포함하는 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체의 제조방법
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제27항에 있어서, 탄소섬유 및 황 복합체 CS2 100중량부에 대하여 5~40중량부의 황을 혼합하는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체의 제조방법
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제27항에 있어서, 황 용액에 상기 탄소섬유를 담그고 50~150 rpm 회전속도에서 1~24시간 동안 볼 밀링을 통해 혼합시키는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체의 제조방법
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제27항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 1~100 기압 및 10~500 mL/min 유속의 아르곤 조건 하에서 1~10 ℃/min의 속도로 승온하고 140~155 ℃에서 12~48시간이 유지한 후에 200~255 ℃에서 0
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제27항에 있어서, 물 100중량부에 대하여 그래핀 0 중량부 초과 10 중량부 이하를 함유한 용액을 진공 여과 장치를 이용하여 탄소섬유 및 황 복합체 100중량부에 대하여 0 중량부 초과 20 중량부 이하의 그래핀을 여과시키는 것을 특징으로 하는 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체의 제조방법
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제27항에 있어서, 상기 그래핀 여과 이후 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체를 50~130 ℃의 온도, 0~1 bar의 압력, 0
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메조 세공과 마이크로 세공이 공존하는 계층적 탄소 구조가 형성되어 있고, 0
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제33항의 리튬 황 전지 전극용 탄소섬유 및 황 복합체를 포함하는 리튬 황 전지 양극재
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제34항의 리튬 황 전지 양극재를 포함하고 1
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