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사전리튬화 용액 및 이를 이용한 사전리튬화된 음극의 제조방법

  • 기술번호 : KST2022001340
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 사전리튬화 용액 및 이를 이용한 사전리튬화된 음극의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 사전리튬화 용액 및 이를 이용한 사전리튬화된 음극의 제조방법은 음극 활물질에 비하여 충분히 낮은 산화환원전위를 갖는 사전리튬화 용액을 이용하여 음극을 용액에 침지하는 단순한 과정을 통해 용액상에서 화학적으로 리튬 이온을 음극 전체에 걸쳐 균일하게 삽입할 수 있으며, 높은 수준의 사전리튬화를 달성할 수 있다. 상기 방법으로 제조된 사전리튬화된 음극은 이상적인 초기 쿨롱 효율을 가지며, 이를 바탕으로 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 전지를 제조할 수 있다. 또한, 제조된 음극은 건조 대기에서도 우수한 안정성을 바탕으로 대량 생산에 적용되기 적합한 장점을 가진다.
Int. CL H01M 4/139 (2010.01.01) H01M 4/04 (2006.01.01) H01M 10/052 (2010.01.01) H01G 11/86 (2013.01.01) H01G 11/06 (2013.01.01) H01M 4/13 (2010.01.01)
CPC H01M 4/139(2013.01) H01M 4/0459(2013.01) H01M 4/049(2013.01) H01M 10/052(2013.01) H01G 11/86(2013.01) H01G 11/06(2013.01) H01M 4/13(2013.01)
출원번호/일자 1020200093253 (2020.07.27)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2022-0013814 (2022.02.04) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2020.07.27)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이민아 서울특별시 성북구
2 홍지현 서울특별시 성북구
3 정경윤 서울특별시 성북구
4 서진유 서울특별시 성북구
5 오시형 서울특별시 성북구
6 강인영 서울특별시 성북구
7 장주영 서울특별시 성북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인충현 대한민국 서울특별시 서초구 동산로 **, *층(양재동, 베델회관)

최종권리자

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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2020.07.27 수리 (Accepted) 1-1-2020-0784580-19
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2021.01.14 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
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번호 청구항
1 1
(a)리튬 이온 및 수소 이외의 치환기를 갖는 벤젠 고리를 적어도 하나 이상 함유하는 방향족 탄화수소 유도체의 복합체; 및(b) 디옥솔란, 메틸디옥솔란, 디메틸디옥솔란, 비닐디옥솔란, 메톡시디옥솔란, 에틸메틸디옥솔란, 옥세인, 디옥세인, 트리옥세인, 테트라히드로퓨란, 메틸테트라히드로퓨란, 디메틸테트라히드로퓨란, 디메톡시테트라히드로퓨란, 에톡시테트라히드로퓨란, 디히드로피란, 테트라히드로피란, 헥사메틸렌 옥사이드, 퓨란, 디히드로퓨란, 디메톡시벤젠 및 디메틸옥세탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고리형 에테르 용매, 또는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸메틸에테르, 에틸프로필에테르, 디프로필에테르, 디이소프로필에테르, 디부틸에테르, 디이소부틸에테르, 에틸터트부틸에테르, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디메톡시프로판, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜 이소프로필메틸에테르, 디에틸렌글리콜 부틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜터트부틸에틸에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 에틸메틸에테르, 에틸렌글리콜 디비닐에테르, 디에틸렌글리콜 디비닐에테르 및 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 선형 에테르 용매;를 포함하는 사전리튬화 용액
2 2
제1항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 상기 치환기를 제외한 탄소수가 10 내지 22의 다환 방향족 화합물인 사전리튬화 용액
3 3
제1항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사전리튬화 용액:[화학식 1]상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬할라이드이고, a 및 b는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,a가 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,b가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하고,[화학식 2]상기 화학식 2에서 R3 및 R4은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬할라이드이고, c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,c가 2 이상일 경우 2 이상의 R3는 서로 동일하거나 상이하고,d가 2 이상일 경우 2 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이하다
4 4
제3항에 있어서,상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, a 및 b는 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,a가 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,b가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하고,상기 화학식 2에서 R3 및 R4는 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고, c가 2 이상일 경우 2 이상의 R3은 서로 동일하거나 상이하고,d가 2 이상일 경우 2 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이한 사전리튬화 용액
5 5
제1항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 하기 화학식 1-1 내지 1-3 및 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사전리튬화 용액:[화학식 1-1][화학식 1-2][화학식 1-3][화학식 2-1][화학식 2-2][화학식 2-3]
6 6
제1항에 있어서,상기 사전리튬화 용액 내 상기 복합체의 농도는 0
7 7
제1항에 있어서,상기 복합체의 산화환원전위는 0
8 8
(a) 집전체의 일측 또는 양측 표면에 형성된 음극 활물질층을 포함하는 음극을 준비하는 단계; 및(b) 상기 음극을 리튬 이온 및 수소 이외의 치환기를 갖는 벤젠 고리를 적어도 하나 이상 함유하는 방향족 탄화수소 유도체의 복합체를 포함하는 사전리튬화 용액에 침지하여 사전리튬화된 음극을 제조하는 단계;를 포함하는 사전리튬화된 음극의 제조방법
9 9
제8항에 있어서,상기 복합체의 산화환원전위는 상기 음극 활물질의 산화환원전위보다 낮은 사전리튬화된 음극의 제조방법
10 10
제8항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 상기 치환기를 제외한 탄소수가 10 내지 22의 다환 방향족 화합물인 사전리튬화된 음극의 제조방법
11 11
제8항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사전리튬화된 음극의 제조방법:[화학식 1]상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬할라이드이고, a 및 b는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,a가 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,b가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하고,[화학식 2]상기 화학식 2에서 R3 및 R4은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬할라이드이고, c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,c가 2 이상일 경우 2 이상의 R3는 서로 동일하거나 상이하고,d가 2 이상일 경우 2 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이하다
12 12
제11항에 있어서,상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, a 및 b는 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고,a가 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,b가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하고,상기 화학식 2에서 R3 및 R4는 서로 같거나 상이하며 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 적어도 어느 하나는 0이 아니고, c가 2 이상일 경우 2 이상의 R3은 서로 동일하거나 상이하고,d가 2 이상일 경우 2 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이한 사전리튬화된 음극의 제조방법
13 13
제8항에 있어서,상기 방향족 탄화수소 유도체는 하기 화학식 1-1 내지 1-3 및 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사전리튬화 음극의 제조방법:[화학식 1-1][화학식 1-2][화학식 1-3][화학식 2-1][화학식 2-2][화학식 2-3]
14 14
제8항에 있어서,상기 복합체의 산화환원전위는 0
15 15
제8항에 있어서,상기 음극 활물질은 흑연, 하드카본, 활성탄소, 탄소나노튜브, 비정질탄소, 실리콘, 실리콘 산화물(SiOx), 실리사이드, 실리콘 합금, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드, Ge, Sn, Sb, Al, Ag, Au 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 사전리튬화된 음극의 제조방법
16 16
제15항에 있어서,상기 음극 활물질은 음극의 첨가제 또는 지지체의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 사전리튬화된 음극의 제조방법
17 17
제8항에 있어서,상기 (b) 단계의 침지는 -10 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 사전리튬화된 음극의 제조방법
18 18
제8항에 있어서,상기 (b) 단계의 침지는 0
19 19
제8항에 있어서,상기 (b) 단계에서 상기 사전리튬화 용액에 침지되는 상기 음극 활물질 비율은, 상기 음극활물질 대비 상기 복합체가 1:0
20 20
제8항에 있어서,상기 (b) 단계는 롤투롤(roll-to-roll) 공정에 의해 연속적으로 수행되는 되는 것인 사전리튬화된 음극의 제조방법
21 21
제8항 내지 제20항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 사전리튬화된 음극
22 22
제21항의 사전리튬화된 음극을 포함하는 리튬이차전지
23 23
제21항의 사전리튬화된 음극을 포함하는 리튬 이온 커패시터
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
순번, 연구부처, 주관기관, 연구사업, 연구과제의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 국가R&D 연구정보 정보 표입니다.
순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 과학기술정보통신부 한국과학기술연구원 기후변화대응기술개발사업 NCM계 양극/고체 전해질 설계에 기반한 초고안전성 전고체 전지 핵심 기술 개발