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고체전해질용 첨가제, 이를 포함하는 고체전해질용 조성물 및 이의 응용

  • 기술번호 : KST2022005188
  • 담당센터 : 광주기술혁신센터
  • 전화번호 : 062-360-4654
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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 고체전해질용 첨가제, 이를 포함하는 고체전해질용 조성물 및 이의 응용에 관한 것으로, 보다 구체적으로 양이온성 전도성 고분자인 고체전해질용 첨가제, 상기 첨가제를 포함하는 고체전해질용 조성물, 상기 조성물을 이용한 고체전해질의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 고체전해질 및 상기 고체전해질을 포함하는 리튬 금속 전지에 관한 것이다. 본 발명의 고체전해질용 첨가제, 이를 포함하는 고체전해질용 조성물은 기존의 광경화성 전해질에 비하여 유연성이 높고, 전극과의 계면 안정성이 우수하여 전지 조립 과정에서 발생하는 물리적 결함을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 고체전해질의 제조방법에 따라 제조된 고체전해질은 기존의 광경화성 전해질에 비하여 양이온 전도 수율이 높아질 수 있고, 리튬 금속 적용시 발생할 수 있는 계면 부반응의 문제를 해결하고 수명 특성과 성능이 향상될 수 있다.
Int. CL H01M 10/0565 (2010.01.01) H01M 10/42 (2014.01.01) H01M 10/052 (2010.01.01) C08F 283/00 (2006.01.01) C08F 2/50 (2006.01.01) C08G 18/32 (2006.01.01) C08J 5/22 (2006.01.01) H01M 4/38 (2006.01.01)
CPC H01M 10/0565(2013.01) H01M 10/4235(2013.01) H01M 10/052(2013.01) C08F 283/006(2013.01) C08F 2/50(2013.01) C08G 18/3293(2013.01) C08J 5/2268(2013.01) H01M 4/382(2013.01) H01M 2300/0082(2013.01)
출원번호/일자 1020200143391 (2020.10.30)
출원인 울산과학기술원, 군산대학교산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2022-0058074 (2022.05.09) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2020.10.30)
심사청구항수 22

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 울산과학기술원 대한민국 울산광역시 울주군
2 군산대학교산학협력단 대한민국 전라북도 군산시 대학로 *** (

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이상영 울산광역시 울주군
2 이민재 전라북도 군산시 서수송*길 **, *
3 조석규 울산광역시 울주군
4 오경석 울산광역시 울주군
5 신종찬 경기도 양주시

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이형석 대한민국 서울특별시 강남구 역삼로*길 **, 광성빌딩 **층 (역삼동)(케이엘피특허법률사무소)
2 김종선 대한민국 서울특별시 강남구 역삼로*길 **, 광성빌딩 **층 (역삼동)(케이엘피특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2020.10.30 수리 (Accepted) 1-1-2020-1159709-42
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2021.01.14 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 특허고객번호 정보변경(경정)신고서·정정신고서
 2022.03.03 수리 (Accepted) 4-1-2022-5052831-16
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번호 청구항
1 1
하기 화학식 1의 고체전해질용 첨가제 :[화학식 1]여기서, 상기 B는 디메틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 헵타메틸렌, 옥타메틸렌, 2-메틸펜타메틸렌, 2-에틸부틸렌, 부틸렌, 이소포론, 시클로헥산, 디페닐메탄, 나프틸렌, 톨릴렌, 3,3'-디메틸비페닐, 1,2-디페닐에탄 및 페닐렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 D는 이미다졸륨, 피롤리디늄, 피페리디늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피리다지늄, 피페라지늄, 피라지늄, 피라졸륨, 포스포늄, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 설포늄, 벤지미다졸륨 및 구아니디늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 이온염이고,상기 a 및 상기 b는 각각 독립적으로 3 내지 24 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 y는 1 내지 99 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
2 2
제1항에 있어서,상기 고체전해질용 첨가제는 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 첨가제 :[화학식 2] 여기서, 상기 A는 -(CH2)n1-로 표현되는 선형 알킬렌, -(CH2CH2O)n2CH2CH2-로 표현되는 에틸렌옥시 반복구조 또는 폴리에틸렌옥시, -(CH(CH3)CH2O)n3CH(CH3)CH2-로 표현되는 프로필렌옥시 반복구조 또는 폴리프로필렌옥시, 1,4-페닐렌, 1,2-페닐렌, 4,4'-바이페닐렌(4,4'-biphenylene), 4,4'-(프로판-2,2'-다이일)디페닐렌(Bisphenol-A), 4,4'-디페닐에테르 및 -(CH2)n4-D-(CH2)n4-로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 n1은 1 내지 30 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n2는 1 내지 100 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n3는 1 내지 100 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n4는 2 내지 20 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 B는 디메틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 헵타메틸렌, 옥타메틸렌, 2-메틸펜타메틸렌, 2-에틸부틸렌, 부틸렌, 이소포론, 시클로헥산, 디페닐메탄, 나프틸렌, 톨릴렌, 3,3'-디메틸비페닐, 1,2-디페닐에탄 및 페닐렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 D는 이미다졸륨, 피롤리디늄, 피페리디늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피리다지늄, 피페라지늄, 피라지늄, 피라졸륨, 포스포늄, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 설포늄, 벤지미다졸륨 및 구아니디늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 이온염이고,상기 a 및 상기 b는 각각 독립적으로 3 내지 24 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 y에 대한 상기 x의 비(x/y)는 0
3 3
제2항에 있어서,상기 A는 하기 화학식 3-1 내지 3-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 첨가제 :[화학식 3-1] [화학식 3-2][화학식 3-3][화학식 3-4][화학식 3-5](여기서, n은 2 내지 18 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
4 4
제2항에 있어서,상기 B는 하기 화학식 4-1 내지 4-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 첨가제 :[화학식 4-1][화학식 4-2][화학식 4-3][화학식 4-4](여기서, n은 2 내지 18 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
5 5
제2항에 있어서,상기 D는 하기 화학식 5-1 내지 5-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 첨가제 : [화학식 5-1][화학식 5-2][화학식 5-3][화학식 5-4][화학식 5-5](여기서, X는 음이온을 이룰 수 있는 원소 또는 원자군으로서, Cl, Br, I, NO3, CF3CO2, BF4, PF6, B(Ph)4, Tf2N, SbF6, AsF6, ClO4, CF3SO3, (FSO2)2N 및 (CF3SO2)2N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이다
6 6
제5항에 있어서,상기 화학식 5-1 내지 5-5의 상기 X-는 PF6-, B(Ph)4- 및 Tf2N-으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 첨가제
7 7
리튬염 및 용매를 포함하는 전해액;광개시제;광경화성 고분자; 및하기 화학식 1의 고체전해질용 첨가제;를 포함하는, 고체전해질용 조성물 :[화학식 1]여기서, 상기 B는 디메틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 헵타메틸렌, 옥타메틸렌, 2-메틸펜타메틸렌, 2-에틸부틸렌, 부틸렌, 이소포론, 시클로헥산, 디페닐메탄, 나프틸렌, 톨릴렌, 3,3'-디메틸비페닐, 1,2-디페닐에탄 및 페닐렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 D는 이미다졸륨, 피롤리디늄, 피페리디늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피리다지늄, 피페라지늄, 피라지늄, 피라졸륨, 포스포늄, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 설포늄, 벤지미다졸륨 및 구아니디늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 이온염이고,상기 a 및 상기 b는 각각 독립적으로 3 내지 24 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 y는 1 내지 99 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
8 8
제7항에 있어서,상기 고체전해질용 첨가제는 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물 :[화학식 2] 여기서, 상기 A는 -(CH2)n1-로 표현되는 선형 알킬렌, -(CH2CH2O)n2CH2CH2-로 표현되는 에틸렌옥시 반복구조 또는 폴리에틸렌옥시, -(CH(CH3)CH2O)n3CH(CH3)CH2-로 표현되는 프로필렌옥시 반복구조 또는 폴리프로필렌옥시, 1,4-페닐렌, 1,2-페닐렌, 4,4'-바이페닐렌(4,4'-biphenylene), 4,4'-(프로판-2,2'-다이일)디페닐렌(Bisphenol-A), 4,4'-디페닐에테르 및 -(CH2)n4-D-(CH2)n4-로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 n1은 1 내지 30 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n2는 1 내지 100 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n3는 1 내지 100 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고, 상기 n4는 2 내지 20 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 B는 디메틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 헵타메틸렌, 옥타메틸렌, 2-메틸펜타메틸렌, 2-에틸부틸렌, 부틸렌, 이소포론, 시클로헥산, 디페닐메탄, 나프틸렌, 톨릴렌, 3,3'-디메틸비페닐, 1,2-디페닐에탄 및 페닐렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,상기 D는 이미다졸륨, 피롤리디늄, 피페리디늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피리다지늄, 피페라지늄, 피라지늄, 피라졸륨, 포스포늄, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 설포늄, 벤지미다졸륨 및 구아니디늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 이온염이고,상기 a 및 상기 b는 각각 독립적으로 3 내지 24 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이고,상기 y에 대한 상기 x의 비(x/y)는 0
9 9
제8항에 있어서,상기 A는 하기 화학식 3-1 내지 3-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물 :[화학식 3-1] [화학식 3-2][화학식 3-3][화학식 3-4][화학식 3-5](여기서, n은 2 내지 18 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
10 10
제8항에 있어서,상기 B는 하기 화학식 4-1 내지 4-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물 :[화학식 4-1][화학식 4-2][화학식 4-3][화학식 4-4](여기서, n은 2 내지 18 이내의 범위에서 선택되는 어느 하나의 정수이다
11 11
제8항에 있어서,상기 D는 하기 화학식 5-1 내지 5-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물 : [화학식 5-1][화학식 5-2][화학식 5-3][화학식 5-4][화학식 5-5](여기서, X는 음이온을 이룰 수 있는 원소 또는 원자군으로서, Cl, Br, I, NO3, CF3CO2, BF4, PF6, B(Ph)4, Tf2N, SbF6, AsF6, ClO4, CF3SO3, (FSO2)2N 및 (CF3SO2)2N으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이다
12 12
제11항에 있어서,상기 화학식 5-1 내지 5-5의 상기 X-는 PF6-, B(Ph)4- 및 Tf2N-으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
13 13
제7항에 있어서,상기 리튬염은 LiBF4, LiClO4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, Li(CF3SO2)3C 및 LiB(Ph)4 로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
14 14
제7항에 있어서,상기 용매는 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 비닐렌카보네이트(VC), 디에틸카보네이트(DEC), 플루오로에틸카보네이트(FEC), 디메틸카보네이트(DMC), 메틸에틸카보네이트(MEC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 테트라하이드로푸란(THF), 2-메틸테트라하이드로푸란(2MeTHF), 디옥솔란(DOX), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), γ-부티로락톤(GBL), 아세토니트릴(AN) 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
15 15
제7항에 있어서,상기 용매는 에틸렌카보네이트(EC) 및 디에틸카보네이트(DEC)을 포함하고, 상기 용매의 조성은 EC : DEC = 1 : 1의 체적 비율인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
16 16
제7항에 있어서,상기 광개시제는 HMPP(2-hydroxy-2-methylpropiophenone), 캄포르퀴논(camphorquinone), 아크로일 클로라이드(acroyl chloride), TPT(trimethylopropane triacrylate), PEGDA(polyehtylene glycol diacrylate), AIBN, BPO 및 DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
17 17
제7항에 있어서,상기 광경화성 고분자는 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트(DEGDA), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(TEGDA), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(TTEGDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(PPGDA), 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(DPGDA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에톡실레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate : ETPTA), 아크릴레이트 관능화된 에틸렌 옥사이드(acrylate-functionalized ethylene oxide), 에톡실레이티드 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(ethoxylated neopentyl glycol diacrylate: NPEOGDA), 프로폭실레이티드 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 (propoxylated neopentyl glycol diacrylate: NPPOGDA), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA), 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 에톡시레이티드 프로폭시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPEOTA)/(TMPPOTA), 프로폭실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트(THEICTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETTA) 및 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPEPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 고체전해질용 조성물
18 18
제7항에 있어서,상기 광개시제는 상기 광경화성 고분자 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부를 포함하는, 고체전해질용 조성물
19 19
제7항에 있어서,상기 화학식 1의 고체전해질용 첨가제는 상기 광경화성 고분자 100 중량부를 기준으로 1 내지 50 중량부를 포함하는, 고체전해질용 조성물
20 20
제7항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 고체전해질용 조성물을 기판 상에 도포하는 단계; 및상기 도포된 고체전해질용 조성물을 광조사하는 단계;를 포함하는, 고체전해질의 제조방법
21 21
제20항에 따른 고체전해질의 제조방법에 의하여 제조된 고체전해질을 포함하는, 리튬 금속 전지
22 22
제21항에 있어서,상기 고체전해질의 이온 전도도는 10-4 내지 10-2 S/cm이고, 리튬 이온 수율은 0
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 성균관대학교 미래소재디스커버리지원(R＆D) 하이퍼 이온 이송 채널 소재의 합성 및 구조화 기술