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천연 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법, 상기 방법으로 제조된 다공성 전극 구조체 및 이를 포함하는 천연 에너지 저장 장치

  • 기술번호 : KST2022009816
  • 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 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 기판 상에 나노입자가 용매에 분산된 형태의 나노입자 분산액을 코팅하는 코팅 단계; 및 상기 나노입자 분산액 코팅에 레이저를 조사하여 용매의 증발에 의해 기공을 형성시키면서 나노입자를 소결시켜 다공성 구조를 갖는 전극 구조체를 형성하는 레이저 조사 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 기판 상에 간단한 공정으로 비표면적이 넓은 다공성 전극 구조체를 형성할 수 있으며, 이를 사용하여 슈퍼캐패시터와 같은 에너지 저장 장치의 정전용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 다공성 전극 구조체가 표면 거칠기에 무관하게 다양한 형태를 갖는 기판 상에 형성될 수 있으므로, 상기 기판으로 천연물 기판을 사용하여 친환경적인 에너지 저장 장치를 제조할 수 있다.
Int. CL H01G 11/86 (2013.01.01) H01M 4/66 (2006.01.01) H01M 4/70 (2006.01.01) H01G 11/70 (2013.01.01)
CPC H01G 11/86(2013.01) H01M 4/661(2013.01) H01M 4/70(2013.01) H01G 11/70(2013.01)
출원번호/일자 1020200167068 (2020.12.02)
출원인 국민대학교산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2022-0077802 (2022.06.09) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2020.12.02)
심사청구항수 13

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 국민대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 강봉철 서울특별시 서대문구
2 백승현 경기도 안양시 만안구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 해움특허법인 대한민국 서울특별시 서초구 강남대로 ***, *층(반포동, 세영제이타워)

최종권리자

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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2020.12.02 수리 (Accepted) 1-1-2020-1306978-11
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2021.08.13 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2021.11.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2022-0000388-66
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2022.01.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2022-0017993-98
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2022.03.07 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2022-0246391-81
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
2022.03.07 수리 (Accepted) 1-1-2022-0246392-26
7 등록결정서
Decision to grant
2022.07.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2022-0504385-38
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번호 청구항
1 1
기판 상에 나노입자가 용매에 분산된 형태의 나노입자 분산액을 코팅하는 코팅 단계; 및 상기 나노입자 분산액 코팅에 레이저를 조사하여 용매의 증발에 의해 기공을 형성시키면서 나노입자를 소결시켜 다공성 구조를 갖는 전극 구조체를 형성하는 레이저 조사 단계를 포함하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
2 2
제 1 항에 있어서,상기 기판의 제곱평균제곱근 거칠기(root-mean-square roughness, Rrms)가 100nm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
3 3
제 1 항에 있어서,상기 기판이 3차원 형상의 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
4 4
제 1 항에 있어서, 상기 기판이 실리콘 웨이퍼, 쿼츠, 유리, 강화유리, SiO2, 알루미늄(Al), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 알루미늄 산화물, 철 산화물, 금 산화물, 은 산화물, 구리 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리우레탄(PU), 폴리카보네이트(PC), 대리석, 화강암, 세라믹, 점토, 시멘트 및 목재로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
5 5
제 1 항에 있어서,상기 나노입자가 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)으로 구성된 군으로부터 선택된 금속, 상기 금속의 산화물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
6 6
제 1 항에 있어서,상기 용매가 증류수, 탈이온수, 이소프로판올(isopropanol), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 부탄올(butanol), 프로판올(propanol), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 글리콜에테르(glycol ether), 아세톤(acetone), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 및 디메틸포름아미드(dimethylformamide)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
7 7
제 1 항에 있어서,상기 코팅 단계 이후에, 나노입자 분산액 코팅을 건조하여 잔여 용매의 함량을 조절하는 단계를 더 포함하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
8 8
제 7 항에 있어서,상기 잔여 용매의 함량이 10 내지 60중량%인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
9 9
제 1 항에 있어서, 상기 레이저가 라인 빔(line beam)인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
10 10
제 1 항에 있어서, 상기 레이저가 베셀 빔(bessel beam)인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
11 11
제 10 항에 있어서, 상기 베셀 빔이 다중 파장(multi-wavelength)을 갖는 레이저 빔을 광원으로 하는 베셀 빔으로서, 각 파장에 따라 상이한 위치에 초점이 형성되고, 상기 초점들이 연결되거나 서로 인접하여 하나의 긴 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
12 12
제 11 항에 있어서, 상기 다중 파장을 갖는 레이저 빔을 파장에 따라 분리한 후 원하는 파장의 광만을 중첩시켜 광원으로 사용하는 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
13 13
제 11 항에 있어서,상기 다중 파장을 갖는 레이저 빔이 둘 이상의 단일 파장 레이저 또는 다중 파장 레이저를 중첩시켜 형성된 것을 특징으로 하는, 기판 상에 다공성 전극 구조체를 형성하는 방법
14 14
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 형성된 다공성 전극 구조체
15 15
제 14 항에 따른 다공성 전극 구조체를 집전체로서 포함하는 에너지 저장 장치
16 16
제 15 항에 있어서,상기 에너지 저장 장치가 캐패시터, 슈퍼캐패시터 및 배터리로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 과학기술정보통신부 국민대학교 개인기초연구(과기정통부)(R&D) 천연 실리콘 소자의 레이저 기반 친환경 상향식 제조 플랫폼 개발