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다공성 실리카 구조체를 제조하는 단계;상기 다공성 실리카 구조체의 표면에 탄소함유-고분자물질을 코팅하고 열처리하여 다공성 실리카-탄소구조체를 제조하는 단계;상기 다공성 실리카-탄소구조체에 탄소와이어를 성장시켜 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체를 제조하는 단계; 상기 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체에서 실리카를 제거하여 중기공 탄소-탄소와이어 구조체를 제조하는 단계; 및상기 중기공 탄소-탄소와이어 구조체에 황을 함침시키는 단계를 포함하는, 리튬-황전지용 양극재 조성물의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 다공성 실리카 구조체는 조성물 총 중량을 기준으로 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 2~10중량%, 20~35중량% 농도의 암모니아수 2~15중량%, 증류수 3~25중량%, TEOS 부피의 0
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제2항에 있어서,상기 다공성 실리카 구조체는, 용매에 20~35중량% 농도의 암모니아수, 증류수, 유기실란 및 TEOS를 혼합하여 5시간 이상 교반하여 합성하는 단계;액상부를 제거하고 고형분만을 분리하여 90~110℃에서 12시간 이상 건조시키는 단계; 및500~600℃에서 4~6시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 다공성 실리카 구조체는 입자크기 80~700nm의 구형인 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 탄소함유-고분자물질은 페놀수지, PVA(polyvinyl alcohol), PAN(polyacrylonitrile), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinylchloride) 및 PS(polystyrene) 중 선택된 열가소성 수지와, 셀룰로오스의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법
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제5항에 있어서,상기 열가소성 수지와 셀룰로오스는 6:4 내지 8:2의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 다공성 실리카-탄소구조체는,다공성 실리카 구조체 중량의 2
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제7항에 있어서,상기 다공성 실리카 구조체에 탄소함유-고분자 물질을 코팅하는 단계 후 75~85℃에서 3시간 이상 숙성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체는,상기 다공성 실리카-탄소구조체 중량대비 4~5중량%의 마그네슘(Mg) 분말을 혼합하는 단계;다공성 실리카-탄소구조체에 마그네슘이 혼합된 분말을 질소분위기에서 600~700℃에서 5~7시간 동안 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 시료를 분쇄한 후 150~250메쉬 크기의 체를 통과한 분체인 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체를 얻는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 중기공 탄소-탄소와이어 구조체는, 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체 고형분 중량의 8~12배 중량의 증류수를 반응용기에 넣고 불산을 증류수에 서서히 주입하여 15~25중량%의 불산용액을 제조하는 단계;상기 불산용액에 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체를 서서히 주입하고 밀봉한 후 12시간 이상 반응시켜 다공성 실리카-탄소-탄소와이어 구조체 내 실리카 물질을 용해시키는 단계;여과하여 용액을 제거하고 고형분은 증류수로 3~5회 세척하는 단계; 및분리된 고형분을 90~110℃에서 10~14시간 동안 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,원소 황을 분쇄하는 단계;분쇄된 황과 중기공 탄소-탄소와이어 구조체를 2~4:1의 중량비로 혼합하여 분쇄하는 단계; 및150~160℃에서 10~14시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 방법에 의하여, 중기공 탄소-탄소와이어 구조체에 황을 함침시키는 것을 특징으로 하는 제조방법
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제1항에 있어서,상기 중기공 탄소-탄소와이어 구조체는 평균 기공크기가 3~5nm인 중기공을 포함하고 입자의 크기가 80~800nm인 것을 특징으로 하는 제조방법
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평균 기공크기가 3~5nm인 중기공을 포함하는 탄소구조체와, 상기 중기공을 포함하는 탄소구조체로부터 성장한 탄소와이어를 포함하고, 입자의 크기가 80~800nm인 중기공 탄소-탄소와이어 구조체와;상기 중기공 탄소-탄소와이어 구조체의 기공 내에 함침된 황;을 포함하는 리튬-황전지용 양극재 조성물
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제13항에 있어서,상기 리튬-황전지 양극재 조성물은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는, 리튬-황전지용 양극재 조성물
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리튬-황전지에 있어서,평균 기공크기가 3~5nm인 중기공을 포함하는 탄소구조체와, 상기 중기공을 포함하는 탄소구조체로부터 성장한 탄소와이어를 포함하고, 입자의 크기가 80~800nm인 중기공 탄소-탄소와이어 구조체와; 상기 중기공 탄소-탄소와이어 구조체의 기공 내에 함침된 황;을 포함하는 리튬-황전지용 양극재 조성물을 양극재로 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬-황전지
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제15항에 있어서,상기 리튬-황전지 양극재 조성물은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는 리튬-황전지
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