마그네슘 전지용 전극 활물질, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전극, 및 상기 전극을 포함하는 마그네슘 전지
ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR MAGNESIUM BATTERY, METHOD FOR PREPARING THE SAME, ELECTRODE COMPRISING THE SAME, AND MAGNESIUM BATTERY COMPRISING THE ELECTRODE
특허 요약
본 발명은 마그네슘 전지용 전극 활물질, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전극, 및 상기 전극을 포함하는 마그네슘 전지에 관한 것으로서, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. [화학식 1] Mg z Na x Fe (2-y) (CN) 6(1-y) (상기 화학식 1에서, 상기 x는 0003c#x≤2이고, 상기 y는 0≤y003c#1이며, 상기 z는 0≤z≤2이다.) 상기 전극 활물질은 마그네슘 이온을 가역적으로 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼레이션(deintercalation)시킬 수 있어 마그네슘 전지용 전극 활물질로 사용될 수 있으며, 상기 마그네슘 전지용 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지는 충방전 효율 및 용량이 개선된다.
청구항
번호청구항
1

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 마그네슘 전지용 전극 활물질.[화학식 1]MgzNaxFe(2-y)(CN)6(1-y)(상기 화학식 1에서, 상기 x는 1이고, 상기 y는 0≤y003c#1이며, 상기 z는 0≤z≤2이다.)

2

제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 결정 구조는 입방정계(cubic system)인 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질.

3

제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 격자 상수(cell parameter)는 9.7003c#a003c#10.30Å 인 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질.

4

제1항에 있어서,상기 화학식 1의 Fe는 2가철과 3가철이 1.99:0.01 내지 0.01:1.99 범위의 몰비율로 혼합되어 있는 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질.

5

질산철을 용매에 첨가하여 제1용액을 제조하는 단계, 나트륨 시안화제1철을 용매에 첨가하여 제2용액을 제조하는 단계,상기 제1용액 및 제2용액을 반응시키는 단계, 그리고반응물을 분리하여 건조하는 단계를 포함하는 제1항의 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조 방법.

6

제5항에 있어서,상기 제1용액에서 상기 질산철의 농도는 0.01 내지 1.5M인 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조 방법.

7

제5항에 있어서,상기 제2용액은 상기 용매 1몰당 상기 나트륨 시안화제1철 0.01 내지 1.5몰을 혼합하여 제조하는 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조 방법.

8

제5항에 있어서,상기 제1용액 100중량부당 제2용액 20 내지 260 중량부를 첨가하고, 60 내지 160℃에서 1시간 내지 60시간 동안 반응시키는 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조 방법.

9

제5항에 있어서,상기 건조는 60 내지 160℃에서 1시간 내지 60시간 동안 이루어지는 것인 마그네슘 전지용 전극 활물질의 제조 방법.

10

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 마그네슘 전지용 전극 활물질을 포함하는 마그네슘 전지용 전극.

11

제10항에 있어서,상기 마그네슘 전지용 전극은 상기 전극 활물질을 상기 전극 전체 중량에 대하여 60 내지 90 중량%로 포함하는 것인 마그네슘 전지용 전극.

12

제10항에 있어서,상기 마그네슘 전지용 전극은 양극, 음극 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 마그네슘 전지용 전극.

13

서로 대향 배치되는, 양극용 전극 활물질을 포함하는 양극과 음극용 전극 활물질을 포함하는 음극, 그리고상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,상기 양극용 전극 활물질, 음극용 전극 활물질 및 이들의 하나 이상의 조합에서 선택되는 어느 하나의 전극 활물질이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 마그네슘 전지. [화학식 1]MgzNaxFe(2-y)(CN)6(1-y)(상기 화학식 1에서, 상기 x는 1이고, 상기 y는 0≤y003c#1이며, 상기 z는 0≤z≤2이다.)

14

제13항에 있어서,상기 음극은 마그네슘 금속, 마그네슘 합금, 마그네슘 삽입 화합물, 탄소계 재료 및 이들의 하나 이상의 조합에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것인 마그네슘 전지.

15

제13항에 있어서,상기 전해질은 물, 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 2,2-디메틸테트라하이드로퓨란, 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란, 시클로헥사논, 트리에틸아민, 트리페닐아민, 트리에텔포스핀옥사이드, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 1,3-디옥솔란, 설포란(sulfolane) 및 이들의 하나 이상의 조합에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것인 마그네슘 전지.