이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법, 그에 의해 제조된 복합체를 포함하는 이차전지용 전극 물질 및 이를 포함하는 이차전지
METHOD FOR MANUFACTURING BINARY Li-COMPOUND/CARBON COMPOSITE, ELECTRODE MATERIALS FOR SECONDARY BATTERY INCLUDING THE COMPOSITE MANUFACTURED THEREBY AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME
특허 요약
본 발명은, (a) 하기 화학식으로 표시되는 이원계 리튬 화합물(Li x A)을 합성하는 단계, (b) 상기 이원계 리튬 화합물(Li x A) 및 탄소(C)의 혼합 분말을 제조하는 단계, 및 (c) 상기 이원계 리튬 화합물(Li x A) 및 탄소(C)의 혼합 분말에 기계적 에너지를 인가해, 이원계 리튬 화합물(Li x A)과 탄소(C)의 복합체를 제조하는 단계를 포함하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법, 그에 의해 제조된 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체를 포함하는 이차전지용 전극 물질 및 이를 포함하는 이차전지에 대한 것이다: [화학식] Li x A (상기 화학식에서, X ≤ 4.4 이고, A는 Sn, Bi, Sb, Si, Ge, P, B, Al, Ga, In, Zn, Ag, As, S, Se 및 Te로부터 선택되는 1종의 원소임).
청구항
번호청구항
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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li2Se, Li3Se 또는 LiSe3인 Li-Se 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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(a) 하기 화학식으로 표시되는 이원계 리튬 화합물(LixA)을 합성하는 단계; (b) 상기 이원계 리튬 화합물(LixA) 및 탄소(C)의 혼합 분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 이원계 리튬 화합물(LixA) 및 탄소(C)의 혼합 분말에 기계적 에너지를 인가해, 이원계 리튬 화합물(LixA)과 탄소(C)의 복합체를 제조하는 단계;를 포함하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법: [화학식]LixA(상기 화학식에서, X ≤ 4.4 이고, A는 Sn, Bi, Sb, Si, Ge, P, B, Al, Ga, In, Zn, Ag, As, S, Se 및 Te로부터 선택되는 1종의 원소임).

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제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는, (a-1) 리튬(Li) 및 원소 A 분말의 혼합 분말을 제조하는 단계; 및(a-2) 상기 리튬(Li) 및 원소 A 분말의 혼합 분말에 기계적 에너지 또는 열 에너지를 인가해 이원계 리튬 화합물(LixA)을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li22Sn5, Li17Sn4, Li13Sn5, Li7Sn2, Li7Sn3, Li5Sn2, LiSn 또는 Li2Sn5인 Li-Sn 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li2Sb 또는 Li3Sb인 Li-Sb 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

5

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, LiBi 또는 Li3Bi인 Li-Bi 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

6

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li22Si5, Li21Si5, Li21Si8, Li17Si4, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Li7Si2, Li2Si 또는 LiSi인 Li-Si 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li22Ge5, Li17Ge4, Li11Ge6, Li9Ge4, Li7Ge2, Li3Ge 또는 LiGe인 Li-Ge 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

8

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li3P7, LiP7, LiP5, LiP 또는 Li3P인 Li-P 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

9

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li7B6, Li5B4, Li3B14, Li1.8B14 또는 LiB12.93인 Li-B 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, LiAl, Li3Al2 또는 Li9Al4인 Li-Al 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li3Ga, Li3Ga2, Li5Ga4, Li3Ga2 또는 LiGa인 Li-Ga 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

12

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li13In3, Li3In2, Li2In 또는 LiIn인 Li-In 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, LiZn, Li2Zn3, LiZn2, Li2Zn5 또는 LiZn4인 Li-Zn 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

14

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, LiAg, Li10Ag3 또는 Li9Ag4인 Li-Ag 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

15

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li3As 또는 LiAs인 Li-As 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

16

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li2S, Li2S2 또는 Li2S4인 Li-S 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

18

제2항에 있어서, 상기 이원계 리튬 화합물은, Li2Te, Li3Te 또는 LiTe3인 Li-Te 이원계 화합물인 것을 특징으로 하는, 를 포함하는 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서, 상기 단계 (a-2)에서 고에너지 스펙스 밀(high-energy spex mill), 진동 밀(vibrotary-mill), Z 밀(Z-mill), 유성 밀(planetary ball-mill) 또는 어트리션 밀(attrition-mill)로 기계적 에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제2항에 있어서,상기 단계 (a-2)에서 튜브 로(tube furnace), 전기 로(electric furnace), 박스 로(box furnace), 진공 로(vacuum furnace)로 열 에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 (a)에서 평균 직경 1nm 이상 500μm 이하인 이원계 리튬 화합물 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 (c)에서 고에너지 스펙스 밀(high-energy spex mill), 진동 밀(vibrotary-mill), Z 밀(Z-mill), 유성 밀(planetary ball-mill) 또는 어트리션 밀(attrition-mill)로 기계적 에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 (c)에서 50 ~ 90 wt%의 이원계 리튬 화합물 및 10 ~ 50 wt%의 탄소를 포함하는 복합체를 제조하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 탄소는 흑연(Graphite)계 탄소, 카본 블랙(Carbon black)계 탄소, 활성카본(Activated carbon)계 탄소, 하드카본, 소프트카본 및 탄소 나노 구조체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 (c)에서 평균 직경 1nm 이상 100nm 이하인 이원계 리튬 화합물 결정립을 포함하는 복합체 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는, 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체의 제조방법.

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제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질.

27

제26항의 이차전지용 전극 활물질을 포함하는 이차전지.

28

제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 이원계 리튬 화합물/탄소 복합체를 포함하는 전고체전지용 전극 활물질.

29

제28항의 전고체전지용 전극 활물질을 포함하는 전고체전지.