이차전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법
NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
특허 요약
본 발명은 질소, 제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 다공성 탄소체를 포함하며, 상기 제1 금속은 Zn, Co, Cu, Ti, Hf, Zr, Ni, Mg, Ti, V, Cr, Fe 및 Al 중에서 선택된 1종 이상이고, 상기 제2 금속은 Pt, Al, Mg, Zn, Ag, Au, Si, Sb 및 Sn 중에서 선택된 1종 이상인, 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.
청구항
번호청구항
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a) 제1 금속 전구체 및 질소 함유-유기리간드 전구체를 반응시켜 금속-유기 골격체 (metal organic framework, MOF)를 제조하는 단계; b) 상기 금속-유기 골격체를 탄화하여 제1 다공성 탄소체를 제조하는 단계; 및c) 상온에서 상기 제1 다공성 탄소체와 제2 금속 전구체를 2시간 내지 20시간 동안 교반하여 상기 제1 다공성 탄소체의 표면 및 내부에 존재하는 상기 제1 금속의 일부를 제2 금속으로 치환시켜 제2 다공성 탄소체를 제조하는 단계;를 포함하는 리튬-금속 이차전지 음극 활물질의 제조방법으로,상기 제1 금속 전구체는 금속 유기산이고,상기 제1 금속은 Zn, Co, Cu, Ti, Hf, Zr, Ni, Mg, Ti, V, Cr, Fe 및 Al 중에서 선택된 1종 이상이고,상기 제2 금속은 Pt, Al, Mg, Zn, Ag, Au, Si, Sb 및 Sn 중에서 선택된 1종 이상이며,상기 제2 다공성 탄소체는 질소, 제1 금속 및 제2 금속이 표면 및 내부에 균일하게 분포되어 있으며,상기 제2 다공성 탄소체는 단위 입자의 평균 입자크기는 100 내지 600 nm이며, 평균 기공크기는 0.1 내지 10 nm이고,상기 제2 다공성 탄소체는 제2 다공성 탄소체의 총 중량을 기준으로 상기 질소는 5 내지 15 중량%, 상기 제1 금속은 20 내지 40 중량% 및 상기 제2 금속은 5 내지 20 중량%를 포함하는, 리튬-금속 이차전지용 음극 활물질의 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 금속-유기 골격체는 제올라이트 이미다졸레이트 골격체 (Zeolitic imidazolate framework, ZIF)인, 리튬-금속 이차전지용 음극 활물질의 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 b) 단계의 탄화는 1000℃ 이하에서 수행되는, 리튬-금속 이차전지용 음극 활물질의 제조방법.

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제8항에 따른 제조방법으로 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬-금속 이차전지용 음극.

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제12항의 음극; 양극; 상기 음극과 양극 사이에 위치하는 분리막; 및 전해액을 포함하는 리튬-금속 이차전지.