리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재의 제조방법
Method for manufacturing a MXene/Silicon composite for anode of lithium-ion battery
특허 요약
본 발명은 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명자들은 HF 대체 에칭 물질을 이용하여 2차원 구조의 맥신(Mxene)을 제조하고, 표면 개질을 통해 나노 실리콘을 양전하로 개질함으로써 맥신과 정전기적 결합을 유도하여 전기화학적 안정성과 용량이 우수한 음극 복합소재를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
청구항
번호청구항
1

맥스(MAX) 상의 물질을 에칭하여 맥신(Mxene)을 준비하는 단계(단계 A);계면 활성제를 사용하여 나노 실리콘의 표면을 양전하로 대전하여 양전하로 표면 개질된 실리콘을 제조하는 단계(단계 B); 및상기 맥신과 표면 개질된 실리콘 1 : 1 내지 1 : 5 중량비로 혼합하여 맥신/실리콘(MXene/Si) 음극복합소재를 제조하는 단계(단계 C)를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 단계 A는,7 M 내지 10 M 농도의 HCl 용액에 LiF를 첨가한 뒤 교반하여 혼합하는 단계; 및MAX를 천천히 첨가하여 35 ℃ 내지 45 ℃에서 교반하여 에칭하는 단계를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

3

제1항에 있어서,상기 단계 A는,에칭된 맥신 용액을 증류수와 함께 원심분리하여 상등액 또는 침전물을 분리하는 단계; 및 침전물을 건조하여 맥신을 제조하는 단계를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 단계 B는,증류수에 0.01 내지 0.05 g의 CTAB를 완전히 용해하는 단계;용해액에 나노 실리콘 0.1 내지 0.5 g을 첨가하고 초음파 처리하여 표면 개질하는 단계; 및개질된 실리콘을 원심분리한 뒤 건조하여 양전하로 표면 개질된 나노 실리콘을 제조하는 단계를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

5

제4항에 있어서,상기 표면 개질하는 단계는,50 내지 150 nm 크기의 나노 실리콘을 사용하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

6

제4항에 있어서,상기 표면 개질하는 단계는,2 내지 6 시간 동안 초음파 처리하는 단계를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

7

제1항에 있어서,상기 단계 C는,상기 제조된 맥신과 표면 개질된 나노 실리콘을 증류수에 분산시킨 분산액을 제조하는 단계;분산액을 1 내지 4 시간 동안 초음파 처리하여 정전기적 결합을 유도하는 단계; 및원심분리하여 분리하는 단계를 포함하는 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재 제조방법.

8

제1항에 따라 제조된 리튬이온전지 음극소재용 맥신/실리콘 복합소재.