리튬이온전지 음극소재용 고용량 할로우 실리콘 복합소재 제조기술
Manufacture technology of high capacity hollow silicon composite for anode material of lithium ion battery
특허 요약
본 발명은 리튬이온전지의 음극 소재용 실리콘 복합소재의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 구조적으로 안정적인 할로우 구조의 실리콘을 제조하고, 탄소, 산화티타늄 등 실리콘에 비해 전기 전도도가 우수하고 구조적으로 안정적인 소재를 실리콘 표면에 코팅함으로써, 실리콘의 부피 팽창을 완화시켜 사이클 안정성을 향상시킬 수 있으며, 실리콘의 낮은 전기 전도도를 개선할 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 제조 방법으로 리튬이온전지의 음극 소재용 복합소재를 제조하는 경우, 고용량을 가지며 장기 안정성이 개선된 음극 복합소재를 제공할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

실리카 전구체 및 계면활성제를 반응시켜 내부에 계면활성제가 포함된 실리카 입자를 제조하는 제1 단계;상기 실리카 입자 내부의 계면활성제를 제거하여 할로우 실리카 입자를 제조하는 제2 단계;상기 할로우 실리카 입자를 환원하여 다공성의 할로우 실리콘 입자를 제조하는 제3 단계; 및 상기 할로우 실리콘 입자에 탄소 전구체를 코팅한 후 열처리하여 할로우 실리콘/탄소 입자를 제조한 뒤, 상기 할로우 실리콘/탄소 입자에 티타늄 전구체를 코팅한 후 열처리하여 할로우 실리콘/탄소/산화티타늄 복합소재를 제조하는 제7 단계를 포함하는 것인,리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.

2

제 1 항에 있어서,제1 단계는 유기용매에 NH3 및 계면활성제를 첨가한 다음 교반하는 단계; 및실리카 전구체를 계면활성제 및 실리카 전구체의 혼합비율(중량비)이 1 : 0.3 내지 1 : 1.5가 되도록 첨가한 뒤 교반하는 단계를 포함하는 것인 리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.

3

제 1 항에 있어서,제2 단계는 실리카 입자를 증류수에 분산시킨 후, 70 내지 100℃에서 24 내지 72 시간동안 유지시키는 단계를 포함하는 것인 리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.

4

제 1 항에 있어서,제3 단계는 할로우 실리카 입자; 마그네슘; 및 염화나트륨, 염화칼슘, 염화칼륨, 염화마그네슘 및 브롬화나트륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 열 제어제;를 혼합하고 600 내지 800℃에서 6 내지 8 시간동안 열처리하는 단계를 포함하는 것인 리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.

5

삭제

6

제 1 항에 있어서,탄소 전구체는 도파민 하이드로클로라이드, 석유계 피치 및 수크로오스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.

7

삭제

8

제 1 항에 있어서,제7 단계는 탄소 전구체를 상기 할로우 실리콘 입자의 중량 대비 1 내지 4 배로 첨가하여 탄소 전구체를 코팅하는 단계; 300 내지 600℃에서 1 내지 3시간, 650 내지 900℃에서 1 내지 4시간 열처리하여 할로우 실리콘/탄소 입자를 제조하는 단계;상기 할로우 실리콘/탄소 입자에 티타늄 전구체를 상기 할로우 실리콘/탄소 입자의 중량 대비 2 내지 6 배로 첨가하여 코팅하는 단계; 및 400 내지 600℃에서 2 내지 4 시간 열처리하여 Anatase 결정 구조의 산화티타늄이 코팅된 할로우 실리콘/탄소/산화티타늄 복합소재를 제조하는 단계를 포함하는 것인 리튬이온전지의 음극소재용 실리콘 복합소재의 제조방법.