전기 방사를 이용한 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법
Manufacturing method of Composite material for anode active material of lithium secondary battery using electrospinning
특허 요약
본 발명은 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법에 관한 것으로, 실리콘 전구체 및 고분자 물질의 혼합 용액을 전기방사하여 실리카 방사 섬유를 제조하는 제1단계; 제1단계의 실리카 방사 섬유를 열처리하여 실리카-카본(SiOx-C) 섬유 복합체를 제조하는 제2단계; 제2단계의 실리카-카본(SiOx-C) 섬유 복합체를 금속 열환원하여 실리콘-카본(Si-C) 섬유 복합체를 제조하는 제3단계; 및 제3단계의 실리콘-카본(Si-C) 섬유 복합체에 탄소계 코팅재 및 실리콘 분말 중 1종 이상으로 코팅하는 제4단계;를 포함한다. 본 발명은 높은 충방전 용량 및 사이클 안정성을 나타내면서 고용량/고효율의 이차전지 음극활물질 복합소재를 제공할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

실리콘 전구체 및 고분자 물질의 혼합 용액을 전기방사하여 실리카 방사 섬유를 제조하는 제1단계;제1단계의 실리카 방사 섬유를 열처리하여 실리카-카본(SiOx-C) 섬유 복합체를 제조하는 제2단계;제2단계의 실리카-카본(SiOx-C) 섬유 복합체를 800950 ℃에서 810 시간 동안 금속 열환원하여 실리콘-카본(Si-C) 섬유 복합체를 제조하고, 금속 열환원에서 사용된 금속환원제는 마그네슘을 포함하는 것인, 제3단계; 및제3단계의 실리콘-카본(Si-C) 섬유 복합체에 탄소계 코팅재 및 실리콘 분말 중 1종 이상으로 코팅하는 제4단계;를 포함하고,제1단계에서 실리콘 전구체, 및 고분자 물질의 중량 비율이 1:0.8~2.7 인 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.

2

제1항에 있어서,상기 제 1 단계는 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS) 및 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 1:0.82.7 의 질량비로 혼합한 혼합 용액을 70100 ℃, 200300 RPM으로 2030시간동안 교반한 후 전기방사하는 단계를 포함하는 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.

3

제 1 항에 있어서,상기 제2단계는 제1단계의 실리카 방사 섬유를 800950 ℃에서 810 시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.

4

제 1 항에 있어서,상기 제3단계는 마그네슘, 염화나트륨 및 제2단계의 실리카-카본(SiOx-C) 섬유 복합체를 1: 5~15: 1의 중량비로 혼합한 후 제2단계와 동일한 조건에서 열처리하는 단계를 포함하는 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.

5

제 1 항에 있어서,상기 제3단계는 금속 열환원으로 생성된 불순물을 산처리하여 제거하는 단계를 추가로 포함하는 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.

6

제 1 항에 있어서,상기 제4단계는 탄소계 코팅재 및 0~10 wt% 의 실리콘 분말과 제3단계의 실리콘-카본(Si-C) 섬유 복합체를 혼합한 후, 제2단계와 동일한 조건에서 열처리하는 단계를 포함하는 이차전지 음극 활물질용 복합 소재의 제조 방법.