전극/고체 전해질 복합재 및 그 제조 방법
Bulk-heterojunction solid state electrolyte composite and fabrication method thereof
특허 요약
전극/고체 전해질 복합재 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 전극/고체 전해질 복합재는, 결정질인 전극 물질과 비정질인 고체 전해질을 포함해 전극/고체 전해질 벌크 헤테로 계면을 가지는 것으로, 상기 결정질은 수 nm 수준의 Fe 2 O 3 나노 파티클이고, 상기 비정질은 Li 2 O 및/또는 Li x CO 4 이며, 상기 결정질이 상기 비정질로 둘러싸여 있는 것이다. 본 발명에 따른 전극/고체 전해질 복합재는 이온의 확산을 방해하는 전해질/전극 계면에서의 반응 부산물이 생성되지 않고, 전극 계면의 표면 처리나 첨가제 없이 용량이 개선된 것으로 수천 사이클에서도 빠른 이온의 이동을 통한 가역적 전기화학반응을 유도할 수 있게 한다.
청구항
번호청구항
11

제5항에 있어서, 상기 충방전은 계단식 C-rate 증가를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

12

제11항에 있어서, 각 C-rate에서의 충방전은 50 사이클 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

1

삭제

2

삭제

3

삭제

4

삭제

5

Fe2O3 전극을 제조하는 단계; 및충방전을 통한 리튬 이온 삽입/탈리를 일으켜 상기 전극을 나노 분쇄하면서 전극 반응을 통해 고체 전해질을 형성하는 단계를 포함하는,전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

6

제5항에 있어서, 상기 Fe2O3 전극을 제조하는 단계는 AC EPD법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

7

제5항에 있어서, 상기 Fe2O3 전극을 제조하는 단계는,AC EPD법으로 Fe-ZIF 필름을 증착하는 단계; 및상기 Fe-ZIF 필름을 열처리를 통해 산화시켜 Fe2O3 전극으로 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

8

제5항에 있어서, 상기 충방전을 통한 리튬 이온 삽입/탈리를 일으켜 상기 전극을 나노 분쇄하면서 전극 반응을 통해 고체 전해질을 형성하는 단계는, LiPF6를 포함하는 액체 전해질 안에서 수행하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

9

제5항에 있어서, 상기 충방전은 상기 Fe2O3 전극을 양극으로 하고 리튬 메탈을 음극으로 하여 액체 전해질을 포함하는 셀을 구성한 다음 상기 셀을 충방전하여 실시하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

10

제5항에 있어서, 상기 충방전은 5C-rate 이상의 C-rate로 충방전하는 초고속 충방전을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

13

제5항에 있어서, 상기 Fe2O3 전극을 제조하는 단계는,Fe-ZIF 용액을 제조하는 단계;상기 Fe-ZIF 용액 안의 스테인레스 스틸(Stainless steel) 포일에 AC EPD법으로 Fe-ZIF 필름을 증착하는 단계; 및 상기 스테인레스 스틸에 증착된 Fe-ZIF 필름을 600-650℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

14

제13항에 있어서, 상기 Fe-ZIF 용액을 제조하는 단계는,2-Methylimidazole과 메탄올을 대기 중에서 혼합하여 2-Methylimidazole 메탄올 용액을 준비하는 단계;Ferrous sulfate와 메탄올을 N2 분위기에서 혼합하여 Ferrous sulfate 메탄올 용액을 준비하는 단계;준비된 2-Methylimidazole 메탄올 용액에 Ferrous sulfate 메탄올 용액을 한 번에 붓고 교반기를 이용하여 혼합한 다음 숙성시켜, 숙성된 용액을 얻는 단계;상기 숙성된 용액에서 생성물을 정제한 다음 메탄올에 재분산하고 원심분리하여 과 반응으로 성장한 입자들을 제거하고, 상청액을 정제하여 불순물과 미반응물을 제거한 다음, 메탄올을 증발시켜 Fe-ZIF를 얻는 단계; 및상기 Fe-ZIF를 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)에 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극/고체 전해질 복합재 제조 방법.

도면대표도면