리튬이차전지용 실리콘 복합재 음극활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지
Anodes active material containing Si composite for lithium secondary batteries and its preparation method and lithium secondary batteries comprising the same
특허 요약
본 발명은 리튬 분말과 실리카 분말을 반응시켜 실리카의 산소가 리튬으로 전달되는 산소 교환반응(single displacement)을 통하여 나노 실리콘계 화합물 분말을 형성하고, 이를 이용하여 그래핀 및 탄소섬유를 포함하는 제조되는 나노 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재, 이의 제조방법 및 상기 복합재를 함유한 음극활물질을 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

삭제

2

삭제

3

삭제

4

삭제

5

(a) 리튬 분말과 실리카 분말을 산소 교환 반응시켜, 실리콘(Si) 및 실리콘 아산화물(SiOx(0 003c# x 003c# 0.9)) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 제조하는 실리콘계 화합물 분말 제조단계 및 (b) 제조된 실리콘계 화합물과 그래핀 및 탄소섬유의 혼합단계를 포함하는 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

6

제5항에 있어서,상기 (a)단계는 제조된 실리콘계 화합물을 리튬 산화물로부터 분리 및 정제하는 단계를 더 포함하는 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

7

제5항에 있어서, 상기 (b)단계는 실리콘계 화합물과, 그래핀 및 탄소섬유를 각각 용매에 분산시킨 슬러리를 혼합한 다음 상기 용매를 제거한 후 건조하는 단계를 더 포함하는 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

8

제5항에 있어서,상기 실리카는 퓸드 실리카, 마이크로포러스 실리카, 메조포러스 실리카 및 매크로포러스 실리카 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

9

제5항에 있어서,상기 실리카는 직경이 2 ㎚ ~ 30 ㎛인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

10

제5항에 있어서,상기 그래핀은 직경이 10㎚ ~ 5㎛인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

11

제5항에 있어서,상기 탄소섬유는 두께 1nm ~ 5㎛, 길이 50 ~ 200㎛인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

12

제5항에 있어서,상기 리튬과 실리카(SiO2)의 몰비는 2 ~ 6 : 1인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

13

제5항에 있어서,상기 (a)단계는 비활성 분위기 내에서 혼합한 후, 1 ~ 20 시간동안 볼밀링 공정으로 실시하는 것인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

14

제5항에 있어서,상기 (a)단계의 산소 교환 반응은 0 ~ 300 ℃의 온도범위에서 실시하는 것인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

15

제5항에 있어서,상기 (b)단계의 탄소 섬유는 산처리를 통해 표면 산화된 것인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

16

제5항에 있어서,상기 (b)단계에서 실리콘계 화합물과, 그래핀 및 탄소 섬유의 혼합물의 중량혼합비는 1 : 9 ~ 9 : 1인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

17

제5항에 있어서,상기 (b)단계에서 그래핀 및 탄소 섬유는 중량혼합비가 1 : 10 ~ 10 : 1인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

18

제5항에 있어서,상기 (b)단계는 0 ~ 100℃에서 실시되는 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.

19

제5항에 있어서,상기 탄소 섬유는 카본파이버, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 탄소나노와이어 중에서 선택되는 어느 하나인 실리콘계 화합물-그래핀-탄소섬유 복합재를 제조하는 방법.