이온 전지 음극용 소재 및 이의 제조 방법
MATERIALS FOR ION BATTERY ANODE AND METHODS OF MANUFACURING THE SAME
특허 요약
폴리아닐린 나노튜브를 빠른 승온속도로 열처리함으로서 제조된, 열분해 중합체를 포함하는 이온 전지용 음극용 소재가 제공된다. 해당 열분해 중합체는 풍부한 질소를 포함하고 있다. 또한, 상기 열분해 중합체중 50 ℃ min -1 의 빠른 승온속도에서 제조된 열분해 중합체의 경우5, 10 또는 20 ℃ min -1 의 승온속도에서 제조된 열분해 중합체보다 많은 구조적 결함과 풍부한 산화・환원 헤테로원자 및 넓은 비표면적을 나타낸다. 이에 따라, 이를 리튬이온전지 및 나트륨 이온전지의 음극에 사용시 우수한 성능을 보일 수 있다.
청구항
번호청구항
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제1항에 있어서,상기 아닐린 단량체와 옥살산은 5:1 내지 3:1의 몰비율로 혼합되고,상기 아닐린 단량체와 옥살산은 초음파 처리를 통해 혼합되는, 이온전지 음극용 소재의 제조 방법.

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이온 전지 음극용 소재의 제조 방법으로서,아닐린 단량체 및 옥살산을 혼합하여 제조된 혼합물을 제조하는 단계;상기 혼합물과 과황산암모늄을 반응기에 첨가한 후 교반시켜 반응 생성물을 형성한 후 상온에 보관하는 단계;상기 반응 생성물을 세척 및 건조하여 폴리아닐린 나노튜브(polyaniline nanotubes)를 제조하는 단계; 및상기 폴리아닐린 나노튜브를 열처리하여 폴리아닐린 나노튜브의 열분해 중합체(pyropolymer)를 제조하는 단계; 를 포함하며,상기 폴리아닐린 나노튜브의 열분해 중합체(pyropolymer)를 제조하는 단계는 폴리아닐린 나노튜브를 실온에서 800℃까지 40 내지 60℃/min의 승온속도로 가열시키는 단계를 포함하는 이온전지 음극용 소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 폴리아닐린 나노튜브의 열분해 중합체(pyropolymer)를 제조하는 단계는 폴리아닐린 나노튜브를 실온에서 800℃까지 40 내지 60 ℃/min 의 승온속도로 가열시킨 후 800℃에서 30분 내지 2시간 유지하는 단계를 포함하는, 이온전지 음극용 소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 폴리아닐린 나노튜브를 열처리하는 단계는 질소 가스(N2) 분위기 하에서 수행되는, 이온전지 음극용 소재의 제조 방법.

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열분해 중합체(pyropolymer)를 포함하는 이온 전지 음극용 소재로서,상기 열분해 중합체는 폴리아닐린 나노튜브의 열분해 중합체이고,상기 열분해 중합체는 800 내지 1,000 m2/g의 비표면적을 갖는 이온전지 음극용 소재.

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제7항에 있어서,상기 열분해 중합체는 3nm 미만의 기공 크기를 갖는 복수 개의 기공을 포함하는 이온전지 음극용 소재.

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제7항에 있어서,상기 열분해 중합체에서, 질소에 대한 탄소의 함량 비율은 1:8.1~1:9.8인 이온전지 음극용 소재.

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제11항에 있어서,상기 열분해 중합체에서, 질소에 대한 탄소의 원소 비율은 1:8.5 ~1:9.6인 이온전지 음극용 소재.

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제7항에 있어서,상기 이온전지 음극용 소재는 나트륨이온전지 또는 리튬이온전지의 음극용 소재인, 이온전지 음극용 소재.

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제7항, 제8항, 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이온전지 음극용 소재를 포함하는 나트륨 이온전지 음극.

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제7항, 제8항, 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이온전지 음극용 소재를 포함하는 리튬 이온전지 음극.