아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법 및 상기 복합체를 포함하는 이차전지용 음극재료
Preparation Method of ZnSb-C Composite and Anode Materials for Secondary Batteries Containing the Same Composite
특허 요약
아연(Zn), 안티몬(Sb) 및 탄소(C)에 대한 기계적 합성 방법을 통해 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하는 방법 및 상기 복합체를 활물질로 포함하는 음극 재료에 관한 것이다. 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법은, 아연안티모나이드 이원계 합금의 기계적 성질을 이용하여 간단하고 빠르며 효율적으로 복합체를 제조할 수 있다. 또한, 상기 복합체를 음극 활물질로 포함하는 음극 재료를 이차전지에 적용할 경우, 초기 효율이 우수하고, 입자 조대화에 의한 부피 변화의 문제점이 없으며, 고율 특성 및 충방전 특성이 매우 우수하다. 아연, 안티몬, 탄소, 복합체, 기계적 합금, 볼밀링, 충방전특성, 고율특성, 음극 재료, 이차전지
청구항
번호청구항
1

아연(Zn), 안티몬(Sb) 및 탄소(C)에 대한 기계적 합성 방법을 통해 아연안티모나이드(ZnSb)-탄소(C) 복합체를 제조하는 것인 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법으로, 상기 제조 방법은 아연안티모나이드 이원계 합금상을 제조하는 공정을 포함하고, 상기 아연안티모나이드 이원계 합금상은 ZnSb, Zn3Sb2 및 Zn2Sb3로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항에 있어서, 상기 기계적 합성 과정은 열처리 또는 볼밀링법을 포함하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 아연과 안티몬을 열처리 또는 볼밀링하여 아연안티모나이드 이원계 합금상을 제조하는 공정; 및 상기 아연안티모나이드 이원계 합금상을 탄소 분말과 혼합한 후, 볼밀링하여 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체에 있어서, 아연안티모나이드 결정립의 평균 입자 크기는 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 5 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드 결정립의 평균 입자 크기는 0.1 내지 3 nm인 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소는 아세틸렌 블랙, 수퍼 피(Super P) 블랙, 카본 블랙, 덴카(Denka) 블랙, 활성카본(Activated carbon), 흑연(Graphite), 하드카본 및 소프트카본으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 7 항에 있어서, 상기 탄소는 수퍼 피(Super P) 블랙 또는 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체는, 복합체 전체 중량을 기준으로, 아연안티모나이드의 비율은 30 중량% 이상 100 중량% 미만이고, 탄소의 비율은 0 중량% 초과 70 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아연 또는 안티몬의 함량은, 아연과 안티몬을 합산한 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하기 위한 기계적 합금 과정에서, 흑연(graphite)를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하는 과정에서, 실리콘(Si), 인(P), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 납(Pd), 비소(As), 비스머스(Bi), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 붕소(B) 및 황(S)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하는 과정에서, 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네튬(Tc), 루비듐(Ru), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta) 및 텅스텐(W)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 아연안티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연안티모나이드-탄소 복합체를 제조하는 과정에서, 아연안티모나이드-탄소 복합체의 기계적 특성을 향상시키기 위하여, 금속산화물 및 금속탄화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 아연아티모나이드-탄소 복합체의 제조 방법.

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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 아연안티모나이드-탄소 복합체를 활물질로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극 재료.

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제 15 항에 따른 음극 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.