KR101329627B1 - 복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 - Google Patents
복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101329627B1 KR101329627B1 KR1020110097176A KR20110097176A KR101329627B1 KR 101329627 B1 KR101329627 B1 KR 101329627B1 KR 1020110097176 A KR1020110097176 A KR 1020110097176A KR 20110097176 A KR20110097176 A KR 20110097176A KR 101329627 B1 KR101329627 B1 KR 101329627B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- activated carbon
- composite electrode
- active material
- pores
- sulfur
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 194
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 55
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical group CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N lithium sulfide Chemical compound [Li+].[Li+].[S-2] GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 claims 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N [C].[S] Chemical class [C].[S] GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- -1 polyacrilate Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 복합 전극 물질을 개시한다. 본 발명에 따른 복합 전극 물질은 일면이 외부로 개방되고 그 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 포함하는 활성탄 및 복수의 기공 내부를 채우는 활물질을 포함하고, 활성탄의 비표면적은 800㎡/g 보다 크거나 같은 탄소 집합체인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 활성탄의 기공 내에 전기적 부도체인 활물질을 충진한 복합 전극물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 노트북, 핸드폰, 디지털 카메라등 휴대용 전자기기의 발전과 전자 통신, 컴퓨터, 전자기기, 자동차 사업의 급성장으로 관련된 기반 산업의 발전, 신재생에너지의 개발 등에 따른 전기 저장 시스템이 요구되고 있다. 이에 발맞추어 이러한 기기들의 전원시스템으로 고성능 전지의 개발이 필요하다.
특히 전지의 대형화가 이루어지면서 고용량과 고출력을 뿐만 아니라 가격이 낮고, 안전성을 가지는 전지의 개발에 초점이 맞추어 지고 있다. 전지 대형화에 따라 제조단가를 낮추기 위하여 값싼 유황(sulfur), 산화물(Fe계, Mn계 등), 불화물, 황화물 등이 전극물질로 개발중이거나 사용되고 있다.
그 중에서도 유황은 값이 저렴할 뿐만 아니라 이론에너지밀도가 높아 차세대 전극재료로 매우 유망하다. 그러나 유황은 부도체이므로 도전성 물질을 혼합하거나 코팅하여 전극을 제조함에도 불구하고, 전도성이 낮아서 급속 충방전시 전지의 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 리튬/유황전지나 상온형 나트륨/유황전지의 충·방전중에 방전생성물이 전해질로 녹아나오는 문제로 인하여 사이클 특성이 나빠지는 문제점도 있다.
본 발명의 목적은 부도체 활물질을 도전성 재료인 활성탄 기공 내에 채움으로서 도전성을 개선시켜 급속 충방전이 가능하도록 하며, 충·방전시 생성되는 반응 생성물을 기공 내에 흡착시킴으로서 우수한 싸이클 특성을 나타내는 복합 전극물질, 이를 이용한 복합전극, 전지, 및 그 제조방법을 제공하기 위함이다.
본 발명에 따른 복합 전극 물질은 일면이 외부로 개방되고 그 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 포함하는 활성탄 및 상기 복수의 기공 내부를 채우는 활물질을 포함하고, 상기 활물질이 채워지지 않은 상기 활성탄의 비표면적은 800㎡/g 보다 크거나 같은 탄소 집합체인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 활물질이 상기 활성탄에 채워지는 경우에는 상기 활성탄의 비표면적은 1㎡/g 보다 작거나 같은 탄소 집합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄은, 석탄/석유계, 야자계, 목질계 및 BP-20 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활물질은, 황(S), 주석(Sn), 실리콘(Si) 및 LisS 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 활물질이 외부로 유출되는 것을 방지하도록 상기 활설탄의 외부를 코팅하는 코팅막을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전극물질 제조 방법은, 활물질이 과포화된 용액 내에 활성탄을 함침시키는 단계 및 상기 활성탄이 함침된 과포화 용액을 냉각하거나 안정화시켜 상기 활물질을 상기 활성탄 기공 내부에 채우는 단계를 포함한다.
또한, 상기 활물질을 상기 활성탄 기공 내부에 채우는 단계는, 가열, 감압 또는 초음파 중 어느 하나에 의해서 상기 활성탄의 기공 내에 채워지는 상기 활물질의 량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 활물질을 상기 활성탄 기공 내부에 채우는 단계는, solvethermal, hydrothermal, 침전, 석출 또는 냉각 중 어느 하나의 방식에 의하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전극 제조 방법은, 일면이 개방되고 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 갖는 활성탄 및 상기 기공에 채워지는 활물질로 이루어진 복합 전극 물질을 압축, 소결하거나, 상기 복합 전극 물질에 바인더 또는 도전재를 첨가하여 필름형태로 제조한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전극 제조 방법은, 용매로 바인더를 녹이는 단계, 상기 용매에 복합체를 넣는 단계, 상기 용매와 상기 복합체를 볼밀링 또는 스터링(stirring)에 의해 혼합하여 슬러리를 만드는 단계, 상기 슬러리를 집전체에 캐스팅(casting) 또는 페이스팅(pasting)하는 단계 및 건조하고 압착하여 전극을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 복합체는 일면이 개방되고 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 갖는 활성탄 및 상기 기공에 채워지는 활물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바인더는, 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드 (Polyethylene oxide), 폴리염화비닐 (Polyvinyl Chloride), 폴리아크릴레이트 (polyacrilate), 폴리비닐리덴플루오라이드 (poly vinylidene fluoride), 에틸렌프로필렌 디엔공중합체(EPDM) 또는 스틸렌부타디엔고무(SBR) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 용매로 바인더를 녹이는 단계는, 금속, 합금 분말, 탄소 포함 물질 또는 도전성 고분자 중 하나인 도전재를 더 포함한다.
상기 탄소 포함 물질은 아세틸렌블랙, 카본블랙, 흑연, 탄소나노튜브 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전극을 이용한 전지는, 양극, 음극 및
전해질을 포함하고, 상기 양극 또는 음극은, 일면이 개방되고 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 갖는 활성탄 및 상기 기공에 채워지는 활물질로 이루어진 복합 전극 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해질은 고분자 전해질, 액체 전해질, 산화물 전해질, 황화물 전해질 또는 질화물 전해질 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 도전성을 갖는 활성탄 기공 내에 부도체인 유황 활물질을 채운 복합 전극 물질을 이용한 복합 전극을 사용하여 전기 전도성을 향상시키고, 이로 인하여 급속 충·방전이 가능하며,
또한, 방전생성물인 리튬-황화물 등이 전해질로 녹아 나오는 것을 방지함으로써 충방전 사이클특성을 개선할 수 있고,
특히, 활성탄은 가격이 저렴하고 대량생산되고 있고, 활물질을 채우는 방법또한 간단하며, 대량생산이 가능하므로, 저렴한 가격의 복합 전극 물질을 대량으로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 활성탄 복합 물질의 단면을 나타낸 개념도이고,
도 2는 비표면적이 800m2/g 이상이며, 양산중인 페놀수지계(BP-20), 석탄계(Coal), 야자각(Palm), 톱밥(Sawdust)계 상업용 활성탄의 표면주사현미경사진(SEM)과 각각의 활성탄의 비표면적을 나타내는 도면이며,
도 3은 도 2의 활성탄을 이용하여, 실시예 1에 의해 제조된 복합 전극 물질들의 SEM 및 활성탄의 비표면적을 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 야자각계 활성탄(Palm계)을 이용한 복합 전극 물질의 EDS 맵핑(mapping) 원소분석 결과를 나타내는 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조할 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질을 설명하는 개념도이고,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조할 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질의 열중량분석(TGA) 결과와 SEM 사진을 나타내는 도면이며,
도 7는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 복합 유황전극의 SEM 사진 결과를 나타내는 도면이고,
도 8은 본 발명의 도 6의 다양한 조성의 복합전극을 이용하여 실시예 4에 따라 제조한 리튬/복합유황전극 전지의 사이클 특성을 비교한 결과를 나타내는 도면이며,
도 9은 활성탄(페놀수지계)과 탄소(Super-P)의 SEM 사진과 비표면적의 측정 결과를 설명하는 도면이고,
도 10는 본 발명의 실시예 4(101-1)에 의해 제조된 복합 양극 활물질과, 비교 예 1에 의해 제조된 활물질을 이용한 전극을 사용한 리튬 전지를 1C 전류밀도에서 충방전하였을 때, 사이클 특성을 비교한 결과를 설명하는 도면이고,
도 11은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 나트륨/복합 유황양극 전지의 사이클 특성을 설명하는 도면이다.
도 2는 비표면적이 800m2/g 이상이며, 양산중인 페놀수지계(BP-20), 석탄계(Coal), 야자각(Palm), 톱밥(Sawdust)계 상업용 활성탄의 표면주사현미경사진(SEM)과 각각의 활성탄의 비표면적을 나타내는 도면이며,
도 3은 도 2의 활성탄을 이용하여, 실시예 1에 의해 제조된 복합 전극 물질들의 SEM 및 활성탄의 비표면적을 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 야자각계 활성탄(Palm계)을 이용한 복합 전극 물질의 EDS 맵핑(mapping) 원소분석 결과를 나타내는 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조할 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질을 설명하는 개념도이고,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조할 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질의 열중량분석(TGA) 결과와 SEM 사진을 나타내는 도면이며,
도 7는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 복합 유황전극의 SEM 사진 결과를 나타내는 도면이고,
도 8은 본 발명의 도 6의 다양한 조성의 복합전극을 이용하여 실시예 4에 따라 제조한 리튬/복합유황전극 전지의 사이클 특성을 비교한 결과를 나타내는 도면이며,
도 9은 활성탄(페놀수지계)과 탄소(Super-P)의 SEM 사진과 비표면적의 측정 결과를 설명하는 도면이고,
도 10는 본 발명의 실시예 4(101-1)에 의해 제조된 복합 양극 활물질과, 비교 예 1에 의해 제조된 활물질을 이용한 전극을 사용한 리튬 전지를 1C 전류밀도에서 충방전하였을 때, 사이클 특성을 비교한 결과를 설명하는 도면이고,
도 11은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 나트륨/복합 유황양극 전지의 사이클 특성을 설명하는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 첨부된 도면과 함께 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 복합 전극 물질(100)의 단면을 나타내는 도면이다. 도 1을 참고하면, 복합 전극 물질(100)은 복수의 기공(103)을 포함하는 활성탄(101)과 복수의 기공(103)에 채워지는 활물질(105)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 활성탄(101)은 무수히 많은 기공(103 ; micro pore)을 가지고 있기 때문에 비표면적이 매우 넓다. 활성탄(101)의 기공(103)의 크기와 분포는 다양하며, 비표면적이 500㎡/g 이상이다.
또한, 도 1에서 활성탄(101)의 기공(103) 내에 채워지는 활물질(105)은 유황이 가장 바람직하며, 이외에도 전지(battery)에 사용되는 음극 활물질 또는 양극 활물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수도 있다.
활성탄의 종류와 특성
본 발명의 복합 전극 물질(100)에 사용되는 활성탄(101)은 무수히 많은 기공으로 이루어진 불규칙한 형태의 탄소의 집합체로 흡착제(정화)로 많이 사용된다. 일반적으로 활성탄은 광석으로부터의 중요금속(금)의 회수와 촉매 담채로 사용된다. 이러한 활성탄은 흑색과립, 원형, 덩어리와 분말로 된 것이 사용되며, 그것들은 분자의 크기에 가까운 내부기공의 광대한 망상 조직을 가지고 있어 내부표면적이 500㎡/g 이상이다.
이러한 활성탄은 크게 석탄/석유계, 야자계, 목질계가 있으며, 유기 용매나 고분자에서 생성된 활성탄도 포함된다. 활성탄은 값이 저렴하고 제조가 용이한 자연계 물질이며, 제조공정이 단순하여 대량생산될 수 있다. 이로인하여 활성탄을 전지에 사용할 경우에 쉽게 상용화가 가능하며, 전지의 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖고 있다.
도 2는 비표면적이 800m2/g 이상인 상업용 활성탄의 표면주사현미경사진(SEM)과 각각의 활성탄의 비표면적(BET)을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 활성탄들은 매끄러운 표면 형상을 가지고 있으나, BET 측정 결과 비표면적이 800m2/g 이상으로 매우 넓다. 이는 활성탄이 눈에 보이지 않는 수많은 미세한 기공을 가지고 있음을 의미한다. 특히 BP-20 활성탄은 다른 샘플에 비하여 비표면적이 1700m2/g 정도로 더 넓은 비표면적을 가지므로 더 많은 기공을 가지는 것을 알 수 있다.
복합 전극 물질의 제조
이하에서는, 활성탄의 기공 속에 다양한 활물질을 넣은 복합 전극재료와 그 제조방법에 대한 내용으로, 다양한 실시 예들을 통하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술하도록 한다.
이러한 활성탄의 기공 내에 활물질을 채우는 방법으로는 활물질을 기체화시켜 흡착시키는 방법, 활물질을 용융시켜서 액체상태로 기공 내로 채우는 방법, 활물질을 용매에 용해시킨 후 기공 내에 석출시키는 방법 등이 가능하다.
특히, 용매를 사용하는 경우에는 과량의 활물질을 용매에 용해시키기 위하여 가열하거나, 초음파, 진동, 스터링 및 볼밀링 등의 혼합방법을 사용할 수 있다.
먼저 과포화된 용액 내에 활성탄을 함침시킨 후, 과포화 용액을 냉각하거나 안정화시켜 활물질을 활성탄 내부의 기공에 채울 수 있다.
복합 전극 물질 제조(제1
실시예
)
본 발명의 제1 실시예는 도 2에 도시된 활성탄 내의 기공에 양극 활물질인 유황을 채운 형태의 복합 전극 물질을 제조하는 방법이다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 복합 전극 물질을 제조하는 방법은 다음 단계에 따른다.
첫번째, 가열, 초음파 및 스터링 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 용매에 유황을 과포화되게 녹이는 단계를 수행한다.
두번째, 유황 용액에 활성탄을 함침시키고 초음파 또는 스터링에 의해서 활성탄과 유황 용액을 고르게 섞는 단계를 수행한다.
세번째, 활성탄과 유황 용액을 냉각시키거나 안정화시켜 유황을 활성탄 내에 석출시키는 단계를 수행한다. 필터링 및 세척을 하여 유황을 함유한 활성탄을 회수하는 단계를 수행한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 유황을 녹일수 있는 용매인 DMSO(Dimethyl Sulfoxide)250ml에 유황을 1g 넣는다. 용액을 스터러로 혼합하는 동시에 가열하여서 유황을 녹인다. 유황용액에 활성탄(BP-20)을 0.3333g 넣고, 3시간동안 교반한다. 이후 유황이 용해된 DMSO 혼합용액의 온도를 상온으로 낮춘다. 활성탄이 포함된 DMSO 유황용액을 필터링한 후, 에탄올로 세척하는 과정을 반복한다. 이로부터 채취된 활성탄을 진공분위기에서 48시간 동안 건조함으로서 복합 전극 물질을 제조할 수 있다.
이 방법은 유황을 용해시켰다가 다시 석출시키는 과정만을 거치므로 매우 간단하며, 대량 생산하는 것이 용이하다. 이때, 용매로는 DMSO(Dimethyl Sulfoxide)뿐만 아니라 유황의 용해도가 있는 모든 액체가 가능하다. 또한, 유황을 활성탄에 충분하게 넣기 위하여 가열과 교반뿐만 아니라 초음파 또는 레이져등의 여러 종류의 에너지를 가할 수 있다.
제1 실시예에 따른 복합 전극 물질은 활물질이 외부로 유출되는 것을 방지하도록 활성탄의 외부를 코팅하는 코팅막을 더 포함할 수 있다. 여기서 코팅막은 전도성 재료로 구성되면서 활물질이 녹아서 외부로 유출되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
도 3은 도 2의 활성탄을 이용하여, 실시예 1에 의해 제조된 복합 전극 물질들의 SEM 및 활성탄의 비표면적(BET)을 나타내는 도면이다. 도 3을 참고하면, 복합 전극 물질은 도 2의 활성탄의 분말 크기등이 변화하지 않고 그대로 유지되는 것을 알 수 있지만, 비표면적은 크게 감소하였음을 확인할 수 있다. 즉, 비표면적이 800m2/g 이상이었던 활성탄이 1m2/g이하로 감소된 활성탄-유황복합 물질을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. 이때 활성탄의 기공에 활물질인 유황이 채워졌기 때문에 비표면적이 크게 감소한다.
도 4는 도 3의 야자각 활성탄(Palm계)을 이용한 복합 전극 물질의 EDS 맵핑(mapping) 원소분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 복합 전극 물질은 탄소와 유황이 균일하게 분포하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1에 의해서 활성탄 기공 내에 활물질을 채워지는 것이 가능하다. 이는 도 1에서 도시한 것과 같이 활성탄 기공내에 활물질인 유황이 채워져 있음을 도시한다.
다양한 조성비를 갖는 복합
전극 물질의
제조(
실시예
2)
본 발명의 제 2 실시예는 활성탄의 기공에 채워지는 유황의 함량을 조절하여 다양한 조성비를 갖는 활성탄-유황 복합 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 활성탄 복합 전극 물질 제조방법은 제 1 실시예와 같으며, 다만, 활성탄의 기공의 부피에 들어갈 수 있는 유황의 함량을 계산하고, 이를 바탕으로 활성탄과 유황의 비율을 조절함으로써 다양한 조성비를 갖는 복합 전극 물질을 제조한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 의해 생성될 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질을 설명하는 개념도이다. 도 5를 참고하면, 활물질(105)이 기공(103)에 들어가 있는 형태는 3가지 형태이다. 첫 번째 형태는 활물질(105)이 기공(103)의 부피보다 많이 들어가서 기공(103)을 채운 후 표면까지 석출되는 경우(101-1)이다. 두 번째 형태는 활물질(105)이 기공(103)을 완전하게 채운 경우(101-2)이다. 세 번째 형태는 활물질(105)이 기공(103)을 완전하게 채우지 못하고 기공(103)에 빈 공간이 있는 경우(101-3)이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 의해 생성될 수 있는 다양한 조성의 복합 전극물질의 열중량분석(TGA) 결과와 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 6을 참고하면, 활성탄 내부에만 유황이 있을 경우(101-2, 101-3)에는 300oC에서 기공 내부의 유황이 증발함에 의하여 질량이 감소하는 것을 알 수 있다. 유황이 활성탄 외부에도 존재할 경우(101-1)에는, 220oC 부근에서 유황이 증발하여 질량이 감소된다. 그러므로 도 5의 첫번째(101-1)의 경우에는 외부에 있는 유황이 증발하여 감소하는 형태와 내부에 있는 유황의 증발에 의한 함량 감소하는 형태가 모두 나타남을 확인할 수 있다. 특히, 복합 전극 물질내의 유황함량이 32%에서 69%로 조성비를 조절하여 제조할 수 있다.
복합 전극 물질을 이용한 복합 전극 제조(
실시예
3)
복합전극은 복합 전극 물질을 압축하거나 소결하여 제조하거나, 복합 전극 물질에 바인더 또는 도전재를 첨가하여 필름형태로 제조할 수 있다. 본 발명의 제 3 실시예에 따르면 제 1 실시예에서 제조된 복합 전극 물질(BP-20)를 이용하여 전지용 복합전극을 제조한다.
제3 실시예에 따른 전지용 복합전극 제조방법은 복합 전극 물질에 도전재로 Super-P를 첨가하고, 바인더는 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드 (Polyethylene oxide), 폴리염화비닐 (Polyvinyl Chloride), 폴리아크릴레이트 (polyacrilate), 폴리비닐리덴플루오라이드 (poly vinylidene fluoride), 에틸렌프로필렌 디엔공중합체(EPDM) 또는 스틸렌부타디엔고무(SBR) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 그러나, 제 2 실시예에서는 바인더로 PVdF-co-HFP를 사용하며, 용매로 NMP를 사용한다.
복합전극을 제조방법은, 먼저 용매로 바인더를 녹이는 단계, 용매에 복합체를 넣는 단계, 용매와 복합체를 볼밀링 또는 스터링(stirring)에 의해 혼합하여 슬러리를 만드는 단계, 상기 슬러리를 집전체에 캐스팅(casting) 또는 페이스팅(pasting)하는 단계 및 건조하고 압착하여 전극을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면, PVdF-co-HFP(0.083g), NMP(3ml), 복합 전극 물질BP-20(S)(0.25g), 탄소(0.083g)를 유성형 볼밀(ballmill)에 넣은 후, 300 rpm 속도로 3시간 혼합함으로써 균질한 슬러리를 얻는다. 혼합된 슬러리를 집전체인 알루미늄 호일 위에 도포한 후 60℃에서 12시간 건조하여 용매인 NMP와 수분을 제거한다. 이렇게 제조된 복합전극은 직경 1cm의 원형으로 펀칭한다.
도 7는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 복합 유황전극물질의 SEM 사진 결과를 나타내는 도면이다. 도 7을 참고하면, 매끈한 표면의 복합 전극 물질이 도전재와 바인더로 둘러싸여 있는 것을 확인할 수 있다.
복합전극을 이용한 리튬 전지의 사이클 평가(
실시예
4)
제4 실시예는 제2 실시예에 따라 제조된 복합전극을 이용하여 제 3 실시예와 같은 방법에 의해서 전극을 제조하고 이를 리튬 전지를 적용하여 평가하는 방법에 관한 것이다. 리튬 전지 제조는 음극으로는 리튬을 사용하고, 양극으로는 제조된 복합 양극을 사용한다. 전해질로는 0.5 M LiTFSI in DME/DOX(8/2, v/v)를 사용한다. 리튬, 전해질, 복합 양극을 순차적으로 적층하여 1/4C 속도로 충방전 사이클을 평가한다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 활성탄 내부의 유황함량에 따른 복합 전극 물질을 이용한 전극을 사용한 리튬 전지의 1/4C에서 사이클 특성을 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8을 참고하면, 유황이 활성탄의 기공 내부뿐만 아니라 활성탄 표면에 있을 경우(100-1) 초기의 용량은 크게 나타나지만 사이클이 진행함에 따라 점차적으로 감소한다. 특히, 모든 복합전극이 35 싸이클 이후에는 용량의 감소가 거의 발생하지 않는다. 이는 활성탄의 기공이 방전 생성물을 흠착함으로써 방전 생성물이 전해액으로 유출되는 것을 방지하기 때문이다. 즉, 복합 전극으로 제조함으로서 유황 전극의 싸이클 특성이 크게 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
비표면적이
낮은 탄소를 이용한 유황 전극 제조와 이를 이용한 리튬 전지의 사이클 평가(
비교예
1)
제 1 비교예는 활성탄 대신에 낮은 비표면적을 가지는 탄소(Super-P)를 사용하여 유황 전극을 제조하고, 전지를 구성하여 본 발명에 의해 제작된 전지와 비교한다.
도 9은 활성탄(BP-20)과 탄소(Super-P)의 SEM 사진과 비표면적(BET)의 측정 결과를 설명하는 도면이다. 도 9를 참고하면, 활성탄의 경우 1700m2/g 정도의 높은 비표면적을 가지는 반면에 Super-P의 경우 40m2/g정도의 낮은 비표면적을 가짐을 알 수 있다. 그러나 입자의 크기는 Super-P의 경우가 더 작으므로, 표면적이 커야 함에도 더 작은 이유는 활성탄 내부에 존재하는 기공이 매우 적기 때문이다.
제3 실시예에서 제조된 복합 전극과 비교하기 위하여 같은 함량의 유황(함량이 높은 100-1과 같은 조성), Super-P, PVdF-co-HFP를 넣어 제3 실시예와 같은 방법으로 비교 전극을 제조한다. 비교(Super-P)전극과 제3 실시예(100-1)의 복합전극물질을 이용하여 제작된 복합전극을 이용하여 제4 실시예와 같은 방법으로 전지를 구성하고, 1C 속도로 충·방전 사이클 평가를 하여 그 특성을 비교한다.
도 10는 본 발명의 실시예 4(101-1)에 의해 제조된 복합 양극 활물질과, 비교 예 1에 의해 제조된 활물질을 이용한 전극을 사용한 리튬 전지의 1C에서 사이클 특성을 비교한 결과를 설명하는 도면이다. 도 10을 참고하면, 제1 비교예의 경우처럼, 기존의 일반적인 방법으로 제조한 유황 전지의 경우 1C에서 500mAh/g-S 이하의 낮은 초기 방전용량을 나타내며, 사이클이 진행됨에 따라 급격하게 감소하여 9사이클 이후에는 충방전이 불가능하게 된다.
그러나 본 발명에 의해 제조된 복합 전극물질을 이용한 경우 1C(1650mA/g)에서 초기 용량이 600mAh/g-S 이상을 나타내며 50사이클까지 500mAh/g-S 의 용량을 나타내어 급속 충·방전시에도 우수한 사이클특성을 나타낸다.
따라서, 활성탄의 기공 내에 활물질을 채워서 복합 전극 물질을 제조함으로써 도전성을 개선하여 1650mA/g의 급속 충·방전이 가능하며, 급속 충·방전시도 매우 우수한 싸이클 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
여기서 복합 전극을 양극 또는 음극으로 제조하는 것에 대해서 개시하고 있으나, 양극 또는 음극을 모두 복합 전극으로 구성할 수도 있고, 양극은 복합 전극으로 구성하고 음극은 일반적인 금속 전극으로 구성할 수 있다. 반대로 음극은 복합 전극으로 구성하고 양극에 대해서는 일반적으로 사용되는 금속으로 구성할 수 있다.
복합전극을 이용한 나트륨/유황 전지의 전기화학적 특성 평가(
실시예
5)
제5 실시예는, 제3 실시예에서 제조된 복합전극을 나트륨 전지에 적용하여 그 전기화학적 특성을 확인하는 실시예이다. 제5 실시예의 나트륨/유황전지의 구성은 복합전극을 양극으로 사용하고, 음극으로서 나트륨 금속을 사용한다. 전해질로서 1M NaCF3SO3+TEGDME+2%VC을 사용한다. 이렇게 전지를 구성한 후 100mA/g의 전류밀도에서 방전 실험을 한다.
도 11은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 나트륨/복합 유황양극 전지의 사이클 특성을 설명하는 도면이다.
도 11을 참고하면, 일반적인 유황의 경우 자기방전 반응이 크기 때문에 용량이 작게 나타나지만 복합전극에 사용할 경우 805mAh/g의 높은 초기 용량 특성을 확인할 수 있다. 따라서 복합 전극 물질 및 복합전극은 리튬전지뿐만 아니라 나트륨전지, 마그네슘전지 등 음극재료에 따라 여러 종류의 전지에 적용 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 복합 전극 물질 101 : 활성탄
103 : 기공 105 : 활물질
103 : 기공 105 : 활물질
Claims (9)
- 복합 전극물질을 제조하는 방법에 있어서,
가열, 초음파, 진동, 스터링 및 볼밀링 중 적어도 하나에 의해서 용매에 활물질이 과포화되도록 녹이는 단계;
상기 활물질이 과포화된 용액에 활성탄을 함침시키고 초음파 또는 스터링에 의해서 활물질이 과포화된 용액과 활성탄을 고르게 섞는 단계; 및
상기 고르게 섞인 용액을 냉각 또는 안정화시켜 활성탄 기공 내부에서 활물질을 석출시켜, 활성탄 기공 내부에 활물질을 채우는 단계;를 포함하는, 복합 전극물질 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 활성탄은, 일면이 외부로 개방되고 그 타면이 폐쇄된 복수의 기공을 포함하며 비표면적이 800㎡/g 보다 크거나 같으며,
광물계(석탄/석유계등), 식물계(야자계, 목질계등) 및 고분자계 중 어느 하나인 탄소집합체인 것을 특징으로 하는 복합 전극물질 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 활물질은, 황(S), 리튬황화물(Li2S) 혹은 나트륨황화물(Na2S, Na2S3, Na2S5) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 전극물질 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 용매는 DMSO(Dimethyl Sulfoxide)이며, 상기 활물질은 황(S)이고,
상기 활성탄 기공 내부에 활물질을 채우는 단계는,
상기 고르게 섞인 용액을 상온으로 냉각시켜 활성탄내에 상기 황을 석출시키는 것을 특징으로하는 복합 전극물질 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 활물질이 외부로 유출되는 것을 방지하도록 상기 활성탄의 외부를 코팅하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 전극물질 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 활성탄 기공 내부에 활물질을 채우는 단계는, 가열, 감압 또는 초음파 중 어느 하나에 의해서 상기 활성탄의 기공 내에 채워지는 상기 활물질의 량을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 전극물질 제조 방법. - 복합 전극 제조방법에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 복합 전극 물질에 바인더 또는 도전재를 첨가하여 필름형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 복합 전극 제조방법. - 전지에 있어서,
양극;
음극; 및
전해질;을 포함하고,
상기 양극 또는 음극은, 제7항의 방법에 의해 제조된 복합 전극인 것을 특징으로 하는 전지. - 전지에 있어서,
양극;
음극; 및
전해질;을 포함하며,
상기 양극은 제7항의 방법에 의해 제조된 복합 전극이고,
상기 음극은 나트륨 금속인 것을 특징으로 하는 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110097176A KR101329627B1 (ko) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | 복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110097176A KR101329627B1 (ko) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | 복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130033221A KR20130033221A (ko) | 2013-04-03 |
| KR101329627B1 true KR101329627B1 (ko) | 2013-11-15 |
Family
ID=48435775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110097176A Expired - Fee Related KR101329627B1 (ko) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | 복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101329627B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102309896B1 (ko) * | 2020-02-11 | 2021-10-08 | 전남대학교산학협력단 | 활성탄-금속 유기 구조체 복합체의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 활성탄-금속 유기 구조체 복합체 및 이를 포함한 연료전지 |
| EP4287317A4 (en) * | 2021-10-29 | 2025-06-04 | Lg Energy Solution Ltd | CATHODE COMPRISING A SULFUR-CARBON COMPOSITE, AND LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307727A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 電極材料及びリチウム二次電池 |
| JP2010095390A (ja) | 2008-09-16 | 2010-04-30 | Tokyo Institute Of Technology | メソポーラス炭素複合材料およびこれを用いた二次電池 |
| JP2011518743A (ja) | 2008-03-12 | 2011-06-30 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド | 硫黄−炭素材料 |
-
2011
- 2011-09-26 KR KR1020110097176A patent/KR101329627B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307727A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 電極材料及びリチウム二次電池 |
| JP2011518743A (ja) | 2008-03-12 | 2011-06-30 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド | 硫黄−炭素材料 |
| JP2010095390A (ja) | 2008-09-16 | 2010-04-30 | Tokyo Institute Of Technology | メソポーラス炭素複合材料およびこれを用いた二次電池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Polymer lithiumcells with sulfur composites as cathode materials(Electrochimica Acta 48 (2003) 1861-1867 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130033221A (ko) | 2013-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110444750B (zh) | 负极材料及包含其的电化学装置和电子装置 | |
| CN110612631B (zh) | 含有受保护的硫阴极的碱金属-硫二次电池及制造方法 | |
| Wu et al. | Nanoporous Li 2 S and MWCNT-linked Li 2 S powder cathodes for lithium-sulfur and lithium-ion battery chemistries | |
| CN109643792B (zh) | 硫碳复合物、其制备方法和包含其的锂硫电池 | |
| CN106558687B (zh) | 高性能硅阳极用多孔碳化复合材料 | |
| KR101592658B1 (ko) | 표면 처리된 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬이차전지 | |
| CN101165948B (zh) | 阳极活性物质及其制备方法以及包含该物质的阳极和锂电池 | |
| KR102590173B1 (ko) | 리튬 전극용 보호막, 이를 포함하는 리튬 전극 및 리튬 이차전지 | |
| CN100463257C (zh) | 阳极活性物质及其制备方法以及采用它的阳极和锂电池 | |
| JP6918224B2 (ja) | 電極及びこれを含むリチウム二次電池 | |
| WO2018191024A1 (en) | Lithium anode-protecting polymer layer for a lithium metal secondary battery and manufacturing method | |
| WO2019027663A1 (en) | SECONDARY ALKALINE-SULFUR METAL BATTERY CONTAINING A HYBRID ANODE | |
| CN103214768B (zh) | 聚合物膜及其制备方法，具有聚合物膜的电解质以及电池 | |
| JP6972350B2 (ja) | リチウム−硫黄電池用電解質複合体、それを含む電気化学素子及びその製造方法 | |
| JP2021517108A (ja) | 硫黄−炭素複合体、この製造方法、これを含む正極及びリチウム二次電池 | |
| JP6664482B2 (ja) | ポリドーパミンを含む電解液、これを含むリチウム−硫黄電池 | |
| JP2013073906A (ja) | 非水電解液二次電池用正極電極及び非水電解液二次電池 | |
| KR101812268B1 (ko) | 다공성 전극활물질 제조방법, 이에 의해 제조된 다공성 전극활물질, 다공성 전극활물질, 이를 포함하는 전극 및 이차전지 | |
| KR101142533B1 (ko) | 금속계 아연 음극 활물질 및 이를 이용한 리튬이차전지 | |
| KR102454481B1 (ko) | 전극 슬러리의 공정성 예측 및 선정 방법 | |
| KR101329627B1 (ko) | 복합 전극 물질, 이를 이용한 복합 전극, 전지 및 그 제조방법 | |
| JP2003308831A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| KR20190067351A (ko) | 리튬-황 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| KR102732504B1 (ko) | 이차 전지용 음극 슬러리 제조 방법 | |
| KR102315537B1 (ko) | 다공성 고분자 박막-황 나노입자-그래핀 복합체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110926 |
|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20120110 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20110926 Comment text: Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20130619 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20131104 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20131108 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20131111 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160927 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160927 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171020 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20171020 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20201109 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210820 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20230819 |