KR102280900B1 - 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 - Google Patents
신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102280900B1 KR102280900B1 KR1020200051919A KR20200051919A KR102280900B1 KR 102280900 B1 KR102280900 B1 KR 102280900B1 KR 1020200051919 A KR1020200051919 A KR 1020200051919A KR 20200051919 A KR20200051919 A KR 20200051919A KR 102280900 B1 KR102280900 B1 KR 102280900B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon
- average particle
- particle diameter
- silicon particles
- microfluidizer
- Prior art date
Links
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 141
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 claims abstract description 138
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 70
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 44
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 claims 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 25
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 8
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N Tetrahydropyran Chemical compound C1CCOCC1 DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 238000010296 bead milling Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은, a) 실리콘 원료인 실리콘 글래뉼 을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 3㎛ 이하의 실리콘 입자를 제조하는 단계; 및 b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하는 실리콘 나노 입자의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 고속 기계적 밀링장치와 마이크로플루다이저를 이용한 실리콘 나노 입자의 제조방법에 관한 것이다.
실리콘은 충전 시 흑연보다 더 많은 용량의 리튬이온 저장 능력으로 고용량화가 요구되는 휴대폰이나 노트북 등 휴대용 전자기기의 리튬이온 이차전지, 및 태양전지의 음극재로 각광을 받고 있다.
이러한 실리콘은 리튬의 흡장 및 방출 시 큰 부피 팽창 및 수축으로 인하여 발생하는 반복 충방전 특성의 열화 문제점을 해결하기 위하여 실리콘을 나노 입자 형태로 사용하고 있다.
이와 같은 리튬이온 이차전지의 음극재로서뿐만 아니라, 태양전지 소자 및 고성능 발광소자 등에 다양한 상업적 응용성을 갖는 실리콘 나노 입자의 제조에 관하여 다양한 방법이 알려져 있다.
특허문헌 1에는 실리콘 조각을 비드 밀링 및 필터링 방법을 이용하여 실리콘 나노 입자를 제조하고 있고, 특허문헌 2에는 실리콘 나노 입자의 제조에 플라즈마 아크방전을 이용하며, 특허문헌 3에서는 레이저 및 플라즈마를 이용하고, 특허문헌 4에서는 실리콘의 열분해 반응을 이용하여 실리콘 나노 분말을 제조하며, 특허문헌 5에서는 실리콘 옥사이드의 환원으로 제조한 다공성 실리콘을 초음파 처리하는 방법을 사용하고 있으며, 특허문헌 6 및 7에서는 각각 액중 전기폭발에 의한 실리콘 나노 입자의 제조 및 염기성 완충용액을 이용하는 방법이 개시되어 있다.
특히, 실리카 나노 입자의 다양한 상업적 응용성에 따른 상용화를 위하여 특허문헌 3, 6, 및 7에서는 대량 생산 방법이 개시되어 있다.
그러나 대량 생산에 관한 특허문헌 3의 레이저 및 플라즈마를 이용하는 방법은 레이저 및 플라즈마의 실시에 고비용이 들어가는 단점이 있으며, 특허문헌 6의 액중 전기폭발 방법은 수용액, 유기 용액 중에 고전압의 전기에너지를 공급하여 이루어지는 것이어서 고전압의 전기 공급에 필요한 설비의 고비용 및 안정성 등의 문제가 있고, 특허문헌 7의 염기성 완충용액을 이용하는 방법 역시 염기성 용액에 의한 환경문제가 발생된다.
또한, 특허문헌 1, 2, 4 및 5의 각 방법 역시 실리콘 나노 입자의 대량 생산에는 적용이 어렵고, 비용면에서도 적합하지 아니하다.
따라서 실리콘 나노 입자의 상용화를 위하여는 저비용이면서도 제조가 용이하여 대량 생산이 가능한 실리콘 나노 입자를 제조할 수 있는 새로운 제조방법의 개발이 필요하다.
본 발명은, 저비용이면서도 제조가 용이하여 대량 생산이 가능한 실리콘 나노 입자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 500nm 이하의 실리콘 나노 입자를 단기간에 대량으로 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 3㎛ 이하의 실리콘 입자를 제조하는 단계; 및
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자를 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실리콘 그래뉼은 평균 입경 200㎛ 내지 400㎛ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 기계적 밀링장치는 함마밀, 제트밀, 비드밀, 및 이들의 혼합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로플루다이저는 노즐 구경이 50 내지 400㎛ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로플루다이저의 이용을 위한 압력은 1000 내지 6000bar 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 용매는 알코올류, 케톤류, 카보네이트류, 에테르류, 디메틸설폭사이드(DMSO) 등일 수 있으며, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물 중 실리콘 입자의 사용량은 0.01 내지 25 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 실리콘 나노 입자의 제조방법은 저비용 및 제조의 용이성에 의한 대량 생산이 가능하고, 특히 평균 입경 100nm 이하의 실리콘 나노 입자의 대량 생산이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명 실시예 1의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명 실시예 2의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명 실시예 3의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명 실시예 4의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명 실시예 5의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명 실시예 6의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명 비교예의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명 실시예 2의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명 실시예 3의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명 실시예 4의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명 실시예 5의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명 실시예 6의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명 비교예의 실리콘 나노 입자의 SEM 사진이다.
본 발명은 저비용으로 경제적인 면에서도 효과적이고, 제조도 용이하여 대량 생산이 가능한 실리콘 나노 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명 일 실시예의 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 3㎛ 이하의 실리콘 입자를 제조하는 단계; 및
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예의 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 하기 (a-1) 내지 (a-3) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛ 이하의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력으로 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예의 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 하기 (a-1) 내지 (a-4) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 (a-4) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예의 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 하기 (a-1) 내지 (a-5) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-5) 상기 (a-4) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 3을 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 (a-5) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예의 실리콘 나노 입자의 제조방법은,
a) 하기 (a-1) 내지 (a-6) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.1㎛ 내지 0.15㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-5) 상기 (a-4) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 3을 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-6) 상기 (a-5) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 4를 이용하여 평균 입경 0.1㎛ 내지 0.15㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 (a-6) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 500nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함한다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에 따른 상기 실리콘 그래뉼은 평균 입경 200㎛ 내지 400㎛ 일 수 있고, 400㎛을 넘으면 전체적인 제조 시간이 늘어나 경제적으로 바람직하지 아니하다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에 따른 고속 기계적 밀링장치는 함마밀, 제트밀, 비드밀, 또는 이들의 혼합일 수 있으며, 바람직하게는 함마밀, 제트밀 및 비드밀의 혼합이다. 더욱 바람직하게는 함마밀, 제트밀, 비드밀의 순서로 사용한다.
구체적으로 상기 (a-1) 및 (a-2)의 함마밀용 비드 크기, 및 제트밀용 비드의 크기는 상기의 목적하는 크기의 실리콘 입자 제조를 위하여 사용되는 통상의 크기를 사용하며, 상기 (a-3) 내지 (a-6) 단계의 비드밀 1, 2, 3, 및 4의 비드 크기는 비드밀 1이 가장 크고 비드밀 4가 가장 적으며, 각각 ‘2 내지 4mm’, ‘ 0.5 내지 0.7mm’, ‘0.3 내지 0.4mm’ 및 ‘0.1 내지 0.2mm’일 수 있다.
또한, 상기 (a-3) 내지 (a-6)의 분쇄에 필요한 시간은 각각 ‘1.5시간 내지 2.5시간’, ‘3.0시간 내지 4.5시간’, ‘6시간 내지 10시간’, 및 ‘15시간 내지 17시간’일 수 있으며, 상기 시간 들은 실리콘 입자 및 유기 용매의 혼합물이 100kg인 경우의 시간일 수 있다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에 따른 마이크로플루다이저는 노즐 구경이 50㎛ 내지 400㎛ 일 수 있고, 바람직하게는 75㎛ 내지 400㎛이다. 노즐 구경이 50㎛보다 작으면 제조된 실리콘 나노 입자가 노즐을 막는 현상이 나타나 제조 공정상의 어려움이 있으며, 400㎛보다 크면 500nm 이하의 나노 크기 입자를 얻는 것이 어렵다.
또한, 상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들 중 b) 단계의 마이크로플루다이저는 노즐 구경이 서로 다른 2개를 이용하여 2단계로 적용할 수 있으며, 상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)한다.
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 50㎛ 내지 400㎛의 노즐 구경 중 2개 일 수 있으며, 바람직하게는 노즐 구경 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개 일 수 있다.
상기의 b) 단계의 마이크로플루다이저의 적용시간 전체는 1시간 내지 2시간이며, 상기 (b-1) 단계: (b-2) 단계의 적용시간 비율은 1:1일 수 있다. 상기 시간은 실리콘 입자 및 유기 용매의 혼합물이 100kg인 경우의 시간일 수 있다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에 따른 마이크로플루다이저의 이용을 위한 압력은 1000 내지 6000bar 일 수 있으며, 바람직하게는 1000 내지 4000bar이고, 압력이 1000bar보다 작으면 실리콘 나노 입자가 노즐을 막는 현상에 의한 제조 공정상의 어려움뿐만 아니라, 500nm 이하의 나노 크기 입자를 얻는 것이 어렵다. 또한, 압력이 6000bar보다 크면 장비 유지비용의 상승과 같은 경제적인 단점이 있다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에 따른 유기 용매는 알코올류, 케톤류, 카보네이트류, 에테르류, 또는 디메틸설폭사이드(DMSO) 등일 수 있으며, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 알코올류는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, 에틸렌글리콜, 시클로헥산올 등일 수 있고, 상기 케톤류는 시클로헥사논, 메틸에틸케톤 등일 수 있으며, 카보네이트류는 디에틸카보네이트 등 일 수 있고, 에테르류는 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로피란 등 일 수 있다.
바람직한 유기 용매는 알코올류이고, 더욱 바람직하게는 이소프로판올 일 수 있다.
상기의 본 발명의 실리콘 나노 입자의 제조방법들에서 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물은 구체적으로는 상기 a) 단계 중 (a-1) 단계에서 이루어지고, 상기 혼합물 중 실리콘 입자의 사용량은 전체 혼합물 중 0.01 내지 25 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 중량%이고, 더욱 바람직하게는 7 내지 12 중량%이다. 상기 혼합물 중 실리콘의 사용량이 0.01 중량% 보다 작거나, 25 중량% 보다 크면 비드밀에 의한 가공작업이 이루어지지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하거나, 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들에 의하여 제한 되는 것이 아니다.
또한, 여기서 기재되지 않은 내용은 이 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
<실시예 1>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1로 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자로 가공한다. 상기 1차 가공된 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 지르코니아 비드 0.5mm의 비드밀 2로 4시간 2차 가공하여 실리콘 입자 평균 입경을 0.5㎛으로 가공한 후, 다시 지르코니아 비드 0.3mm의 비드밀3으로 8시간 동안 3차 가공하여 평균 입경 0.2㎛의 실리콘으로 가공하고, 연속적으로 지르코니아 비드 0.1mm의 비드밀 4로 16시간 동안 4차 가공을 하여 평균 입경 0.1㎛의 실리콘 입자를 만들었다.
상기 얻어진 평균 입경 0.1㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.07㎛의 실리콘 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.03㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 1에 도시하였다.
<실시예 2>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1에서 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자로 가공한다. 상기 1차 가공된 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 지르코니아 비드 0.5mm의 비드밀 2로 4시간 2차 가공하여 실리콘 입자 평균 입경을 0.5㎛으로 가공한 후, 다시 지르코니아 비드 0.3mm의 비드밀 3으로 8시간 동안 3차 가공하여 평균 입경 0.2㎛의 실리콘 입자를 얻었다.
상기 얻어진 평균 입경 0.2㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.15㎛의 실리콘 나노 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.08㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 2에 도시하였다.
<실시예 3>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1에서 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자로 가공한다. 상기 1차 가공된 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 지르코니아 비드 0.5mm의 비드밀 2로 4시간 2차 가공하여 평균 입경 0.5㎛의 실리콘 입자를 얻었다.
상기 얻어진 평균 입경 0.5㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.45㎛의 실리콘 나노 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 30분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.13㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 3에 도시하였다.
<실시예 4>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1로 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 얻었다.
상기 얻어진 평균 입경 1㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 40분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.48㎛의 실리콘 나노 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2500bar 압력으로 40분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.15㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 입도 분석기와 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 4에 도시하였다.
<실시예 5>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1로 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 얻었다.
상기 얻어진 평균 입경 1㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2000bar 압력으로 40분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.85㎛의 실리콘 나노 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 2000bar 압력으로 40분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.5㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 입도 분석기와 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 5에 도시하였다.
<실시예 6>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1을 이용하여 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 얻었다.
상기 얻어진 평균 입경 1㎛의 실리콘 입자를 노즐 구경 크기 200㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 3000bar 압력으로 40분간 1차 가공을 하여 평균 입경 0.4㎛의 실리콘 나노 입자를 얻고, 이를 노즐 구경 크기 75㎛의 마이크로플루다이저에 적용하여 3000bar 압력으로 40분 2차 가공을 하여 평균 입경 0.12㎛의 실리콘 나노 입자를 만들었다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 입도 분석기와 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였다.
분쇄된 실리콘 분말은 입도분석기와 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 6에 도시하였다.
<비교예>
실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀 분쇄기에 넣고 실리콘의 평균 입경 75㎛로 분쇄를 하고, 이를 에어 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자로 분쇄한다. 이 얻어진 평균 입경 5㎛의 실리콘 입자 10kg을 IPA(isopropyl alcohol) 90kg과 혼합한 혼합물을 3mm의 지르코니아 비드를 사용한 비드밀 1로 2시간 1차 가공하여 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자로 가공한다. 상기 1차 가공된 평균 입경이 1㎛의 실리콘 입자를 지르코니아 비드 0.5mm의 비드밀 2를 이용하여 4시간 2차 가공하여 실리콘 입자 평균 입경을 0.5㎛으로 가공한 후, 다시 지르코니아 비드 0.3mm의 비드밀 3으로 8시간 동안 3차 가공하여 평균 입경 0.2㎛의 실리콘으로 가공하고, 연속적으로 지르코니아 비드 0.1mm의 비드밀 4로 16시간 동안 4차 가공을 하여 평균 입경 0.1㎛의 실리콘 입자를 만들었다.
상기의 평균 입경 0.1㎛의 실리콘 입자를 지르코니아 비드 0.1mm의 비드밀 4로 55시간 내지 60시간 동안 5차 가공을 하여 평균 입경 0.03㎛의 실리콘 나노 입자를 제조하였다.
상기와 같은 분쇄로 얻어진 실리콘 분말은 입도 분석기와 SEM 분석을 통해 입자 크기를 확인하였으며, 도 7에 도시하였다.
아래의 표 1에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예의 공정 조건 및 공정 소요시간의 결과로 생성된 실리콘 나노 입자의 크기를 나타내었다.
| 구분 | 공정 조건 | 공정 소요시간 |
생성된 실리콘 나노입자 크기 |
| 실시예 1 | - 비드밀 1, 2, 3, 4차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 2500bar) |
31시간 | 30nm(0.03㎛) |
| 실시예 2 | - 비드밀 1, 2, 3차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 2500bar) |
15시간 | 80nm(0.08㎛) |
| 실시예 3 | - 비드밀 1, 2차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 2500bar) |
7시간 | 130nm(0.13㎛) |
| 실시예 4 | - 비드밀 1, 2차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 2500bar) |
3시간 20분 | 150nm(0.15㎛) |
| 실시예 5 | - 비드밀 1, 2차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 2000bar) |
3시간 20분 | 500nm(0.5㎛) |
| 실시예 6 | - 비드밀 1, 2차 - 마이크로플루다이저 1, 2차(압력 3000bar) |
3시간 20분 | 120nm(0.12㎛) |
| 비교예 | - 비드밀 1, 2, 3, 4차 - 비드밀 5차 |
85~90시간 | 30nm(0.03㎛) |
상기 공정조건 및 전체 공정시간은 실시예 1 내지 6 및 비교예의 공정조건 중 함마밀 및 제트밀의 공정조건은 제외하고, 비드밀 및 마이크로플루다이저의 적용을 위한 공정조건 및 공정시간만을 기재한 것이다.
상기 표로부터 본 발명의 실리콘 나노 입자 제조방법에 관한 실시예 1 내지 6이 비교예에 비하여 공정 소요시간이 월등히 적은 것을 알 수 있어, 본 발명의 실리콘 나노 입자 제조방법은 단시간 내에 실시콘 나노 입자의 제조가 가능하다.
또한, 100nm 이하의 실리콘 나노 입자의 제조에 관한 실시예 1은 동일한 크기의 실리콘 나노 입자를 제조하는 비교예와 비교하여 공정의 소요시간이 약 1/3에 불과하여 본 발명의 실리콘 나노 입자 제조방법은 100nm 이하의 실리콘 나노 입자 제조에 유리하다.
이와 같이 본 발명의 실리콘 나노 입자 제조방법은 기계적 밀링장치와 마이크로플루다이저를 이용하는 것으로서, 종래의 플라즈마, 고전압의 전기에너지, 알칼리 용액 등을 이용하는 방법들과 달리 경제적이고도 제조가 용이한 방법이며 500nm 이하, 특히 100nm 이하의 실리콘 나노 입자의 대량 생산에 유리한 효과가 있다.
Claims (12)
- a) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 3㎛ 이하의 실리콘 입자를 제조하는 단계; 및
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 150nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 압력은 2,500bar 내지 3,000bar 이고,
상기 마이크로플루다이저는 노즐이 서로 다른 2개를 사용하여 2단계로 진행되며,
상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)하는 것이고,
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법 - a) 하기 (a-1) 내지 (a-3) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 150nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 압력은 2,500bar 내지 3,000bar 이고,
상기 마이크로플루다이저는 노즐이 서로 다른 2개를 사용하여 2단계로 진행되며,
상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)하는 것이고,
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법 - a) 하기 (a-1) 내지 (a-4) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 150nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 압력은 2,500bar 내지 3,000bar 이고,
상기 마이크로플루다이저는 노즐이 서로 다른 2개를 사용하여 2단계로 진행되며,
상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)하는 것이고,
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법 - a) 하기 (a-1) 내지 (a-5) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-5) 상기 (a-4) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 3을 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 150nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 압력은 2,500bar 내지 3,000bar 이고,
상기 마이크로플루다이저는 노즐이 서로 다른 2개를 사용하여 2단계로 진행되며,
상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)하는 것이고,
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법 - a) 하기 (a-1) 내지 (a-6) 단계를 포함하는 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼을 고속 기계적 밀링장치를 이용하여 평균 입경 0.1㎛ 내지 0.15㎛의 실리콘 입자를 제조하는 단계: 및
(a-1) 실리콘 원료인 실리콘 그래뉼 을 함마밀을 이용하여 평균 입경 50㎛ 내지 100㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-2) 상기 (a-1) 단계의 실리콘 입자를 제트밀을 이용하여 평균 입경 5㎛ 내지 10㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-3) 상기 (a-2) 단계의 실리콘 입자를 유기 용매와 혼합 후, 비드밀 1을 이용하여 평균 입경 1㎛ 내지 3㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-4) 상기 (a-3) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 2를 이용하여 평균 입경 0.5㎛ 내지 0.7㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-5) 상기 (a-4) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 3을 이용하여 평균 입경 0.2㎛ 내지 0.4㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
(a-6) 상기 (a-5) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 비드밀 4를 이용하여 평균 입경 0.1㎛ 내지 0.15㎛의 실리콘 입자로 분쇄하는 단계
b) 상기 a) 단계의 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물을 일정한 압력의 마이크로플루다이저를 이용하여 평균 입경 150nm 이하의 실리콘 나노 입자로 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 압력은 2,500bar 내지 3,000bar 이고,
상기 마이크로플루다이저는 노즐이 서로 다른 2개를 사용하여 2단계로 진행되며,
상기 2단계는 노즐 구경이 큰 마이크로플루다이저를 적용(b-1 단계)한 후에 노즐 구경이 작은 마이크로플루다이저를 적용(b-2 단계)하는 것이고,
상기 서로 다른 2개의 노즐 구경은 75㎛, 100㎛, 200㎛, 및 400㎛ 중에서 선택되는 2개인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법 - 제1항에 있어서, 상기 고속 기계적 밀링장치는 함마밀, 제트밀, 비드밀, 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘 입자와 유기 용매의 혼합물 중 실리콘 입자의 사용량은 전체 혼합물 중 0.01 내지 25 중량%인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 용매는 알코올류, 케톤류, 카보네이트류, 에테르류, 디메틸설폭사이드(DMSO), 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 실리콘 나노 입자의 제조방법
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200051919A KR102280900B1 (ko) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 |
| PCT/KR2020/010577 WO2021221234A1 (ko) | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200051919A KR102280900B1 (ko) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102280900B1 true KR102280900B1 (ko) | 2021-07-23 |
Family
ID=77155103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200051919A KR102280900B1 (ko) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102280900B1 (ko) |
| WO (1) | WO2021221234A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023128448A1 (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 오씨아이 주식회사 | 이차전지 음극 활물질용 실리콘 나노 입자 및 이의 제조 방법 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0314651Y2 (ko) | 1982-07-27 | 1991-04-02 | ||
| KR100463960B1 (ko) | 2002-07-11 | 2004-12-30 | 제일모직주식회사 | 난연성 열가소성 수지조성물 |
| JP2011051856A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度窒化ケイ素微粉末の製造方法 |
| KR101146914B1 (ko) | 2008-12-11 | 2012-05-22 | 한국전기연구원 | 액중 전기폭발에 의한 반도체 나노 분말 제조 방법 및 장치 |
| KR20140063804A (ko) * | 2011-09-19 | 2014-05-27 | 하이드로-퀘벡 | 입자상 양극 물질 및 이의 제조방법 |
| KR101537216B1 (ko) | 2014-07-08 | 2015-07-17 | 한국기계연구원 | 플라즈마 아크 방전법을 이용한 실리콘 분말의 제조방법 |
| JP2015160930A (ja) | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 小林 光 | シリコンナノ粒子を用いた発光体及びその製造方法 |
| KR101880441B1 (ko) | 2011-07-21 | 2018-07-20 | 서울대학교산학협력단 | 균일한 크기의 실리카 나노입자 대량 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103265033B (zh) * | 2013-06-03 | 2015-03-25 | 通化宏信研磨材有限责任公司 | 一种高纯亚纳米碳化硅微粉的生产方法 |
| JP2015054793A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 小林 光 | シリコン微細粒子の形成方法及びそれを用いた発光体並びにその製造方法 |
| CN106946258A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-07-14 | 六安市醒狮高新技术有限公司 | 碳化硅电池负极材料生产方法 |
-
2020
- 2020-04-29 KR KR1020200051919A patent/KR102280900B1/ko active IP Right Grant
- 2020-08-11 WO PCT/KR2020/010577 patent/WO2021221234A1/ko active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0314651Y2 (ko) | 1982-07-27 | 1991-04-02 | ||
| KR100463960B1 (ko) | 2002-07-11 | 2004-12-30 | 제일모직주식회사 | 난연성 열가소성 수지조성물 |
| KR101146914B1 (ko) | 2008-12-11 | 2012-05-22 | 한국전기연구원 | 액중 전기폭발에 의한 반도체 나노 분말 제조 방법 및 장치 |
| JP2011051856A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度窒化ケイ素微粉末の製造方法 |
| KR101880441B1 (ko) | 2011-07-21 | 2018-07-20 | 서울대학교산학협력단 | 균일한 크기의 실리카 나노입자 대량 제조 방법 |
| KR20140063804A (ko) * | 2011-09-19 | 2014-05-27 | 하이드로-퀘벡 | 입자상 양극 물질 및 이의 제조방법 |
| JP2015160930A (ja) | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 小林 光 | シリコンナノ粒子を用いた発光体及びその製造方法 |
| KR101537216B1 (ko) | 2014-07-08 | 2015-07-17 | 한국기계연구원 | 플라즈마 아크 방전법을 이용한 실리콘 분말의 제조방법 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023128448A1 (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 오씨아이 주식회사 | 이차전지 음극 활물질용 실리콘 나노 입자 및 이의 제조 방법 |
| KR20230102568A (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 오씨아이 주식회사 | 이차전지 음극 활물질용 실리콘 나노 입자 및 이의 제조 방법 |
| KR102680308B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2024-07-01 | 오씨아이 주식회사 | 이차전지 음극 활물질용 실리콘 나노 입자 및 이의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021221234A1 (ko) | 2021-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12074320B2 (en) | Negative electrode active material for secondary battery and manufacturing method thereof | |
| EP3560891B1 (en) | Silicon-based active material particles for secondary battery and method for producing same | |
| CN106537662B (zh) | 二次电池用硅类活性物质粒子的制备方法及硅类活性物质粒子 | |
| EP4044286A1 (en) | Negative electrode material and preparation method therefor, lithium ion battery, and terminal | |
| CN111342015B (zh) | 一种高压实、低电阻磷酸铁锂及其制备方法 | |
| CN110350161B (zh) | 一种硅碳负极前驱体的制备方法 | |
| KR102280900B1 (ko) | 신규한 실리콘 나노 입자의 제조방법 | |
| CN115332523A (zh) | 以高分子凝胶为基体衍生的硅碳负极材料及其制备方法 | |
| CN108717976B (zh) | 一种高密度动力型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法 | |
| CN107732195A (zh) | 一种石墨改性方法及石墨/硅复合材料 | |
| CN111392731A (zh) | 以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂的纳米硅砂磨制备方法 | |
| CN113130857B (zh) | 一种纳米硅材料及其制备方法 | |
| EP4036060A1 (en) | Composite oxide powder, method for producing composite oxide powder, method for producing solid electrolyte object, and method for producing lithium ion secondary battery | |
| CN111056849A (zh) | 一种高分散反铁电亚微米陶瓷粉体及其制备方法 | |
| CN117185781A (zh) | 一种氧化铟镓铝粉体、靶材及粉体、靶材的制备方法 | |
| CN114665069A (zh) | 一种富锂锰基复合正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN103441273A (zh) | 一种储能型磷酸铁锂复合材料的制备方法 | |
| CN116979035A (zh) | 负极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN116409825A (zh) | 一种镍钴锰酸锂单晶正极材料及其制备方法 | |
| JPH11100660A (ja) | 蒸着用ｉｔｏペレットおよびその製造方法 | |
| KR20220018693A (ko) | 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리 | |
| KR102601864B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN103241740A (zh) | 一种具有硅氢壳层纳米球硅的制备方法 | |
| JP4122941B2 (ja) | 水素吸蔵合金粉末の製造方法 | |
| CN115945683B (zh) | 一种圆片状钽粉及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |