KR101102654B1 - 고출력 및 고에너지를 발휘할 수 있는 복합 전극 활물질 - Google Patents

고출력 및 고에너지를 발휘할 수 있는 복합 전극 활물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질; 및 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질을 함유하는 복합 전극활물질; 및 상기 복합 전극활물질을 사용한 전극 및 전기화학소자를 제공한다.
본 발명에 따른 전기화학소자는 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 높은 속도 및 고출력을 발휘할 수 있고, 적어도 한쪽 전극에 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 전기용량(전체 캐패시턴스)을 높일 수 있다.

Description

고출력 및 고에너지를 발휘할 수 있는 복합 전극 활물질 { The Composite Electrode Materials Showing Higher Power and Higher Energy}
도 1: 제조예 1에 의해 제조된 복합 전극 활물질의 SEM 사진.
도 2: 제조예 2에 의해 제조된 복합 전극 활물질의 SEM 사진.
도 3: 실시예 1, 2에 의해 제조된 전지에서 측정된 출력 특성 변화를 도시한 그래프.
본 발명은 전기화학소자의 전극에 사용되는 복합 전극 활물질에 관한 것이다.
전기화학소자는 전력을 축적 및 저장하여 외부 전기 회로로 보낼 수 있도록 하는 장치이다. 예로는 산화 환원 반응에 의해 화학적으로 에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 전지(battery), 전하가 양(兩) 전극 표면에 흡탈착하여 에너지를 저장하는 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자(예, 전기 이중층 캐패시터, 슈퍼캐패시터, 슈도캐패시터 등) 등이 있다.
전지의 일례로 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 흡장 및 탈리(intercalation- deintercalation) 메커니즘에 의해서 충방전이 이루어진다. 후자의 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자는 두개의 전극, 상기 두개의 전극 사이에 위치하여 두개의 전극을 전기적으로 절연시키는 분리막, 전해질 및 이들을 수용하는 외장재를 구비하며, 전하의 표면 흡착에 의해 에너지를 저장하는 장치이다. 이때, 전하의 흡착은 전극과 전해질 사이의 계면에서 일어나게 되므로, 충방전 속도가 종래 전지에 비해서 매우 빠르다는 장점이 있다. 일반적으로 흡탈착을 기초로 하는 전기화학소자의 핵심 소재는 전극(electrode)이다. 전극은 일반적으로 집전체와 상기 집전체 상에 접착된 전극 활물질로 구성되며, 이때 집전체와 전극활물질은 각각 전자를 전도시키는 역할과 전해질로부터 전하를 흡착하는 역할을 하게 된다.
상기 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자의 대표적인 전극활물질은 활성 탄소이며, 상기 전기화학소자의 성능은 축전용량, 전압 및 내부저항등에 의존한다. 일반적으로 활성 탄소의 경우 비표면적을 넓히는 연구를 많이 진행하고 있는 중이며, 축전용량 증가를 위하여 파라딕 반응을 포함하는 RuO2, IrO2, MnO2 및 전도성 고분자를 새로운 전극활물질로 사용하고 있다. 그러나 현재까지 가장 널리 사용되는 전극활물질은 활성 탄소이다.
그러나, 전기 이중층 캐패시터 (EDLC; electric double layer capacitor)와 같은 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자는 속도가 우수하나 에너지 밀도가 작아 실제 사용에 있어서 제한이 따른다.
최근 전기 자동차 등 고출력을 필요로 하는 기기가 대두되고 있으며, 이에 따라 리튬 이온전지의 출력 특성 강화가 중요한 부분으로 대두되기 시작하였다. 이를 위해 입자의 크기가 작고 표면적이 큰 나노 크기의 Li4Ti5O12등과 같은 전극활물질이 이용되기 시작하였다. 그러나, 나노크기로 크기를 작게 하는 경우에 크기가 너무 작아지면 전극으로의 성형이 어렵고 전극 밀도가 작아지는 단점이 있게 된다. 따라서, 입자의 크기를 줄여서 속도를 증가시키는 데에는 한계가 존재하게 된다.
따라서, 현재 한쪽 전극은 배터리용 활물질을 사용하고 한쪽 전극은 EDLC용 전극을 사용하는 hybrid 타입의 캐패시터가 실용화되고 있는 추세이다. 이러한 타입의 예로는 Telcordia 사에서 개발한 것으로 캐패시터의 에너지 한계를 극복하기 위해 양극으로는 캐패시터용 활성탄을 사용하고 음극으로는 배터리 물질인 Li4Ti5O12를 사용하고 있다.
상기 hybrid 캐패시터는 전체 캐패시턴스 값이 양극이나 음극으로 사용되는 활성탄 전극의 캐패시턴스 값과 유사하다는 단점이 있다.
1/Ctotal = 1/Canode + 1/Ccathode
만일 음극으로 Li4Ti5O12를 사용하고 양극으로 활성탄을 사용하면 음극의 캐패시턴스가 매우 커지게 되어 (Canode >> Ccathode ), Ctot ~ Ccathode 로 나타난다.
위의 식에서 보듯이 전체 캐패시턴스 값은 음극과 양극 중에서 작은 값보다 작아지는 특성을 갖게 된다. 결국 비교적 속도 특성은 우수하나 에너지 특성은 여전이 작다는 단점을 갖는다. 또한, hybrid 캐패시터는 속도를 증가시키기 위해 나 노 크기로 입자의 크기를 줄여야 하는 문제점이 아직도 존재한다.
본 발명은 일반적으로 전지에 사용되는 전극활물질, 즉 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1 전극활물질(예, 리튬금속산화물)과 일반적으로 캐패시터에 사용되는 전극활물질, 즉 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2 전극활물질(예, 활성탄)을 혼합한 복합전극활물질을 전기화학소자용 전극에 사용함으로써, 제1전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 높은 속도 및 고출력을 발휘할 수 있고, 적어도 한쪽 전극에 제2전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 전기용량(전체 캐패시턴스)을 높이고자 한다.
본 발명은 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질; 및 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질을 함유하는 복합 전극활물질; 및 상기 복합 전극활물질을 사용한 전극 및 전기화학소자를 제공한다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
리튬금속산화물과 같이 전지에 사용되는 제1전극활물질은 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시킨다.
한편, 활성탄과 같이 캐패시터에 사용되는 제2전극활물질은 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장한다.
전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질은 표면에서만 전 하가 흡착되는 관계로 전기 용량(캐패시턴스값)이 작은 반면, 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질은 입자 속까지 리튬이온과 같은 전하가 들어가 입자 전체로서 전기용량에 기여하므로 전기용량이 크다. 일반적으로 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극 활물질의 경우 전기용량은 100 ~ 300 F/g 정도이다. 이에 반해, 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제 1 전극 활물질의 경우 정전류 충방전 실험에서 전압의 평탄면이 존재하므로 이를 전기용량으로 환산하였을 때 수천 F/g이상의 큰 전기용량을 가지게 된다.
따라서, 하기와 같은 관계가 성립한다.
C제2전극활물질< C복합전극활물질 < C제1전극활물질 (C는 캐패시턴스 값)
한편, 양극 및 음극을 구비한 전기화학소자의 전체 캐패시턴스값(전기용량)은 하기 식으로 표현되고, 전체 캐패시턴스 값은 음극과 양극 중 작은 값보다 작아지는 특성 있다.
1/Ctotal = 1/Canode + 1/Ccathode
따라서, 전기화학소자의 전체 캐패시턴스값을 높게 하려면(고에너지), 캐패시턴스값이 작은 제2전극활물질로만 된 전극은 사용하지 않고, 적어도 하나의 전극은 본 발명에 따른 복합 전극활물질로 된 전극을 사용하는 것이 좋다.
한편, 전기화학 시상수(time constant)는 전하저장 반응시 걸리는 시간으로, 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질은 전기화학 시상수가 작 아 속도 특성이 우수하여 높은 출력을 낸다. 대략적으로 제1 전극활물질은 시상수가 수 분에서 수 시간 정도이며 제 2 전극활물질은 수 ms에서 수 분 사이이다.
리튬금속산화물과 같이 전지에 사용되는 전극활물질, 즉 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질의 경우는 입자 크기를 줄여서 속도를 증가시키는데 한계 있다.
전기화학 시상수가 큰 제1전극활물질과 전기화학 시상수가 작은 제2전극활물질을 골고루 섞어 하나의 전극을 형성하는 경우, 두 전극활물질을 섞은 복합 전극활물질의 전기화학 시상수는 전기화학 시상수가 큰 제1전극활물질보다는 작다. 따라서, 제1전극활물질로 된 전극 보다 본 발명에 따른 복합전극활물질을 사용한 전극의 속도 및 출력이 높다. 이는 시상수가 상이한 2종의 전극활물질을 혼합하여 하나의 전극으로 성형하여 셀을 제작하면 두 전기화학 시상수로 인해 시상수의 분포가 발생하고 전극의 평균 시상수 값이 작아지는 효과가 나타나기 때문이다. 즉 속도 특성은 여전히 우수한 특성을 갖게 되는 것이다.
즉, 제1전극활물질과 제2전극활물질을 혼합한 복합 전극활물질은 제1전극활물질로 된 시스템과 제2전극활물질로 된 시스템을 분말상태에서 병렬연결한 것과 같은 효과를 나타내므로, 외부 전하 전장 반응시 전지보다 빠르고 캐패시터보다 느리다. 또한, 외부에서 pulse power를 주는 경우에는 전극 내부에서 전하의 저장이 비정상 상태(non-steady state)로 이루어지게 된다. 이 경우 pulse power로 인한 전하의 저장은 주로 캐패시터 물질(제2전극활물질)에서 먼저 전하가 저장되게 되며 이후에 전지물질(제1전극활물질)로 전하의 이동이 일어나면서 정상상태로 변화하게 된다. 그러므로 pulse에 빠른 대응이 가능하게 되는 것이다.
산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질로서 양극에 사용되는 전극활물질의 비제한적인 예로는 LiCoO2, LiMnO2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiMn2O4, LiNiO2, Li(MnNiCo)1/3O2, LiFePO4, LiV3O8 등과 같은 리튬금속산화물이 있다.
산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질로서 음극에 사용되는 전극활물질의 비제한적인 예로는, Li4Ti5O12등이 있다. 이외에 1.0 V 이상에서 Li의 저장이 가능한 물질이면 어떤 것도 가능하다. 일반적으로 1V 미만에서는 전해질 분해반응이 제2 전극물질에서 과도하게 발생하므로 사용가능한 제1전극 물질이 1V 이상에서 산화환원 반응이 일어나는 것이 바람직하기 때문이다.
전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질은 단위질량당 표면적이 커서 캐패시턴스 값이 큰 다공성 물질이면 어떠한 것도 가능하다. 이의 비제한적이 예로는, 표면적이 500 내지 3000 m2/g이고 기공의 크기가 1 내지 50 nm 인 활성탄 또는 활성탄소 섬유, 50 m2/g 이상의 표면적을 갖는 exfoliated graphite(EG) 가 있다.
한편, 도전제로 사용되는 탄소재료는 일반적으로 그 표면적이 크지 않으며 주로 작은 일차입자의 겉표면에서 표면적이 발현된다. 즉, 도전제로 사용되는 탄소 재료는 그 기공의 크기가 약 10 nm이상의 크기를 가지며 표면적은 10-100 m2/g 정도의 작은 표면적을 가지며, 또한 tap밀도가 높지 않아야 한다. 그러나, 제2전극활물질로 사용되는 다공성 탄소는 기공의 크기가 주로 5 nm이하에서 존재하며 이러한 작은 기공이 입자의 내부에 존재한다. 그러므로 tap 밀도가 도전제 탄소에 비해 월등이 높아지게 된다.
또한, 전지의 음극활물질에서 사용되는 탄소는 Li 이온이 흑연층간으로 삽입 탈리가 가능하도록 고온(2000도이상)에서 탄화되어 고 결정성 구조를 갖는 탄소재료이다. 그러므로 그 표면적이 10 m2/g이하로 작다. 그러나 제2전극물질에 사용되는 탄소는 1000도정도에서 탄화되어 결정성이 낮다. 또한 제2 전극물질로 사용되는 탄소는 표면적이 매우 커서 이를 Li 대비 1V 이하로 낮추게 되면 과도한 비가역 반응이 발생하는 문제점을 갖게 된다.
본 발명에 따른 복합전극활물질에서, 상기 제2전극활물질은 제1전극활물질에 대하여 0.5 내지 200 중량%인 것이 바람직하다. 이는 제2전극 활물질이 너무 적게되면 그 효과를 기대하기 어려우며 너무 많아지면 용량 및 캐패시턴스 값이 너무 작아지는 단점 및 전극의 밀도가 낮아지는 문제점이 발생하기 때문이다.
본 발명에 따라 복합전극활물질을 사용한 전기화학소자의 일구체 예는 하기와 같다.
(1) 복합 양극활물질로, LiCoO2, LiMnO2, LiNi0 .5Mn0 .5O2 , LiMn2O4, LiNiO2, Li(MnNiCo)1/3O2로 구성된 군에서 1종 이상 선택된 리튬금속산화물(제1양극활물질)과 활성탄 및/또는 EG(제2양극활물질)을 섞어서 사용하고,
(2) 복합 음극활물질로, Li4Ti5O12(제1음극활물질)와 활성탄 및/또는 EG(제2음극활물질)을 섞어서 사용한다. 특히, 활성탄을 음극에 사용하는 경우, 그 사용전압이 1.3 V (vs. Li/Li+ ) 이하로 낮아지게 되면 전해질의 비가역적 분해 반응으로 인해 문제가 발생하므로, 작동 전압이 1.5 V (vs. Li/Li+ ) 정도인 Li4Ti5O12와 활성탄을 함께 전극 물질로 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 충전시 양극에서는 리튬이온이 리튬금속산화물에서 탈리 (deintercalation)에 의해 나오게 되며 동시에 음이온이 활성탄 및/또는 EG 표면에 존재하는 전기적 이중층에 들어가게 된다. 또한 충전시 음극에서는 전해질에 있는 리튬이온이 Li4Ti5O12로 저장되며 동시에 활성탄 및/또는 EG 의 전기적 이중층으로 저장되게 된다. 그러므로 통상적인 캐패시터에서 발생하는 문제인 전해질의 농도 감소를 줄일 수 있다. 방전시에는 충전과 반대의 방향으로 이온이 움직이게 된다.
본 발명의 전극은 전술한 제1전극활물질, 제2전극활물질 이외에, 당업계에 알려진 통상적인 결착제 및 도전제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 결착제의 비제한적인 예로는 테프론, PVdF (polyvinylidene fluoride), 스티렌-부타디엔 고무(SBR: styrene-butadiene rubber), 셀룰로오즈계 고분자 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 도전제 역시 당 업계에 알려진 통상적인 성분 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 이들의 함량 역시 특별한 제한은 없다.
본 발명에 따라 제1전극활물질 및 제2전극활물질을 함유하는 복합전극활물질이 적용된 전극은 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조 가능하며, 일례로 상기 복합전극활물질을 포함하는 전극 슬러리를 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다.
양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
또한, 본 발명은 제1전극 및 제2전극을 구비하는 전기화학소자에 있어서, 제1전극, 제2전극 또는 둘다는 상기 제1전극활물질과 제2전극활물질을 함유하는 복합전극활물질이 적용된 전극인 것이 특징인 전기화학소자를 제공한다.
본 발명에 따른 전기화학소자의 일례로, 제1전극만 제1전극활물질과 제2전극활물질을 함유하는 복합전극활물질이 적용된 전극이고, 제2전극은 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 전극활물질을 사용하는 전기화학소자가 있다.
전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다.
전기 화학 소자는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면 한쌍의 전극, 예컨대 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)시켜 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 이온 전도성을 갖기만 하다면 특별한 제한이 없으며, A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 ((-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 전해질 염으로서 (CH3)4N염, (C2H5)4N염 등을 사용할 수도 있다.
분리막으로는 양 전극의 접촉이 방지될 수 있도록 당 업계에 알려진 통상적인 미세 기공 분리막, 예컨대 폴리올레핀 계열 및/또는 셀룰로오스계 분리막을 사용할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세히 설명된다. 단, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
제조예 1: 복합양극활물질 제조
제1전극물질로서 LiMn2O4 200g과, 제2전극물질로서 표면적이 1000 m2/g정도이고 기공의 크기가 2 nm정도인 활성탄 물질 20g 을 Mechanofusion 용기에 넣고 이를 1500 rpm의 속도에서 1시간 30분 정도 섞어 주었다. 이후 수분을 제거하기 위해 120 도의 진공 오븐에서 수 시간 건조하였다. 결과적인 물질의 주사전자 현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 이로부터 두 물질이 골고루 섞여 있다는 것을 알 수 있었다.
제조예 2: 복합음극활물질 제조
제1전극물질로서 Li4TiO5O12 200g과, 제2전극물질로서 표면적이 1000 m2/g정도이고 기공의 크기가 2 nm정도인 활성탄 물질 40g 을 Mechanofusion 용기에 넣고 이를 1500 rpm의 속도에서 1시간 30분 정도 섞어 주었다. 이후 수분을 제거하기 위해 120 도의 진공 오븐에서 수 시간 건조하였다. 결과적인 물질의 주사전자 현미경 사진을 도 2에 나타내었다. 이로부터 작은 입자 크기를 갖는 Li4TiO5O12 가 활성탄 표면에 고루 섞여 있다는 것을 알 수 있었다.
실시예 1: 전기화학소자 제조
제조예 1에서 제조된 양극 활물질 95 중량%, Super-P(도전제) 2 중량% 및 PVdF(결합제) 3 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 알루미늄 호일의 일면에 각각 코팅, 건조, 및 압착하여 양극을 제조하였다. 활물질로 천연흑연 재료를 사용한 것을 제외하고는 음극은 양극과 유사한 방법으로 제조하였다.
분리막으로 셀가드TM를 사용하여 상기 양극과 음극을 적층함으로써 전극조립체를 제조한 후, 환형 및 선형 카보네이트 혼합 용매에 1M LiPF6를 포함하고 있는 리튬 비수계 전해액을 첨가하여 전지를 제조하였다.
실시예 2
제조예 2에서 제조된 음극 활물질 90 중량%, Super-P(도전제) 5 중량% 및 PVdF(결합제) 5 중량%를 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하고 구리 호일의 일면에 각각 코팅, 건조, 및 압착하여 음극을 제조하였다. 활물질로 리튬코발트 산화물 재료를 사용한 것을 제외하고는 양극은 음극과 유사한 방법으로 제조하였다.
그외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
실험예 1. 흡탈착 방식의 전기화학소자 성능평가
본 발명에 따라 제1전극활물질 및 제2전극활물질을 함유하는 복합 전극활물질을 사용하는 전기 화학 소자의 성능을 평가하기 위하여, 하기와 같이 수행하였다.
제조된 전지의 출력 특성을 조사하기 위해 DCPR(direct current pulse resistance)법을 이용하였다. 여기서는 전류를 2A를 인가하여 이에 대한 저항을 측정하고 이로부터 출력을 조사하는 방법이다. 도 3에 나와 있는 바와 같이, 본 발명 에 따른 복합 양극은 활물질로LiMn2O4 로만 된 양극의 경우보다 120% , 본 발명에 따른 복합 음극은 활물질로 Li4TiO5O12 로만 구성된 음극의 경우보다 130%의 출력이 증가하여 출력특성이 향상됨을 확인하였다.
본 발명에 따른 전기화학소자는 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 높은 속도 및 고출력을 발휘할 수 있고, 적어도 한쪽 전극에 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질만 사용하는 전기화학소자보다 전기용량(전체 캐패시턴스)을 높일 수 있다.

Claims (17)

  1. 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질; 및 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질을 함유하는 음극용 복합 전극활물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2전극활물질은 제1전극활물질에 대하여 0.5 내지 200 중량%인 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극활물질은 리튬금속산화물인 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2전극활물질은 표면적이 500 내지 3000 m2/g이고 기공의 크기가 1 내지 50 nm 인 활성탄 또는 활성탄소 섬유인 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2전극활물질은 50 m2/g 이상의 표면적을 갖는 박리된 그라파이트 (exfoliated graphite)인 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 제1전극 물질은 1V 이상에서 산화환원 반응이 일어나는 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  9. 제3항에 있어서, 제1전극활물질은 Li4Ti5O12인 것이 특징인 음극용 복합 전극활물질.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제3항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 기재된 음극용 복합 전극활물질을 이용하여 형성된 것이 특징인 음극.
  13. 제1전극 및 제2전극을 구비하는 전기화학소자에 있어서,
    상기 제1전극으로 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질; 및 전하의 표면흡착에 의해 에너지를 저장하는 제2전극활물질을 함유하는 복합 전극활물질을 이용하여 형성된 양극을 포함하고.
    상기 제2전극으로 제12항에 기재된 음극을 포함하는 것이 특징인 전기화학소자.
  14. 제1전극 및 제2전극을 구비하는 전기화학소자에 있어서,
    상기 제1전극으로 산화환원반응에 의해 화학적에너지를 전기적 에너지로 전환시키는 제1전극활물질을 이용하여 형성된 양극을 포함하고.
    상기 제2전극으로 제12항에 기재된 음극을 포함하는 것이 특징인 전기화학소자.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 전기화학소자는 전지 또는 캐패시터인 것이 특징인 전기화학소자.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1전극활물질은 LiCoO2, LiMnO2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiMn2O4, LiNiO2, Li(MnNiCo)1/3O2로 구성된 군에서 선택된 리튬금속산화물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제2전극활물질은 표면적이 500 내지 3000 m2/g이고 기공의 크기가 1 내지 50 nm 인 활성탄 또는 활성탄소 섬유; 또는 50 m2/g 이상의 표면적을 갖는 박리된 그라파이트인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
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