KR101328807B1 - 슬러리 액적 습식법을 이용한 리튬 세라믹스 페블의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 액적 습식법을 이용한 리튬 세라믹스 페블의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 리튬 세라믹스 페블의 제조방법은, 리튬 세라믹스 분말을, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액에 첨가하여 리튬 세라믹스 슬러리를 제조하는 단계; 상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계; 및 상기 액적을 건조 및 소결하는 단계;를 포함한다.

Description

슬러리 액적 습식법을 이용한 리튬 세라믹스 페블의 제조방법 {Fabrication Method Of Lithium Ceramics Pebbles Using Slurry Droplet Wetting Method}
본 발명은 슬러리 액적 습식법을 이용한 리튬 세라믹스 페블의 제조방법에 관한 것이다.
핵융합로의 연료로는 중수소와 삼중수소가 이용된다. 그 중 삼중수소는 자연계에 존재하지 않는 물질이므로, 중성자와 리튬의 반응에 의해서 생성시켜야 한다. 이러한 삼중수소를 생산하는 물질을 증식재라 하며, 증식재 내에 고체상태의 리튬을 포함하는 것을 고체형 증식재라 한다.
고체형 증식재의 대표적인 물질로는 리튬 산화물 (Li2O), 리튬-알루미늄 산화물 (Li2AlO2), 리튬-지르코늄 산화물 (Li2ZrO3), 리튬-티타늄 산화물 (Li2TiO3), 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4) 등이 있으며, 핵융합로의 고체형 증식 블랑켓에는 페블 형태로 사용된다.
종래의 리튬을 포함한 증식재 페블의 제조법으로는, 회전과립법(rotating granulation method), 압출-구형화-소결법 (extrusion-spheronisation-sintering method), 졸-겔법 (sol-gel method) 등이 있으나, 이러한 종래의 방법으로 제조된 페블은 구형도가 양호하지 못하며 불안정한 미세구조를 갖는 문제점이 있다.
종래의 증식재 제조방법의 경우, 제조된 페블의 구형도 및 미세구조적 안정성이 떨어지는바, 본 발명의 목적은, 구형도가 현저히 향상된 페블의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 구형도가 매우 우수한 페블을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 슬러리 및 소결 온도를 제어함으로써, 페블의 미세 구조를 제어할 수 있는 페블 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된, 미세구조가 제어된 페블을 제공하는 것이다.
본 발명의 리튬 세라믹스 페블의 제조방법은, 리튬 세라믹스 분말을, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액에 첨가하여 리튬 세라믹스 슬러리를 제조하는 단계; 상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계; 및 상기 액적을 건조 및 소결하는 단계;를 포함한다.
상기 리튬 세라믹스 분말은, 리튬 산화물 (Li2O), 리튬-알루미늄 산화물 (Li2AlO2), 리튬-지르코늄 산화물 (Li2ZrO3), 리튬-티타늄 산화물 (Li2TiO3) 및 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 바인더는, 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리비닐피로리돈 (PVP), 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 수용성 바인더일 수 있다.
상기 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 상기 바인더는 7 중량% 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 과산화수소 용액의 농도는 5 중량% 내지 40 중량%일 수 있다.
상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계에서 제조된 상기 액적의 직경은, 0.5 ㎜ 내지 4.0 ㎜일 수 있다.
상기 건조 단계는 상온에서 수행되고, 상기 소결 단계는 600 ℃ 내지 1300 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 소결 이후의 상기 리튬 세라믹스 페블의 직경은 0.2 ㎜ 내지 3.0 ㎜일 수 있다.
상기 소결에 의한 리튬 세라믹스의 직경의 감소율은 30 % 내지 70 %일 수 있다.
상기 리튬 세라믹스는 구형도가 1.2 이하일 수 있다.
본 발명의 리튬 세라믹스 페블은 상기의 방법으로 제조된 것이다.
본 발명의 페블의 제조방법에 의하면, 액적 습식법을 사용함에 따라, 구형도가 매우 우수한 페블을 제조할 수 있고, 슬러리 및 소결 온도를 제어함으로써 이용 분야 및 이용 조건에 따라 요구되는 미세 구조를 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일예로서 리튬 실리케이트 페블의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 리튬 실리케이트 페블의 제조방법 중의 리튬 실리케이트 액적의 사진이다.
도 3은 비교예의 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더의 함량이 5 중량%인 바인더 및 탈이온수 혼합 용액을 이용한 슬러리를 과산화수소수에 떨어뜨린 경우의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 건조된 리튬 실리케이트 페블의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1-2 및 실시예 2-2의 소결된 리튬 실리케이트 페블의 광학 현미경 사진 및 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1-3 및 실시예 2-3의 소결된 리튬 실리케이트 페블의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3의 소결 온도에 따른 페블의 압축 파괴 강도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 출발 물질 (리튬 실리케이트 분말) 및 실시예 1-2의 소결된 리튬 실리케이트 페블의 XRD 그래프이다.
본 발명의 리튬 세라믹스 페블의 제조방법은, 리튬 세라믹스 분말을, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액에 첨가하여 리튬 세라믹스 슬러리를 제조하는 단계; 상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계; 및 상기 액적을 건조 및 소결하는 단계;를 포함한다. 도 1은 본 발명의 일예로서 리튬 실리케이트 페블의 제조방법의 순서도이다.
본 발명의 리튬 세라믹스 페블 제조방법은 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨림으로서, 과산화수소 용액 내에서 구형의 액적을 형성하게 되는 것이다. 과산화수소 용액 내에서 과산화수소수는 자연히 물과 산소로 분해되고, 산소 (기포)가 형성된 액적의 표면에 붙어서 액적이 가라앉지 않고 떠 있게 됨으로써 구형을 온전히 유지할 수 있게 되는 것이다.
상기 리튬 세라믹스 분말은, 리튬 산화물 (Li2O), 리튬-알루미늄 산화물 (Li2AlO2), 리튬-지르코늄 산화물 (Li2ZrO3), 리튬-티타늄 산화물 (Li2TiO3, 리튬 실리케이트) 및 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4, 리튬 오소실리케이트)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
다만, 본 발명은, 리튬 세라믹스 슬러리가 액적을 형성하고 이에 산소 기체가 붙어서 가라앉지 않고 떠오름으로서 구형을 이루는데 문제가 없다면 특정 리튬 세라믹스에 한정되는 것은 아니다.
상기 바인더는, 폴리비닐알콜 (polyvynil alcohol, PVA), 폴리비닐피로리돈 (polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌글리콜 (polyethylene glycol, PEG) 및 카르복시메틸셀룰로오스 (carboxy methyl cellulose, CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 수용성 바인더일 수 있다.
바인더는 과산화수소수 용액 내에서 구형의 액적을 형성시키는 역할을 하며, 리튬 세라믹스 슬러리 제조 시 분산이 용이하여야 하므로 탈이온수에 완전히 용해되는 수용성이 요구된다.
상기 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 상기 바인더는 7 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더가 7 중량% 미만으로 존재하면 리튬 세라믹스 슬러리가 과산화수소수 내에서 액적을 형성하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 20 중량%를 초과하게 되면 리튬 세라믹스 슬러리의 점도가 높아져서 액적을 형성하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
상기 과산화수소 용액의 농도는 5 중량% 내지 40 중량%일 수 있다. 리튬 세라믹스 슬러리를 떨어뜨릴 과산화수소 용액의 농도가 5 중량% 미만이면 충분한 산소 기포가 제공되지 않아 액적이 가라앉지 않고 부유 상태로 유지하는데 문제가 있을 수 있고, 40 중량%를 초과하게 되면 과도한 산소 기포의 발생으로 인하여 액적 내부에 기공이 다량으로 존재할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계에서 제조된 상기 액적의 직경은, 0.5 ㎜ 내지 4.0 ㎜, 바람직하게는 1.0 ㎜ 내지 2.5 ㎜일 수 있다. 제조된 액적의 직경이 0.5 ㎜ 미만이면 건조 및 소결과정에서 수축으로 인해 페블의 크기가 너무 작아지는 문제가 있을 수 있고, 4.0 ㎜을 초과하면 리튬 세라믹스 액적이 과산화수소수 표면으로 떠오르지 않고 가라앉게되어 구형을 유지하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
상기 건조 단계는 상온에서 수행되고, 상기 소결 단계는 600 ℃ 내지 1300 ℃, 바람직하게는 8OO ℃ 내지 11OO ℃에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 소결 온도를 조절함으로써 리튬 세라믹스 페블 내의 미세구조를 제어할 수 있다.
소결 온도가 낮으면 미세한 입자를 가지는 페블을 제조할 수 있으나, 강도는 약해지고, 소결 온도가 높으면 입자 성장이 활발히 일어나 큰 입자를 가지는 페블이 제조될 수 있으나 강도는 강해지게 된다.
한편, 소결 온도가 600 ℃보다 낮으면 페블의 강도가 현저히 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 1300 ℃보다 높으면 리튬 세라믹스가 용융되어 페블의 형태를 유지하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
상기 소결 이후의 상기 리튬 세라믹스 페블의 직경은 0.2 ㎜ 내지 3.0 ㎜, 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜일 수 있고, 상기 소결에 의한 리튬 세라믹스의 직경의 감소율은 30 내지 70 %일 수 있다. 소결 과정을 거치면서 페블의 직경은 감소하게 되는데, 소결 과정에서 리튬 세라믹스 입자들끼리 결합을 하면서 페블의 직경이 감소하게 되는 것이다.
상기 리튬 세라믹스는 구형도가 1.3 (바람직 1.1) 이하일 수 있다. 종래의 페블 제조 방법의 경우, 습식법을 사용하는 경우라도 형성된 액적이 가라앉게 되어 구형을 유지하기 어려운 반면에, 본 발명의 제조방법에 의하면, 과산화수소로부터 발생한 산소 기포가 액적에 달라붙어 액적이 가라앉지 않고 부유함으로써 구형을 유지할 수 있게 됨으로써, 본 발명의 제조방법은 제조된 리튬 세라믹스의 구형도가 1.3, 바람직하게는 1.1 이하일 수 있다.
본 발명의 리튬 세라믹스 페블은 상기의 방법으로 제조된 것이다.
이하 몇 가지 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
리튬 세라믹스 분말로서 99.9% 순도의 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4, 리튬 오소실리케이트) 분말 (Alfa Aerar 社)을 사용하였다. 바인더로는 분자량이 31000 내지 50000인 폴리비닐알콜 (PVA)을 사용하였다.
실시예 1
준비된 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4, 리튬 오소실리케이트) 분말을, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액에 첨가하여 리튬 오소실리케이트 슬러리를 제조하였다. 실시예 1의 경우에는 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더의 함량이 10 중량%인 바인더 및 탈이온수 혼합 용액을 사용하였다.
이렇게 제조된 리튬 오소실리케이트 슬러리를, 34 중량% 농도의 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 리튬 오소실리케이트 액적의 사진이다. 도 2에서 보듯이, 구형으로 형성된 액적에 산소 기포가 달라붙어서 액적이 가라앉지 않고 구형 형태를 그대로 유지하면서 부유하는 것을 확인할 수 있다.
제조된 리튬 오소실리케이트 액적을 분리하여 건조한 후 소결하였다. 소결 온도에 따른 영향을 확인하기 위해서, 소결 온도를 900 ℃ (실시예 1-1), 950 ℃ (실시예 1-2), 1000 ℃ (실시예 1-3)으로 다른 조건에서 각각 소결을 실시하였다.
실시예 2
실시예 2에서는 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하되, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더의 함량이 15 중량%인 바인더 및 탈이온수 혼합 용액을 사용하였다.
역시 소결 온도에 따른 영향을 확인하기 위해서, 실시예 2의 건조시킨 리튬 오소실리케이트 액적을 소결하였는바, 소결 온도를 900 ℃ (실시예 2-1), 950 ℃ (실시예 2-2), 1000 ℃ (실시예 2-3)으로 다른 조건에서 각각 소결을 실시하였다.
비교예
비교예에서는 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 하되, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더의 함량이 5 중량%인 바인더 및 탈이온수 혼합 용액을 사용하였다.
아래의 표 1은 실시예 1 및 2와 비교예의 조건을 정리한 것이다.

 실시예 1 실시예 2 비교예
실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3
바인더 함량
(중량 %)		 10 15 5
소결 온도 (℃) 900 950 1000 900 950 1000 -
도 3은 비교예의 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 바인더의 함량이 5 중량%인 바인더 및 탈이온수 혼합 용액을 사용한 슬러리를, 과산화수소수에 떨어뜨린 사진이다. 도 3에서 보듯이 액적을 형성하지 못하고 분산되는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 건조된 리튬 오소실리케이트 페블의 사진이다. 도 4로부터 종래의 습식 페블 제조의 경우와 비교하여 구형을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 1-2 및 실시예 2-2의 소결된 리튬 오소실리케이트 페블의 광학 현미경 사진 및 SEM 이미지이고, 도 6은 본 발명의 실시예 1-3 및 실시예 2-3의 소결된 리튬 오소실리케이트 페블의 SEM 이미지이다. 소결 과정 중에서 수축이 일어나더라도 페블의 원형도를 유지하고 있으며, 입자 크기가 균일한 미세구조를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3의 소결 온도에 따른 페블의 압축 파괴 강도를 나타내는 그래프이다. 소결 온도가 증가할수록 페블의 압축 파괴 강도가 증가하는 경향을 보여주고 있으며, 바인더의 양이 적을수록 압축 파괴 강도가 높은 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 출발 물질 (리튬 오소실리케이트 분말) 및 실시예 1-2의 소결된 리튬 오소실리케이트 페블의 XRD 그래프이다. 원료 분말에 미량으로 포함되어 있던 미합성 물질들 (Li4SiO4 이외의 물질들)이 소결 과정에서 재합성이 일어나 대부분 사라진 것을 확인할 수 있다.
상기 실시예 1 및 2에서 확인하듯이, 본 발명의 리튬 세라믹스 페블의 제조방법에 따르면 구형도가 높고 미세구조가 잘 형성된 리튬 세라믹스 페블을 제조할 수 있다.

Claims (11)

  1. 리튬 세라믹스 분말을, 바인더 및 탈이온수 혼합 용액에 첨가하여 리튬 세라믹스 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계; 및
    상기 액적을 건조 및 소결하는 단계;
    를 포함하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리튬 세라믹스 분말은, 리튬 산화물 (Li2O), 리튬-알루미늄 산화물 (Li2AlO2), 리튬-지르코늄 산화물 (Li2ZrO3), 리튬-티타늄 산화물 (Li2TiO3) 및 리튬-실리콘 산화물 (Li4SiO4)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.

  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더는, 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리비닐피로리돈 (PVP), 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 수용성 바인더인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 바인더 및 탈이온수 혼합 용액 중 상기 바인더는 7 중량% 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 과산화수소 용액의 농도는 5 중량% 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 세라믹스 슬러리를 과산화수소 용액에 떨어뜨려 액적을 제조하는 단계에서 제조된 상기 액적의 직경은, 0.5 ㎜ 내지 4.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 건조 단계는 상온에서 수행되고, 상기 소결 단계는 600 ℃ 내지 1300 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소결 이후의 상기 리튬 세라믹스 페블의 직경은 0.2 ㎜ 내지 3.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소결에 의한 리튬 세라믹스의 직경의 감소율은 30 % 내지 70 %인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 리튬 세라믹스는 구형도가 1.0 이상 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 세라믹스 페블의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 리튬 세라믹스 페블.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000281433A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Japan Atom Energy Res Inst リチウムタイタネート微小焼結粒の製造方法
KR100774263B1 (ko) * 2006-07-04 2007-11-08 건국대학교 산학협력단 구형 형상을 갖는 리튬 2차 전지용 양극 소재 분말의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000281433A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Japan Atom Energy Res Inst リチウムタイタネート微小焼結粒の製造方法
KR100774263B1 (ko) * 2006-07-04 2007-11-08 건국대학교 산학협력단 구형 형상을 갖는 리튬 2차 전지용 양극 소재 분말의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180101768A (ko) 2017-03-06 2018-09-14 가천대학교 산학협력단 리튬 세라믹스 페블 제조방법 및 리튬 세라믹스 페블 제조장치

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