KR101738228B1 - Titanium-niobium mesoporous oxide and manufacturing mehtod thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티타늄산화물-니오비늄산화물-실리카산화물로 이루어진 메조포러스 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 실리카 산화물을 제거하는 단계를 포함하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합체는 실질적으로 정열된 메조포어를 가지는 결정성 티타늄-니비듐 산화물로 이루어진다.
The present invention relates to a process for producing a mesoporous composite comprising a titanium oxide-niobium oxide-silica oxide; And removing the silica oxide. The present invention also relates to a method for producing a mesoporous titanium-niobium oxide composite.
The composite according to the present invention consists of a crystalline titanium-nidium oxide having a substantially aligned mesopore.

Description

티타늄-니오비늄 메조 포러스 산화물 및 그 제조 방법{TITANIUM-NIOBIUM MESOPOROUS OXIDE AND MANUFACTURING MEHTOD THEREOF} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a titanium-niobium mesoporous oxide and a method for producing the same. BACKGROUND ART [0002] TITANIUM-NIOBIUM MESOPOROUS OXIDE AND MANUFACTURING MEHTOD THEREOF [0003]

2차 전지의 전극용 티타늄-니오비늄 산화물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메조포러스한 구조를 가지는 2차 전지의 전극용 티타늄-니오비늄 산화물 및 그 제조 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a titanium-niobium oxide for an electrode of a secondary battery having a mesoporous structure and a method of manufacturing the same.

티타늄계 전극 물질, 일 예로 TiO2나 LiTi5O12는 리튬계 전지(LiBs)에서 카본계 음극들을 대체할 수 있는 잠재적 후보로 거론되고 있다. 그라파이트 탄소가 상업적으로 가장 널리 사용되고 있는 물질이지만, 고체-전해액 사이 계면(SEI) 형성 중 비가역적인 용량 손실 및 그라파이트의 낮은 Li+ 삽입 포텐셜과 같은 근본적인 문제가 있다.(0.2 V vs Li/Li+). Titanium-based electrode materials, such as TiO2 or LiTi5O12, have been proposed as potential candidates for replacing carbon-based cathodes in lithium-based batteries (LiBs). Although graphite carbon is the most widely used material commercially, there are fundamental problems such as irreversible loss of capacity during solid-electrolyte interfacial (SEI) formation and low Li + insertion potential of graphite (0.2 V vs Li / Li +).

반면, 티타늄계 전극은 Ti4+/Ti3+를 레독스 커플로 이용하여(1.5 V vs Li/Li+), 안전한 전압 영역내에서(1V 이상) 리튬 양이온의 가역적인 삽입/추출이 가능하도록 한다. 이 반응은 SEI층을 형성하지 않으며, 탄소계 전극에 비해서 보다 빠른 Li+이온의 충전과 길어진 사이클 수명을 보증한다. On the other hand, Ti-based electrodes enable reversible insertion / extraction of lithium cations within a safe voltage range (> 1 V) using Ti4 + / Ti3 + as a redox couple (1.5 V vs Li / Li +). This reaction does not form a SEI layer and ensures faster Li + ion charging and longer cycle life compared to carbon based electrodes.

이러한 장점에서 기인하여, 과거 10년간 다양한 방식들, 예를 들어 나노- EH는 복합체 구조, 상 제어, 표면 개질, 및 도핑과 같은 방법들이 시도되어 왔다. 그러나, 안정성의 향상에도 불구하고, 낮은 리튬 충전 용량(<200 mA h g-1)와 에너질 밀도의 손실등의 단점이 있다. Due to these advantages, methods have been attempted over the past decade in a variety of ways, such as nano-EH, complex structure, phase control, surface modification, and doping. However, despite the improvement in stability, there are drawbacks such as a low lithium charge capacity (< 200 mAh g-1) and loss of energy density.

티타늄-니오비늄 옥사이드가 높은 리튬 충전 용량과 넓은 리튬 충전 포텐셜(1.7~1.0 V)로 인해 대안 전극으로 알려져 있다. 특히 이 물질은 5개의 Li이온들이 단위 TiNb2O7 에 삽입될 수 있어, 387.6 mA h g-1의 용량을 가지게 되며, 용량면에서 Ti나 Nb 기반 산화물(TiO2, Nb2O5 등)을 능가한다. Titanium-niobium oxide is known as an alternative electrode due to its high lithium charge capacity and wide lithium charge potential (1.7 to 1.0 V). In particular, this material has the capacity of 387.6 mA h g-1 because five Li ions can be inserted in the unit TiNb2O7, and it exceeds the Ti or Nb-based oxide (TiO2, Nb2O5, etc.) in terms of capacity.

티타늄-니오비늄 옥사이드는 900 ℃이상의 온도에서 결정이 형성되기 때문에, 비교적 큰 나노 구조(100-200 nm)가 형성되며, 그래서 나노 구조의 파괴와 낮은 속도특성(rate capability)로 이어지게 된다. 따라서, 높은 속도 특성과 TiNb2O7 음극의 용량을 이루기 위해서는, 연결된 공극 구조를 제공하는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어진 나노 구조의 형성할 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다. Since titanium-niobium oxide forms crystals at a temperature of 900 ° C or higher, relatively large nanostructures (100-200 nm) are formed, leading to destruction of nanostructures and rate capability. Thus, there is a continuing need for a method of forming nanostructures of small size nanocrystals that provide a connected void structure to achieve high speed characteristics and capacity of the TiNb2O7 cathode.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어진 티타늄-니오비늄 옥사이드를 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a titanium-niobium oxide made of nanocrystals of small size.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어진 티나늄-니오비늄 옥사이드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a titanium-niobium oxide having a small size of nanocrystals.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어지며, 나노 다공성 구조를 가지는 티타늄-니오비늄 옥사이드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a titanium-niobium oxide having a nanoporous structure, which is made of nanocrystals of small size.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어지며, 나노 다공성 구조를 가지는 티타늄-니오비늄 옥사이드를 이용한 리튬 전지용 전극을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electrode for a lithium battery using titanium-niobium oxide having a nanoporous structure, which is made of nanocrystals of small size.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 작은 크기의 나노 결정으로 이루어지며, 나노 다공성 구조를 가지는 티타늄-니오비늄 옥사이드를 이용한 2차 전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a secondary battery using a titanium-niobium oxide having a nanoporous structure, which is made of nanocrystals of small size.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 고온 처리를 거친 후에도 작은 나노결정으로 구성된 상태로 남아 있는 나노 구조 전극을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a nanostructured electrode which remains composed of small nanocrystals even after high temperature treatment.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 티타늄산화물-니오비늄산화물-실리카산화물로 이루어진 메조포러스 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 실리카 산화물을 제거하는 단계를 포함하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a mesoporous composite comprising: preparing a mesoporous composite comprising titanium oxide-niobium oxide-silica oxide; And removing the silica oxide. The present invention also provides a method for producing a mesoporous titanium-niobium oxide composite.

본 발명에 있어서, 상기 티타늄산화물-니오비늄 산화물-실리카 산화물로 이루어진 메조포러스 복합체는 티타늄 산화물-니오비늄 산화물 복합체을 제조하는 제조 단계; 상기 산화물 복합체와 실리카 전구체, 상기 산화물 복합체 및 실리카 산화물전구체에 대해서 상대적으로 큰 친화성을 가지는 블록을 포함하는 블록 공중합체 및 용매를 혼합하여 증발유도 자가조립하는 조립 단계; 및 상기 자가 조립된 조립체를 고온에서 소성하여 블록 공중합체를 제거하여 규칙적인 메조포러스 기공을 형성하는 소성 단계를 포함하여 이루어진다. In the present invention, the mesoporous composite comprising the titanium oxide-niobium oxide-silica oxide may be prepared by preparing a titanium oxide-niobium oxide composite; Assembling an evaporation inducer by mixing a block copolymer comprising a block having a relatively high affinity to the oxide complex, a silica precursor, the oxide complex and a silica oxide precursor, and a solvent; And a firing step of firing the self-assembled assembly at a high temperature to remove the block copolymer to form regular mesoporous pores.

본 발명에 있어서, 상기 제조 단계에서 티타늄 산화물-니오비늄 산화물 복합체는 티타늄 산화물 전구체, 일 예로 티타늄 알콕사이드 화합물과 니오비늄 산화물 전구체, 일 예로 니오비늄 알콕사이드 화합물의 혼합물을 가수 분해 및/또는 축합 반응하여 제조될 수 있다.In the present invention, the titanium oxide-niobium oxide complex in the preparation step may be produced by hydrolysis and / or condensation of a titanium oxide precursor, for example, a titanium alkoxide compound and a mixture of a niobium oxide precursor and a niobium alkoxide compound, Can be prepared by reacting.

상기 알콕사이드 화합물들이 혼합물이 가수 분해 및/또는 축합될 때, 성장 속도 및 상호 작용의 차이로 인해서 심하게 응집되거나, 마크로상으로 분리되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 알콕사이드 혼합물의 반응은 강산 조건하에 이루어지는 것이 바람직하다. The reaction of the alkoxide mixture is carried out under strong acidic conditions so that the alkoxide compounds can be prevented from being agglomerated severely or separated into macrophages due to differences in growth rate and interaction when the mixture is hydrolyzed and / desirable.

발명의 실시에 있어서, 상기 알콕사이드 혼합물에는 산성을 유지하고, 블록공중합체와의 결합을 위해서 35~37%의 HCl을 사용하는 것이 바람직하며, 일 예로 35% HCl([H2O]/[M(OR)x]>2)가 1:2 몰비의 티타늄 알콕사이드와 니오비늄 알콕사이드 혼합물에 투입될 수 있다. 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 강산성 조건은 금속 알콕사이드의 가수분해를 가속시키면서 무기 축합은 방해하여, 나노스케일에서 균일하게 이들을 혼합할 수 있게 되며, 블록 공중합체의 친수성 블록에 혼합될 수 있는 작은 친수성체(Ti, Nb 졸)들이 형성될 수 있다. In the practice of the invention, it is preferred that the alkoxide mixture maintains acidity and 35 to 37% of HCl is used for binding with the block copolymer. For example, 35% HCl ([H2O] / [ ) x] > 2) can be added to a mixture of titanium alkoxide and niobium alkoxide in a 1: 2 molar ratio. Strongly acidic conditions accelerate the hydrolysis of the metal alkoxide while preventing the inorganic condensation, allowing them to be uniformly mixed at the nanoscale, and a small hydrophilic body that can be mixed with the hydrophilic block of the block copolymer Ti, Nb sol) can be formed.

상기 티타늄산화물-니오비늄 산화물 졸 복합체는 블록 공중합체에서 분리되는 것을 방지할 수 있도록, 특히 친수성체와 결합되는 PEO 블록보다 작은 크기를 가지는 것이 바람직하며, 예를 들어 7.5 nm크기의 PEO 블록에 들어갈 수 있도록 2~4 nm 크기의 직경을 가질 수 있다. The titanium oxide-niobium oxide sol complex preferably has a smaller size than that of the PEO block combined with the hydrophilic body so as to prevent separation from the block copolymer. For example, the PEO block having a size of 7.5 nm And can have a diameter of 2 to 4 nm.

상기 조립 단계에서 블록 공중합체는 상기 블록 공중합체는 다공성 나노 구조를 형성하는 구조 유도체로써 사용되며, 또한 고온 소성과정에서 제거되어 기공을 형성하는 기공 형성제로 사용된다. 상기 블록 공중합체는 친수성 블록과 소수성 블록으로 이루어진 양친성 블록 공중블록체 일 수 있으며, 서로 비상용성인(incompatible) 두 블록이 서로 섞이지 않고 미세상 분리를 일으켜 다양한 나노 구조를 형성한다. In the step of assembling the block copolymer, the block copolymer is used as a structural derivative to form a porous nanostructure, and is also used as a pore-forming agent which is removed in a high-temperature firing process to form pores. The block copolymer may be an amphiphilic block copolymer composed of a hydrophilic block and a hydrophobic block, and the two blocks incompatible with each other are not mixed with each other, resulting in the separation of the microphase to form various nanostructures.

친수성인 산화물 및/또는 전구체들이 친화력이 높은 친수성 블록에 각각 선택적으로 결합된다. 여기서, 상기 "결합"은 화학적인 결합뿐만 아니라 유사한 친화도로 인해 섞임, 혼합, 흡수, 응집되는 것을 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 상기 친수성과 소수성은 물에 대한 상대적인 친화도로 이해될 수 있다. The hydrophilic oxides and / or precursors are each selectively bonded to hydrophilic blocks having high affinity. Herein, it is understood that the "bonding" includes not only chemical bonding but also mixing, mixing, absorption, and agglomeration due to similar affinity. In addition, the hydrophilicity and the hydrophobicity can be understood as relative affinity for water.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 블록 공중합체는 소수성 블록과 친수성 블록을 포함하는 양친성 디블록 공중합체인 것이 좋다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 블록 공중합체는 poly(ethylene oxide-b-methyl methacrylate), poly(isoprene-b-ethylene oxide), poly(ethylene oxide-b-styrene)일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에티렌옥사이드-b-폴리스티렌 블록 공중합체(PEO-b-PS)이다. 상기 PEO-b-PS 블록공중합체는 공지된 atomic transfer radical polymerization으로 제조될 수 있다. In the practice of the present invention, the block copolymer is preferably an amphiphilic diblock copolymer comprising a hydrophobic block and a hydrophilic block. In a preferred embodiment of the present invention, the block copolymer may be poly (ethylene oxide-b-methyl methacrylate), poly (isoprene-b-ethylene oxide) Polystyrene block copolymer (PEO-b-PS). The PEO-b-PS block copolymer may be prepared by known atomic transfer radical polymerization.

본 발명에 있어서, 상기 실리카 산화물전구체는 이어지는 소성 과정에서 실리카 산화물이 될 수 있는 화합물을 사용할 수 있으며, 일 예로 테트라에틸오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate (TEOS))를 사용할 있다. In the present invention, the silica oxide precursor may be a compound capable of forming a silica oxide in a subsequent firing step. For example, tetraethyl orthosilicate (TEOS) may be used.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 나노 크기의 금속 친수성체들은 HCl 산성 수에서 양으로 하전된 상태를 이루며, PEO-b-PS/THF 용액과 혼합될 때, 금속(Ti 및 Nb) 친수성체들은 산성 조건하에서 Cl-이온과 수소 결합을 매개로 PEO 블록에 결합하게 된다. 용매의 증발에 의한 자가 조립 과정에서, 강하게 분리되는 PEO-b-PS에 의해서 PEO 매트릭스에 PS 블록 기둥들이 규칙적으로 배열되는 메조구조체가 형성된다. In the practice of the present invention, the nano-sized metal hydrophilic bodies are positively charged in the HCl acidic water, and when mixed with the PEO-b-PS / THF solution, the metal (Ti and Nb) Under the condition, it binds to the PEO block via Cl - ion and hydrogen bond. During the self-assembly process by evaporation of the solvent, the strongly separated PEO-b-PS forms a meso structure in which the PS block columns are regularly arranged in the PEO matrix.

본 발명의 소성 과정에서는 PS 블록의 기둥들이 제거되어 헥사고날 메조포어들이 규칙적으로 배열된 산화물 복합체들이 형성된다. 상기 실리카 산화물 전구체는 소성 공정에서 실리카 산화물, 일예로 SiO2로 변하게 되며, 소정 공정에서 열적 기계적 안정성을 제공하게 된다. 소성은 블록 공중합체들이 제거될 수 있도록 700 ℃ 이상, 바람직하게는 800 ℃이상에서 소성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 티타늄과 니오비듐이 결정화될 수 있도록 900 ℃이상의 온도에서 이루어질 수 있다. In the sintering process of the present invention, columns of the PS block are removed to form oxide complexes in which hexagonal mesopores are regularly arranged. The silica oxide precursor is converted to a silica oxide, such as SiO 2 , in the firing process, providing thermal and mechanical stability in a given process. The firing can be performed at a temperature of 700 ° C or higher, preferably 800 ° C or higher so that the block copolymers can be removed, more preferably at a temperature of 900 ° C or higher so that titanium and niobium can be crystallized.

본 발명에 있어서, 상기 900 ℃이상의 고온 소성에 의해서 제조되는 복합체는 TNO 결정에 SiO2 나노 입자들이 분포된 나노구조체를 이루며, 블록 공중합체가 제거되면서 메조포러스한 구조체를 이루게 된다. In the present invention, the composite prepared by calcining at a high temperature of 900 ° C. or higher forms a nanostructure in which SiO 2 nanoparticles are distributed in the TNO crystal, and the block copolymer is removed to form a mesoporous structure.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 소성에 의해서 제조되는 m-TNO-SiO2는 공극은 10~50 nm 사이, 바람직하게는 20~45 nm사이, 가장 바람직하게는 30~40 nm 사이일 수 있으며, 벽의 두께는 바람직하게는 10~20 nm, 가장 바람직하게는 15 nm 일 수 있다. In the practice of the present invention, the m-TNO-SiO2 produced by the calcination may have a pore size of between 10 and 50 nm, preferably between 20 and 45 nm, most preferably between 30 and 40 nm, May preferably be 10 to 20 nm, and most preferably 15 nm.

본 발명에 있어서, 상기 표면적을 증가시키고, 무정형의 SiO2 부분을 제거하여 수 나노미터 크기의 포어들을 형성함으로서, 높은 전극/전해질 계면 면적과 용이한 전해질의 투과가 가능하게 하기 위해서, 실리카 산화물을 제거하는 것이 바람직하다. In the present invention, in order to increase the surface area and to remove the amorphous SiO 2 portion to form pores having a size of several nanometers, it is necessary to remove the oxide of silica to enable easy permeation of the electrolyte / .

본 발명에 있어서, 상기 SiO2의 제거단계는 합성한 티타늄-니오비듐 산화물-실리카 복합체를 1 몰의 수산화 나트륨 (NaOH) 용액에 넣어 5시간 이상 교반한 후 물과 에탄올을 이용하여 씻어준다. 이 과정에서 SiO2는 NaOH 용액에 의해 녹아 제거된다. In the present invention, in the step of removing SiO 2, the synthesized titanium-niobium oxide-silica composite is put into 1 molar sodium hydroxide (NaOH) solution, stirred for 5 hours or longer, and washed with water and ethanol. In this process, SiO2 is dissolved and dissolved by NaOH solution.

본 발명은 일 측면에서, 메조포어를 가지며, 무정형의 SiO2 나노입자가 티나늄-니오비늄 산화물 결정체에 분산된 것을 특징으로 하는 산화물 복합체를 제공한다.In one aspect, the present invention provides an oxide composite having mesopores, wherein amorphous SiO2 nanoparticles are dispersed in a Ti-Ni-Oxide crystal.

본 발명에 있어서, 상기 TNO 결정과 SiO2 나노 입자로 이루어진 메조포러스 나노구조체(m-TNO-SiO2)에서 실리카 산화물의 함량은 1~30 중량%, 바람직하게는 5~20 중량%, 가장 바람직하게는 15 중량%일 수 있으며, 나머지는 TNO 복합체일 수 있다. 일예로 상기 m-TNO-SiO2 복합체는 Nb:Ti:Si의 원자비가 2:1:1일 수 있다. 상기 나노 구조체는 전극 재료로 사용할 수 있으며, SiO2를 제거하여 표면적을 증가시키고, 이온의 투과율을 높여 고성능의 전극 재료로 사용이 가능하다. In the present invention, the content of the silica oxide in the mesoporous nanostructure (m-TNO-SiO2) composed of the TNO crystal and the SiO2 nanoparticles is 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, 15% by weight, and the remainder may be a TNO complex. For example, the m-TNO-SiO2 composite may have an atomic ratio of Nb: Ti: Si of 2: 1: 1. The nanostructure can be used as an electrode material, and it can be used as a high-performance electrode material by increasing the surface area by removing SiO2 and increasing the ion permeability.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 잘 정열된 메조포어를 가지는 티타늄-니비듐 산화물 복합체를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a titanium-nidium oxide composite having a well-ordered mesopore.

본 발명에 있어서, 상기 산화물 복합체는 작은 나노 결정, 바람직하게는 1~20 nm, 보다 바람직하게는 평균 직경이 10~20 nm 인 나노 결정으로 이루어진 결정성 Nb2O7 구조체이며, 메조 포어 벽면에는 실리카 입자의 에칭에 의해서 형성된 나노 포어를 가질 수 있다. In the present invention, the oxide complex is a crystalline Nb 2 O 7 structure consisting of small nanocrystals, preferably 1 to 20 nm, more preferably nanocrystals having an average diameter of 10 to 20 nm, It may have a nanopore formed by etching silica particles.

본 발명은 또 다른 일 측면에서, 잘 정열된 수직한 메조포어를 가지는 결정성 나노 포러스 티타늄-니비듐 산화물 복합체를 포함하는 전극을 제공한다. In another aspect, the present invention provides an electrode comprising a crystalline nanoporous titanium-niobium oxide complex having a well-aligned vertical mesopore.

본 발명은 또 다른 일 측면에서, 잘 정열된 수직한 메조포어를 가지는 결정성 나노 포러스 티타늄-니오비듐 산화물 복합체를 포함하는 전극을 포함하는 2차 전지를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a secondary cell comprising an electrode comprising a crystalline nanoporous titanium-niobium oxide complex having a well-aligned vertical mesophore.

본 발명에서 의해서 작은 크기의 나노 결정으로 이루어진 티타늄-니오비늄 옥사이드가 제공되었다. 상기 티타늄-니오비늄 옥사이드는 메조포러스한 나노 구조를 가지는 리튬-니오비늄 옥사이드를 제공함으로서, 안정하고 전극 효율이 높은 전극을 제공한다. The present invention provides a titanium-niobium oxide consisting of nanocrystals of small size. The titanium-niobium oxide provides a lithium-niobium oxide having a mesoporous nanostructure, thereby providing a stable and electrode-efficient electrode.

도 1은 (a) 블록 공중합체를 이용한 일 단계 합성 방법, (b) 정렬된 메조포러스TiNb2O7 (m-TNO)의 합성 메카니즘의 개략이며, 또한, b-축을 따라서 TNO결정구조가 나타나있다.
도 2는 전자 현미경 이미지이다.(a,b) TEM 이미지, (a) TNO 및 (b) m-TNO-SiO2. (c,d,e,f) EELS 매핑 이미지, (d) Nb, (e) Ti, 및 (f) Si. (g,h) SEM 이미지, (g) m-TNO-SiO2, (h) m-TNO 실리카 에칭 후.
도 3은 (a) N2 물리흡착 isotherms 및 (b) BJH 공극 크기 분포 커브, m-TNO-SiO2 및 m-TNO. (c) SAXS 패턴 TNO (흑색선), m-TNO-SiO2 (적색선), 및 m-TNO (청색선)
도 4는 (a) 정전류 충방전 커브(초기 3 cycles) m-TNO 및 벌크-TNO 전극, 0.1 C rate conditions (= 38.7 mA g-1). (b) Cycle and rate performance plots , 및 (c) m-TNO 및 벌크-TNO 전극의 다양한 전류 밀도, 0.1에서 50C-rate의 범위에서 얻어지는 용량 유지율 (d) 다양한 TNO 전극들과 다른 티타늄- 및 니오비늄계 전극들의 용량 유지, 속도의 함수(electrospun-TiNb2O7,18 Ti2Nb10O29,19 mesoporous Li4Ti5O12-carbon,12 mesoporous TiO2-graphene,47 carbon-coated Li4Ti5O12,11 Cr-doped Li4Ti5O12,48 mesoporous TiO2(B),49 and TiO2 nanodisk45).
도 5는 사이클 성능 (a) m-TNO/Li 및 m-TNO-C/Li 전지, 10 C rate 및 (b) m-TNO/LiFePO4 cell (0.2 Cm-TNO x 5, 1 C x 50, 2 C x 100, 5 C x 500, 10 C x 1600 사이클, 1.0에서 2.55V 범위). 용량은 m-TNO mass를 기준으로 계산됨.
1 is a schematic diagram of a synthesis method of (a) a one-step synthesis method using a block copolymer, (b) an aligned mesoporous TiNb2O7 (m-TNO), and also shows a TNO crystal structure along the b-axis.
Figure 2 is an electron microscope image. (A, b) TEM image, (a) TNO and (b) m-TNO-SiO2. (c, d, e, f) EELS mapping image, (d) Nb, (e) Ti, and (f) Si. (g, h) SEM image, (g) m-TNO-SiO2, (h) m-TNO silica after etching.
Figure 3 shows (a) N2 physically adsorbed isotherms and (b) BJH pore size distribution curves, m-TNO-SiO2 and m-TNO. (c) SAXS pattern TNO (black line), m-TNO-SiO2 (red line), and m-TNO (blue line)
Figure 4 shows (a) constant current charge / discharge curves (initial 3 cycles) m-TNO and bulk-TNO electrodes at 0.1 C rate conditions (= 38.7 mA g -1 ). (b) Cycle and rate performance plots, and (c) Various current densities of m-TNO and bulk-TNO electrodes, capacity retention rates obtained in the range of 0.1 to 50 C-rate (d) In order to investigate the capacity maintenance and the function of the rate of ovoid-based electrodes (electrospun-TiNb2O7,18 Ti2Nb10O29,19 mesoporous Li4Ti5O12-carbon, 12 mesoporous TiO2-graphene, 47 carbon-coated Li4Ti5O12,11 Cr-doped Li4Ti5O12,48 mesoporous TiO2 and TiO2 nanodisk45).
Figure 5 shows the cycle performance (a) m-TNO / Li and m-TNO-C / Li cells, 10 C rate and (b) m-TNO / LiFePO4 cell (0.2 Cm- TNO x 5, C x 100, 5 C x 500, 10 C x 1600 cycles, 1.0 to 2.55 V). Capacity is calculated based on m-TNO mass.

이하, 실시예를 통해서, 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

m-m- TNOTNO 의 합성Synthesis of

4.5 mmol의 티타늄 아이스프로폭사이드 (Titanium isopopoxide)와 9 mmol의 니오비윰 에톡사이드 (niobium ethoxide)를 섞어준다. 혼합된 용액에 2 ml의 HCl 용액 (35wt% in H2O)을 천천히 넣어주어 투명한 용액을 만든다. 투명한 용액 1 ml를 0.3g의 PEO-b-PS가 녹아있는 4ml THF 용액에 투입한 후 교반한다. 이후 0.2g의 tetraethyl orthosilicate를 투입하고 2 시간 동안 교반한다. 이후 40도의 핫-플레이트에 올려진 petri dish위에 붓고 12 시간 동안 건조시킨다. 건조된 물질은 100도의 오븐에서 12 시간 동안 annealing과정을 거친 후 산소 분위기의 화로에서 900도 2시간 열처리를 진행한다 (온도 상승 속도: 1 도/분). 열처리 이후에 실리카를 제거하기 위해 1 M NaOH 용액에 넣고 5시간 이상 교반한 후 물과 에탄올을 이용해 씻어준다. 탄소 코팅을 위하여 0.2g의 TiNb2O7물질을 dopamine hydrochloride (0.15g)이 녹아있는 Tris-buffer (pH 8.5) 용액에 넣고 20시간 동안 교반한다. 교반 후 centrifugation을 이용하여 파우더를 얻고 물로 씻어준다. 마지막으로 700도 질소 분위기에서 열처리를 통해 탄화 과정을 거친다.
4.5 mmol of titanium isopopoxide and 9 mmol of niobium ethoxide are mixed. Add 2 ml of HCl solution (35 wt% in H2O) slowly to the mixed solution to make a clear solution. 1 ml of the transparent solution is added to 4 ml of THF solution containing 0.3 g of PEO-b-PS dissolved therein, followed by stirring. Then, 0.2 g of tetraethyl orthosilicate is added and stirred for 2 hours. It is then poured onto a petri dish placed on a 40 degree hot-plate and allowed to dry for 12 hours. The dried material is subjected to an annealing process in an oven at 100 ° C. for 12 hours, followed by a heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere furnace (temperature rising rate: 1 ° C./min). After the heat treatment, add 1 M NaOH solution to remove silica, stir for 5 hours or longer, and wash with water and ethanol. For carbon coating, 0.2 g of TiNb2O7 material is added to Tris-buffer (pH 8.5) solution containing 0.15 g of dopamine hydrochloride and stirred for 20 hours. After stirring, obtain powder using centrifugation and wash with water. Finally, the carbonization process is performed through heat treatment in a nitrogen atmosphere at 700 ° C.

m-m- TNOTNO 구조 분석 Structure analysis

TNO 샘플의 정렬된 메조포러스 구조들은 현미경을 통해서 확인하였다. 도 2에서 도시된 바와 같이, TEM이미지는 매우 잘 정렬된 헥사고날 메조포어를 보여준다. 이 구조는 900 ℃에서 열처리 이후에도 유지되었다(m-TNO-SIO2로 표시). m-TNO-SIO2의 EELS 이미지는 모든 금속 종을이 균일하게 벽면 내에 존재함을 보여주었으며(도 2c~f), 이러한 분포는 메조포러스 벽면이 TNO 결정과 SiO2입자로 이루어졌음을 보여준다(도 S2).Aligned mesoporous structures of the TNO samples were confirmed by microscopy. As shown in FIG. 2, TEM images show very well aligned hexagonal mesopores. This structure was maintained after the heat treatment at 900 ° C (expressed as m-TNO-SIO2). The EELS image of m-TNO-SIO2 showed that all metal species were uniformly present within the wall (Figs. 2c-f), and this distribution shows that the mesoporous wall was composed of TNO crystals and SiO2 particles ).

m-TNO-SiO2샘플들은 100 nm의 두께로 SISM 파어톰 XL로 절단되었다. 나노 미터 크기의 TNO 결정들과 무정형의 SiO2 가 나노벽면의 내부에 잘 분산되어 있기 때문에, 모든 금속종들이 맵핑 이미지에 오버랩되어 나타나다. SEM의 결과는 헥사고날 2D 메조포러스 구조를 보여주며(도 2g), 구조의 붕괴나 응집된 입자들의 형성은 관측되지 않았고, 이것은 TNO 나노 결정들이 PEO-b-PS 자가 응집에 의해서 결정된 제한된 공간안에서 발달되었음을 보여준다. m-TNO-SiO2의 포어 크기와 벽두께는 각각 35 nm와 10 nm로 관측되었다. SiO2는 LIBs에서 활성물질이 아님을 고려할 때, 존재하는 SiO2(~15 중량%)는 양극으로 사용되기 전에 제거되어야 한다. 덜규칙적인 2-D 헥사고날 배열이 SiO2의 에칭 후에 얻어졌을지라도, 다공성 매트릭스 내에서 수나노미터 크기의 TNO 나노입자들과 상호 연결된 구조는 잘 보존되었다. 이 공정은 표면적을 증가시키고, 무정형 SiO2 부분의 제거로부터 새로운 나노미터 크기의 포어가 생성되고, 이로 인해 높은 전극/전해질 계면 면적과 용이한 전해질 투과가 가능해지므로 유용하다. 에칭 전후의 EDX 스펙트럼이 도 S5에 나타나 있다. Nb:Ti:Si 의 원자비는 m-TNO-SiO2에서 2:1:1이었다. 무시할 수 있는 Si잔량은 대부분의 실리카가 산화물 형태로 나노벽면에 머무르며, 실리카가 에칭 공정에 의해서 완전히 제거되었음을 보여준다. The m-TNO-SiO2 samples were cut with a SISM Faratom XL at a thickness of 100 nm. Because nanometer sized TNO crystals and amorphous SiO2 are well dispersed inside the nanowall, all metal species appear overlapping in the mapping image. The results of the SEM show a hexagonal 2D mesoporous structure (Fig. 2g), no collapse of the structure or formation of agglomerated particles was observed, indicating that the TNO nanocrystals were in a limited space determined by PEO-b- It shows that it is developed. The pore size and wall thickness of m-TNO-SiO2 were observed at 35 nm and 10 nm, respectively. Considering that SiO2 is not an active material in LIBs, the existing SiO2 (~ 15% by weight) should be removed before it can be used as an anode. Although less regular 2-D hexagonal arrangements were obtained after SiO2 etching, structures interconnected with nanometer sized TNO nanoparticles in the porous matrix were well preserved. This process is useful because it increases the surface area and creates new nanometer sized pores from the removal of the amorphous SiO2 portion, which allows high electrode / electrolyte interfacial area and easy electrolyte permeation. The EDX spectrum before and after etching is shown in Fig. The atomic ratio of Nb: Ti: Si was 2: 1: 1 in m-TNO-SiO2. The negligible amount of Si shows that most of the silica remains on the nanowire in oxide form and the silica is completely removed by the etching process.

도 3a는 m-TNO-SiO2와 m-TNO의 질소 흡착 그래프를 나타낸다. 두 샘플은 0.9~0.95 P/Po에서 샤프한 캐필러리 응축 단계를 가지는 전형적인 형태의 IV-흡착 및 탈착 커브를 보여주며, 이것은 균일하고 큰 공극을 가리킨다. 실리카 제거후, m-TNOsms 74㎡g-1의 BET 표면적을 보여주었으며, 0.37㎤g- 1 의 공극부피를 나타내었으며, 이는 37㎡g-1의 BET 표면적과 0.20 ㎤g- 1 의 공극부피를 가지는 m-TNO-SiO2에 비해서 증가한 것이다. BJH에 의해서 측정된 m-TNO-SiO2의 포어크기는 33nm 이었으며, 이것은 도 3b의 현미경 결과와 일치한다. m-TNO의 포어 크기 분포는 약간의 나노크기 포어들을 가지는 40 nm 피크를 보여주는 이는 SiO2 입자들의 제거 결과이다. 이들 구조 분석은 도 3c에서 보여지는 TNO샘플의 SAXS 패턴에 의해서도 지지된다. TNO 및 mm-TNO-SiO2의 몇몇 스캐터링 피크는 넓은 범위에서 매우 규칙적인 헥사고날 메조포러스 구조를 가르킨다. d100의 값은 37.2에서 열처리 후 34.9로 변화하였으며, 열 수축에 기인한다. m-TNO의 SAXS 패턴은 SiO2의 제거 공정 후에도 2-D 헥사고날 정렬된 메조포러스 구조가 유지되고 있음을 보여준다. Figure 3A shows a nitrogen adsorption graph of m-TNO-SiO2 and m-TNO. Both samples show a typical form of IV-adsorption and desorption curves with sharp capillary condensation steps at 0.9 to 0.95 P / Po, indicating uniform and large voids. After removal of silica, it showed a BET surface area of m-TNOsms 74㎡g -1, 0.37㎤g - exhibited a void volume of 1, which BET surface area and ratio of 0.20 ㎤g 37㎡g -1 - a pore volume of 1 Is increased compared to m-TNO-SiO2. The pore size of m-TNO-SiO2 measured by BJH was 33 nm, which is consistent with the microscopic results of Figure 3b. The pore size distribution of m-TNO is the result of the removal of SiO2 particles showing a 40 nm peak with some nano-sized pores. These structural analyzes are also supported by the SAXS pattern of the TNO sample shown in Figure 3c. Some scattering peaks of TNO and mm-TNO-SiO2 indicate a very regular hexagonal mesoporous structure over a wide range. The value of d100 changed from 37.2 to 34.9 after heat treatment and is due to heat shrinkage. The SAXS pattern of m-TNO shows that the 2-D hexagonal aligned mesoporous structure is retained even after the SiO2 removal process.

파우더 XRD 패턴은 도 3d에서 도시된 바와 같이, 모노클리닉 TiNb2O7 (spaceThe powder XRD pattern, as shown in Figure 3d, is a monoclinic TiNb2O7 (space

group: C2/m, JCPDS#: 77-1374)와 부합함을 보여준다. 제한된 벽면에서 발달한 TNO 결정은 900 ℃의 소성에도 불구하고 브로드한 피크를 보여준다. 평균 입자크기는 15nm이며, 작은 나노 결정들은 빠른 리튬 삽입/추출을 용이하게 하기 때문에, 고성능이 가능하다. group: C2 / m, JCPDS #: 77-1374). The TNO crystals developed from the limited wall shows a broad peak despite the calcination at 900 ° C. The average particle size is 15 nm, and small nanocrystals facilitate fast lithium insertion / extraction, enabling high performance.

PEO-b-PS 블록 공중합체와 TEOS의 투입이 없는 Ti와 Nb 졸의 소성에 의해서 합성된 TNO는 샤프한 피크와 49 nm크기의 결정을 보여준다(nano-TNO로 명명). 이 결과는 블록 공중합체와 실리카원 양자가 나노크기 TNO 입자의 발달에 중요한 역할을 하는 것을 보여준다. 구조 분석은 작은 TNO나노결정(~15 nm)로 구성된 큰 포어들(~40 nm)를 가지는 규칙적인(orderd) 메노포어 구조의 성공적인 합성이 이루어졌음을 보여준다. 얻어진 구조는 Li이온과 전자의 빠른 확산에 이상적인 구조이다.TNO synthesized by firing of PEO-b-PS block copolymer and TE and Nb sol without TEOS shows sharp peak and crystal size of 49 nm (named as nano-TNO). These results show that block copolymers and silica sources play an important role in the development of nanoscale TNO particles. The structural analysis shows that successful synthesis of orderp menopore structures with large pores (~ 40 nm) consisting of small TNO nanocrystals (~ 15 nm) was achieved. The structure obtained is an ideal structure for rapid diffusion of Li ions and electrons.

전기화학적 성능Electrochemical performance

LIB로서 m-TNO의 전기 화학적 성능은 일련의 정전류식 충방전 테스트에 의해서 확인되었다(도 4). 도 4a는 1.0 에서 3.0 V의 포텐셜 범위에서 충전속도 0.1 C (= 38.7 mA g.1)의 조건에서 m-TNO/Li 와 벌크-TNO/Li 전지들의 방전(lithiation)과 충전(delithiation) 커브를 보여준다. 이 전압 범위는 전극을 SEI의 형성으로부터 보호한다. The electrochemical performance of m-TNO as LIB was confirmed by a series of constant current charge and discharge tests (Fig. 4). 4A shows the lithiation and delithiation curves of m-TNO / Li and bulk-TNO / Li cells at a charge rate of 0.1 C (= 38.7 mA g. 1) at a potential range of 1.0 to 3.0 V Show. This voltage range protects the electrodes from the formation of SEI.

m-TNO 전극의 고속 성능은 도 4b에 도시되었다. 0.1 에서 50 C 속도 하에서, 전극은 안정한 Li+ 삽입/추출 용량을 나타내었다. m-TNO 전극의 가역적인 용량은 289 에서 215로 감소하였다. 10 C에서 용량 값은 확실히 Li4Ti5O12 와 아나타제 TiO2 (175 와 168 mA h g.1)의 용량보다 우수하였다. 또한, 20 C 속도에서, 162 mA h g-1에 이르는 가역적인 용량값은 이전 연구들에서 얻어진 값(∼63 mA h g-1 at 20 C)보다 훨씬 크다. 50 C 속도에서도(= 19.35 A g-1), m-TNO 전극은 116 mAh g- 1 의 가역 용량을 보여주었다. 또한, m-TNO 전극은 다른 충전 속도에서도 안정한 사이클 성능을 보여주었다. 전류 밀도가 2C에 고정될 때, 가역 용량은 용량의 손실 없이 유지되었다. 모든 비교에서, m-TNO전극의 용량 수치는 벌크-TNO 전극을 능가한다.The high-speed performance of the m-TNO electrode is shown in Figure 4b. At a rate of 0.1 to 50 C, the electrode exhibited a stable Li + insertion / extraction capacity. The reversible capacity of the m-TNO electrode decreased from 289 to 215. The capacity values at 10 C were certainly better than those of Li4Ti5O12 and anatase TiO2 (175 and 168 mAh g.1). Also, at 20 C, the reversible capacity value of 162 mA hg -1 is much greater than the value obtained in previous studies (~ 63 mA hg -1 at 20 C). At 50 C (= 19.35 A g -1 ), the m-TNO electrode showed a reversible capacity of 116 mAh g - 1 . In addition, the m-TNO electrode showed stable cycle performance at different charge rates. When the current density was fixed at 2 C, the reversible capacity was maintained without loss of capacity. In all comparisons, the capacitance value of the m-TNO electrode exceeds that of the bulk-TNO electrode.

양극 용도에서, 어떤 전극의 장기 안정성은 매우 중요하며, 그래서 사이클 테스트가 m-TNO전극의 가역성을 평가하기 위해서 이루어졌다. 테스트는 10 사이클의 충방전 후에 이루어졌다. 도 5a에서 도시된 바와 같이, m-TNO/Li 전지의 용량은 약간 증가하였으며, 10 C의 속도로 단지 몇 사이클 후에 208 mA h g-1 에 도달하였다. m-TNO/Li 전지는 2000 사이클 후에도 초기의 48%에 해당하는 100 mA h g-1의 용량을 나타내었다. m-TNO전극의 모노클리닉 상은 사이클 (10c) 도중 변하지 않았다. In bipolar applications, the long-term stability of any electrode is very important, so cycle testing was done to evaluate the reversibility of the m-TNO electrode. The test was performed after 10 cycles of charging and discharging. As shown in FIG. 5A, the capacity of the m-TNO / Li cell slightly increased and reached 208 mA hg -1 after only a few cycles at a rate of 10 C. The m-TNO / Li cell showed a capacity of 100 mAhg -1 , corresponding to an initial 48% after 2000 cycles. The monoclinic phase of the m-TNO electrode did not change during cycle 10c.

m-TNO의 사이클 성능은 표면 개질 공정을 통해서 더 향상될 수 있다. 전형적으로 탄소층은 물질의 표면 안정성과 전기 전도성과 입자의 전기적 접촉을 향상시킨다. 코팅 탄소층의 적용은 폴리도파민으로의 코팅과 700 ℃에서의 탄소화로 이루어졌다(m-TNO-C). 추가된 탄소의 함량은 10 중량%이었으며, 예상대로, 사이클 안정성은 탄소 코팅 공정에 의해서 급격하게 상승되었다. m-TNO-C 전극은 10 C에서 235 mA h g- 1 의 최대 용량(m-TNO는 208 mA h g-1 )을 나타내었으며,2000 사이클 이후에 191 mA h g-1 을 나타내어 81%를 유지하였다.
The cycle performance of m-TNO can be further improved through the surface modification process. Typically, the carbon layer improves the surface stability of the material and the electrical contact of the particles with the electrical conductivity. The application of the coating carbon layer consisted of coating with polydodamine and carbonization at 700 ° C (m-TNO-C). The added carbon content was 10% by weight and, as expected, the cycle stability was rapidly increased by the carbon coating process. The m-TNO-C electrode showed a maximum capacity of 235 mA hg - 1 at 10 C (208 mA hg -1 for m-TNO), and 191 mA hg -1 after 2000 cycles, maintaining 81%.

Claims (19)

티타늄산화물-니오비늄산화물-실리카산화물로 이루어진 메조포러스 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 실리카 산화물을 제거하는 단계를 포함하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.
Preparing a mesoporous composite comprising titanium oxide-niobium oxide-silica oxide; And
And removing the silica oxide. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서, 상기 티타늄산화물-니오비늄산화물-실리카 산화물로 이루어진 메조포러스 복합체 제조 단계는
티타늄 산화물-니오비늄 산화물 복합체를 제조하는 제조 단계;
상기 산화물 복합체 및 실리카 산화물전구체에 대해서 상대적으로 큰 친화성을 가지는 블록을 포함하는 블록 공중합체 및 용매를 혼합하여 증발유도 자가조립하는 조립 단계; 및
상기 자가 조립된 조립체를 고온에서 소성하여 블록 공중합체를 제거하여 규칙적인 메조포러스 기공을 형성하는 소성 단계
를 포함하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the step of preparing the mesoporous composite comprising the titanium oxide-niobium oxide-silica oxide comprises
A titanium oxide-niobium oxide complex;
An assembling step of assembling the evaporation inducer by mixing a block copolymer including a block having a relatively high affinity for the oxide complex and the silica oxide precursor and a solvent; And
The self-assembled assembly is fired at a high temperature to remove block copolymers to form regular mesoporous pores
&Lt; / RTI &gt; wherein the method comprises the steps of: preparing a mesoporous titanium-niobium oxide composite.
제2항에 있어서, 상기 제조 단계에서 티타늄 산화물-니오비늄 산화물 복합체는 티타늄 알콕사이드 화합물과 니오비늄 알콕사이드 화합물로 이루어진 전구체 혼합물의 가수 분해, 축합 반응, 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.The titanium oxide-niobium oxide composite according to claim 2, wherein the titanium oxide-niobium oxide composite is prepared by hydrolysis, condensation reaction, or a combination thereof of a precursor mixture composed of a titanium alkoxide compound and a niobium alkoxide compound, - Method for preparing niobium oxide complexes. 제3항에 있어서, 상기 알콕사이드 화합물로 이루어진 전구체 혼합물의 반응은 강산 조건하에 이루어지는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.4. The method of claim 3, wherein the reaction of the precursor mixture comprising the alkoxide compound is carried out under strong acid conditions. 제4항에 있어서, 상기 알콕사이드 화합물로 이루어진 전구체 혼합물의 반응은 HCl을 사용하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.5. The method of claim 4, wherein the reaction of the precursor mixture comprising the alkoxide compound is performed using HCl. 제2항에 있어서, 상기 티타늄 산화물-니오비늄 산화물 복합체는 친수성 졸인 것을 특징으로 하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.3. The method of claim 2, wherein the titanium oxide-niobium oxide composite is a hydrophilic sol. 제2항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 친수성 블록-b-소수성 블록으로 이루어진 양친성 블록 공중합체인 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.3. The method of claim 2, wherein the block copolymer is an amphiphilic block copolymer consisting of a hydrophilic block-b-hydrophobic block. 제7항에 있어서, 상기 양친성 블록 공중합체는 PEO-b-PS 블록 공중합체인 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein the amphiphilic block copolymer is a PEO-b-PS block copolymer. 제2항에 있어서, 900 ℃ 이상에서 소성하여 블록 공중합체를 제거하는 메조메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.The method for producing a meso mesoporous titanium-niobium oxide composite according to claim 2, wherein the block copolymer is removed by calcining at 900 ° C or higher. 제1항에 있어서, 용출에 의해 실리카 산화물을 제거하는 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein the silica oxide is removed by elution. 제1항에 있어서, 메조포러스 공극은 10~50 nm 사이의 직경을 가지는 수직 메조포어인 메조포러스 티타늄-니오비늄 산화물 복합체 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein the mesoporous void is a vertical mesopore having a diameter between 10 and 50 nm. 티나늄-니오비늄 산화물 결정과 무정형의 SiO2 실리카 나노 입자로 이루어지며, 규칙적으로 정열된 메조포어를 가지는 것을 특징으로 하는 산화물 복합체.TiO2-niobium oxide crystals and amorphous SiO2 silica nanoparticles and having regularly ordered mesopores. 제12항에 있어서, 상기 실리카 나노입자의 함량은 1~30 중량%인 것을 특징으로 하는 산화물 복합체.13. The oxide composite according to claim 12, wherein the content of the silica nanoparticles is 1 to 30% by weight. 규칙적으로 정열된 메조포어를 가지는 결정성 티타늄-니오비듐 산화물로 이루어지며, 상기 메조포어의 벽면에 나노 포어를 가지는 전극용 복합체.A composite for an electrode comprising crystalline titanium-niobium oxide having regularly arranged mesopores and having nanopores on the wall surface of the mesopore. 제14항에 있어서, 상기 메조 포어는 10~50 nm 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 전극용 복합체.15. The electrode composite according to claim 14, wherein the mesopore has a diameter of 10 to 50 nm. 삭제delete 제14항에 있어서, 상기 티타늄-니오비늄의 결정은 1~20 nm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 전극용 복합체. 15. The electrode composite according to claim 14, wherein the titanium-niobium crystal has a diameter of 1 to 20 nm. 규칙적으로 정열된 메조포어를 가지며, 상기 메조포어의 벽면에는 나노 포어를 가지는 결정성 티타늄-니오비늄 산화물을 포함하는 리튬 전지용 전극.An electrode for a lithium battery comprising a crystalline titanium-niobium oxide having regularly arranged mesopores and nanopores on the wall surface of the mesopores. 제18항에 있어서, 상기 전극은 탄소로 코팅된 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 전극.




The electrode for a lithium battery according to claim 18, wherein the electrode is coated with carbon.




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