KR101808594B1 - 리튬 이온 배터리용 전극 파우더 및 전극 플레이트 - Google Patents

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Abstract

리튬 이온 배터리용 전극 파우더 및 전극 플레이트가 제공된다. 전극 파우더는 코어 및 나노-코팅층을 포함한다. 코어는 리튬 화합물을 함유한다. 나노-코팅층은 코어의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트들로 구성된다.

Description

리튬 이온 배터리용 전극 파우더 및 전극 플레이트{ELECTRODE POWDER AND ELECTRODE PLATE FOR LITHIUM ION BATTERY}
관련 출원의 상호-참조
본 출원은 2012년 11월 26일자로 출원된 대만 출원 제101144161호에 대한 우선권 이익을 주장한다. 전술한 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로써 통합되며, 본 상세한 설명의 일부를 이룬다.
기술분야
본 발명은 리튬 이온 배터리용 전극 파우더 및 전극 플레이트에 관한 것이다.
리튬 이온 배터리의 현재의 기술적 경향은 고-용량(high-capacity) 및 고-파워(high-power) 리튬 이온 배터리를 개발하는 것이며, 따라서 고온의 환경에서의 그들의 성능 및 안정성이 중요한 문제이다. 리튬 이온 배터리의 수명은 리튬 이온 배터리의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode) 재료들의 안정성과 상당히 관계가 있다. 리튬 이온 배터리 내부에서, 전해질 용액(electrolyte solution)은 전극 재료의 표면과 직접적으로 접촉하며, 화학 반응은, 부산물(byproduct)을 생성하고 임피던스를 증가시키며, 동시에 전극 재료의 산소 이온들 및 금속을 용해하는, 충전-방전(charge-discharge) 동안 이들 사이에서 일어난다. 따라서, 전극 재료의 성분(composition) 및 구조가 변화된다. 고온(45℃ 이상에서)에서 배터리를 사용할 때, 또는 고 파워로 전기(electricity)를 생성하는 배터리에 기인하는 열의 폭주(heat runaway) 때문에, 이러한 현상이 특히 두드러진다. 이러한 현상으로부터 배터리의 성능이 급격히 감소한다.
이러한 현상에 대한 공지된 하나의 해법은, 전극 재료의 금속 이온들의 용해를 감소시키기 위하여, 전극의 활성(active) 재료의 표면 상에 고농도 금속 이온들의 층(layer)을 코팅하는 것이다. 또한, 고온에서의 충전-방전 동안 활성 금속의 안정성을 개선하고, 그럼으로써 배터리의 전기적인 특성들의 감소를 느리게 하기 위하여, 보호층(protective layer)이 전극의 활성 재료의 표면에 부가된다. 그러나, 보호층은, 전극의 활성 재료와 전해질 용액 사이의 전자 전달 및 이온 전달에 악영향을 줄 수 있으며, 그에 따라 충전-방전 효율을 감소시킬 수 있다.
예시적인 실시예들 중 하나의 실시예는 리튬 이온 배터리용 전극 파우더(electrode powder)를 포함한다. 전극 파우더는 코어(core) 및 나노-코팅층(nano-coating layer)을 포함한다. 코어는 리튬 화합물(lithium compound)을 함유(contain)한다. 나노-코팅층은 코어의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트(nanosheet)들로 구성된다.
예시적인 실시예들 중 다른 실시예는 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트(electrode plate)를 포함한다. 전극 플레이트는 전기의 리튬 이온 배터리용 전극 파우더로 만들어진다.
예시적인 실시예들 중 또 다른 실시예는 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트를 포함한다. 전극 플레이트는 전극 플레이트 및 나노-코팅층을 포함한다. 나노-코팅층은 전극 플레이트의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트들로 구성된다.
본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여, 도면들이 첨부된 몇몇 예시적인 실시예들이 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
첨부된 도면들은 보다 양호한 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 이룬다. 도면들은 예시적인 실시예들을 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들에 대한 설명을 제공한다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 리튬 이온 배터리용 전극 파우더를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 부분적으로 확대된 사시도이다.
도 1c 및 도 1d는 예시적인 제 1 실시예들에 있어 리튬 이온 배터리용 전극 파우더들의 2개의 예들의 개략적인 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 리튬 이온 배터리용 전극 파우더를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 실험을 통한 리튬 이온 배터리용 전극 파우더의 SEM 이미지들이다.
도 4a는 실험을 통한 리튬 이온 배터리용 전극 파우더의 TEM 이미지이다.
도 4b는 도 4a의 나노시트의 EDX의 분석 결과이다.
도 5는 실험예 1과 비교예 1의 DSC 결과이다.
도 6은 실험예 2와 비교예 2의 비가역적(irreversible) 용량의 시험 결과이다.
도 7은 실험예 3과 비교예 3의 AC 임피던스의 시험 결과이다.
도 8은 실험예 4, 비교예 4-1, 및 비교예 4-2의 배터리 사이클 수명(cycle life)의 시험 결과이다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 리튬 이온 배터리용 전극 파우더를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 예시적인 제 1 실시예에 있어, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더(100)는 코어(core)(102) 및 나노-코팅층(nano-coating layer)(104)을 포함한다. 코어(102)는, 적절한 조건 하에서 리튬 이온들과 결합하거나 또는 리튬 이온들을 방출(release)하는 리튬계 금속 산화물(lithiated metal oxide)과 같은 화합물을 포함할 수 있으며, 특정 예들에서 리튬계 금속 산화물은 LiNi0 .5Co0 .5O2 또는 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 나노-코팅층(104)은 코어(102)의 표면(103) 상에 배치되며, 여기에서 나노-코팅층(104)은 복수의 나노시트(nanosheet)들(106)로 구성된다.
이러한 예시적인 실시예에 있어, 나노시트(106)의 재료(material)는 하이드러스 금속 산화물(hydrous metal oxide)과 같은 금속 화합물을 포함한다. 예를 들어, 하이드러스 금속 산화물은 Al, Zn, Sn, Si, Mg, V, Zr, Ti, Ni, 및 이들의 조합들로부터 선택된 금속 원소를 함유한다. 버퍼 존(buffer zone)이 보호 기능을 갖는 나노-코팅층(104)의 표면(103) 상에 형성되지만, 표면(103)을 완전히 커버(cover)하지는 않는다. 나노시트들(106)은 덜 활성적이며, 전해질과 쉽게 반응하지 않는다. 나노시트들(106)에 의해 유발되는 입체 장해 효과(steric hindrance effect)는 특정 디그리(degree)에서 전해질 용액과 코어(102)의 접촉을 방지하며, 그에 따라 코어(102)가 보호되고, 부작용들의 발생이 지연된다. 버퍼 존이 표면(103)을 완전하게 커버하지 않기 때문에, 충전-방전 동안 코어(102)가 팽창하거나 또는 수축하는 경우에도 나노-코팅층(104)은 코어(102)로부터 쓰러질(collapse) 수 있다. 또한, 코어(102)가 보호되는 경우, 리튬 이온 배터리의 전기적인 성능(electrical performance)은 코어(102)와 전해질 용액의 완전한 분리(separation)에 의해 악영향을 받지 않는다.
도 1b는 도 1a의 부분적으로 확대된 사시도이다. 도 1b를 참조하면, 이러한 사양(specification)에 있어, "나노시트들" 각각은 3차원 구조이며, 하나의 치수(dimension)의 크기는 다른 2개의 치수들의 크기들에 비해 매우 작다. 예를 들어, 각 나노시트(106)의 두께 방향의 크기는 다른 2개의 치수들의 크기보다 매우 작다. 일 실시예에 있어, 나노시트(106)의 두께(t)는 100 nm 미만일 수 있다. 다른 실시예에 있어, 나노시트(106)의 두께(t)는 20 nm 미만일 수 있다. 일 실시예에 있어, 나노시트(106)의 두께(t)는 5 nm보다 클 수 있다. 또한, 두께 방향에 수직하는 2개의 치수들의 크기들은 각기 100 nm보다 크거나, 또는 다른 실시예에 있어 1 μm보다 클 수 있다.
나노시트(106)는 플레이키 표면(flaky surface)(A)을 갖는다. 일 실시예에 있어, 플레이키 표면(A)의 면적은 1 μm2 미만이다. 다른 실시예에 있어, 플레이키 표면(A)의 면적은 400 nm2보다 크다. 도 1b 및 도 1c에서 플레이키 표면(A)이 일반적인 평면(standard plane)인 것으로서 예시되었으나, 플레이키 표면(A)이 반드시 편평한 평면일 필요는 없으며, 불규칙하게 구부러진 평면일 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
도 1b를 참조하면, 일 실시예에 있어, 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 끼인각(included angle)은 0도에서 180도 사이이다. 본 발명에 있어, 표면과 다른 표면 사이의 끼인각은 2개의 표면들의 법선 벡터들(normal vectors) 사이의 끼인각을 지칭한다. 예를 들어, "플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 끼인각"은 플레이키 표면(A)의 법선 벡터(a)와 표면(103)의 법선 벡터(b) 사이의 끼인각(θ)을 지칭한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 실시예에 있어, 각 나노시트(106)의 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 끼인각들이 상이하다. 다시 말해서, 전체적으로, 나노시트(106)는 표면(103) 상에 랜덤하게 배치된다. 그러나, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 있어, 나노시트(106)는 또한 각각의 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 동일한 끼인각들을 가지고 표면(103) 상에 규칙적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1c의 구현예에 있어, 나노시트(106)는 각각의 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 90도의 끼인각을 갖고 표면(103) 상에 규칙적으로 배치된다. 도 1d의 구현예에 있어, 나노시트(106)는 각각의 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 0도의 끼인각을 갖고 표면(103) 상에 규칙적으로 배치된다.
표면(103)이 일반적으로 굽은 평면이므로, 플레이키 표면(A)과 표면(103) 사이의 끼인각이 매우 작은 경우, 또는 (도 1d에 도시된 바와 같은) 구현예에 있어 끼인각이 0도인 경우에도, 플레이키 표면(A)은 여전히 표면(103)을 완전하게 커버하지는 않는다. 다시 말해서, 상기 구현예에 있어서도, 나노-코팅층(104)은 여전히 "전기적인 성능을 손상시키지 않으면서 코어(102)를 보호하는" 효과를 갖는다.
"플레이키 표면과 코어의 표면 사이의 끼인각"과 관련된 설명들이 본 발명의 개념들을 당업자에게 간결하게 전달하기 위하여 실시예들에 있어 플레이키 표면들의 가능한 배치들(dispositions)을 간략하게 설명한다는 것을 주목해야 한다. 설명 방법이 너무 제한적이고 순수하게 수학적인 관점으로 간주되어서는 안된다. 예를 들어, 나노시트(106)의 플레이키 표면이 완전하게 편평한 평면일 필요가 없다는 것이 언급되었다. 또한, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더(100)의 코어(102)는 도 1a, 도 1c, 또는 도 1d에 예시된 바와 같이 구형일 필요는 없으나, 다양한 디그리의 캐비티(cavity)들을 갖는 표면을 가질 수 있다. 코어(102)의 표면(103)이 매끄러운 굽은 평면이 아닌 경우, 표면(103)이 고유 법선 벡터를 정의(define)하는 것이 불가능할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전극 파우더 상에 전술한 바와 유사한 형태(morphology)를 갖는 나노시트들을 구비한 임의의 리튬 이온 배터리는 본 발명의 범위에 의해 포괄된다.
또한, 도 1a 내지 도 1d에서 서로 독립적이고 분리된 구조들로서의 나노시트들(106)의 예시들은 단면도들을 이용하여 본 발명의 개념들을 제공하기 위하여 단순화되었다. 실질적으로, 나노시트들(106)은 얽히고(interwined), 오버랩되거나, 또는 적층(stack)될 수 있으며, 얽히고, 오버랩하며, 적층된 각 나노시트(106)의 표면(103) 상의 크기, 방향 및 배치는 이전의 설명에 의해 여전히 정의될 수 있다. 설명은 또한 도 2를 참조하여 기술되는 예시적인 제 2 실시예에 적용가능하다. 나노시트들(106)의 실시예의 상세한 내용들이 <실험> 섹션의 전자 현미경 이미지들 내에서 묘사된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 리튬 이온 배터리용 전극 파우더를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트(200)는 전극 플레이트(202) 및 나노-코팅층(204)을 포함한다. 나노-코팅층(204)은 전극 플레이트(202)의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트들(206)로 구성된다.
전극 플레이트(202)는, 예를 들어, 슬러리(slurry)를 형성하기 위하여 리튬 이온 배터리용 전극 파우더를 도전재(conductive agent) 및 결합제(binder)와 혼합함으로써 준비된다. 슬러리는, 알루미늄 호일 또는 구리 호일과 같은 금속 호일 상에 코팅되며, 그 뒤 건조된다. 특히, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더는 활성 재료를 함유할 수 있고, 또한 예시적인 제 1 실시예에서 설명된 나노-코팅층을 갖는 리튬 이온 배터리용 전극 파우더일 수 있다. 전극 플레이트(202) 상의 각 나노시트(206)는 다르게 특정되지 않는 한 예시적인 제 1 실시예의 형태와 동일한 형태를 가질 수 있다.
<실험>
본 발명의 특성들 및 효과들을 더 설명하기 위하여 다음에서 실험예가 열거된다. 그러나, 본 발명이 다음의 실험예에 한정되지는 않는다.
리튬 이온 배터리용 전극 파우더는 다음의 단계들을 통해 준비된다:
1. 알루미늄 이온의 전구체(precursor)(알루미늄 아이소프로포사이드(aluminum isopropoxide), 나노-코팅층의 전구체)가 100 ml 내지 150 ml의 수용액에 용해되며, 그 뒤 백색의 탁한 균질의 용액이 형성될 때까지 10분 동안 저어진다.
2. 전극 파우더(Mg-도핑된 LiNixCoyMn1 -x- yO2)가 단계 1에서 준비된 용액 내로 천천히 부어지며, 용액에 고르게 혼합될 때까지 저어진다.
3. 용액은 알루미늄 이온의 전구체와 전극 파우더를 고르게 혼합하기 위하여 실온에서 일정한 속도로 3시간 내지 6시간 동안 저어진다.
4. 단계 3에서 준비된 용액은 반응되지 않은 불순물들을 제거하기 위하여 적절한 투과성(porosity)을 갖는 여과지(filter paper)를 이용하여 필터링되며, 진흙-같은(mud-like) 캐소드 재료가 여과지로부터 수집된다.
5. 단계 4에서 수집된 재료는 50℃ 내지 100℃에서 오븐에 넣어지며 10분 동안 구워지고, 그 뒤 흑-회색(balck-grey)의 파우더가 수집된다.
6. 단계 5에서 수집된 파우더는 고온의 노(furnace)에 넣어지고, 200℃ 내지 900℃에서 2시간 내지 5시간 동안 소결(sinter)되며, 표면 상에 형성된 나노-코팅층을 갖는 전극 파우더가 얻어진다.
단계 6에서 준비된 리튬 이온 배터리용 전극 파우더의 성분 및 형태는 분석 장비들(즉, SEM, TEM, 및 EDX)을 이용하여 식별된다. 그 뒤, 버튼형 전지(button cell)가 형성되며, 시차 주사 열량측정(differential scanning calorimetry), 비가역 용량, AC 임피던스 및 사이클 수명 시험이 수행된다. 결과들은 다음과 같다.
SEM
도 3a 및 도 3b는 리튬 이온 배터리용 전극 파우더의 SEM 이미지들이다. SEM 이미지들은 코팅된 전극 파우더의 표면이 금속 산화물 나노시트들에 의해 커버되는 것을 도시한다. 상이한 배율에서, 모든 전극 파우더 상에서 효과가 균일하고 광범위하게 나타난다는 것을 확인할 수 있다.
TEM & EDX
도 4a는 금속 산화물 나노시트들로 코팅된 전극 파우더 표면의 TEM 이미지이다. 불규칙한 표면 형태는 SEM 이미지에 도시된 3차원 조각들에 대응한다. 나노시트들은 무정형(amorphous)이다. TEM 이미지에서, 나노시트들 및 코어의 명암(contrast)은 상당히 밝으며, 이는 성분들이 다른 상이한 전자 투과도(electron transmittance)로부터 획득될 수 있다. 도 4a의 TEM 이미지의 금속 산화물 나노시트들의 성분은 EDX로 분석되며, 그 결과가 도 4b에서 제공된다. 도 4b는 나노시트들 내의 알루미늄 함량이 매우 높다는 것을 나타내며, 나노시트들의 재료가 사실 알루미늄 산화물이고 나노시트들이 전극 파우더의 표면에 성공적으로 접착되었다는 것을 증명한다. 또한, 합성 환경이 물이기 때문에, 합성 방법에 의해 준비된 금속 산화물이 수화된(hydrated) 상태에 있다는 것이 논리적으로 추정된다. EDX 결과에서 관찰되는 탄소 및 구리 신호들은 샘플을 고정하기 위하여 사용된 구리 메시(copper mesh)(탄소 필름을 함유한)로부터 기인한다.
시차 주사 열량측정(Differential Scanning Calorimetry, DSC)
이상의 방법(실험예 1)에 의해 준비된 리튬 이온 배터리용 전극 파우더가 시차 주사 열량측정을 이용하여 시험된다. 동시에, 표면이 코팅되지 않은 리튬 이온 배터리용 전극 파우더가 비교예 1로서 사용되며, 동일하게 시험된다. 그 결과가 도 5에 나타나 있다. 도면은, 표면이 코팅되지 않은 리튬 이온 배터리용 전극 파우더의 발열성 피크(exothermic peak)가 296.5℃이며, 나노-코팅층 및 개선된 열적 안정성을 갖는 리튬 이온 배터리용 전극 파우더가 301.5℃의 지연된 발열성 피크를 갖는다는 것을 나타낸다.
비가역적 용량(Irreversible Capacity)
이상에서 설명된 방법을 이용해 준비된 리튬 이온 배터리용 전극 파우더가 동전형 전지(coin cell)로 만들어지며, 비가역적 용량 시험이 수행된다(실험예 2). 그 결과는 표면 처리를 하지 않은 전극 파우더를 갖는 동전형 전지(비교예 2)와 비교된다. 플레이키 금속 산화물이 희망되는 보호 효과를 갖는지 여부를 관찰하기 위하여, 2번의 충전-방전 사이클들이 0.2 C의 레이트(rate)로 수행된다. 그 결과가 도 6에 나타나 있다. 도 6에 따르면, 표면 처리를 하지 않은 전극 파우더를 함유하는 리튬 이온 배터리는 24 mAh/g의 비가역적 용량을 가지며, 나노-코팅층을 갖는 전극 파우더를 함유한 리튬 이온 배터리는 19 mAh/g의 비가역적 용량을 갖는다.
결과들은 나노-코팅층이 파우더 재료와 전해질 용액 사이의 접촉을 성공적으로 방지한다는 것을 보여주며, 이는 화학적 반응들로부터의 부산물들을 감소시키며, 따라서 비가역적인 용량을 더 낮춘다. 이는 또한, 코팅되지 않은 표면을 갖는 전극 파우더를 함유하는 리튬 이온 배터리와 동일한 개시 용량(starting capacity)을 가지면서, 나노-코팅층이 표면의 전자 전달 및 이온 전달에 악영향을 주지 않는다는 것을 보여준다.
AC 임피던스 시험(AC Impedance Test)
이상에서 설명된 방법으로 준비된 리튬 이온 배터리용 전극 파우더는 임피던스 측정을 위하여 반쪽 전지(half cell)(즉, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더가 애노드 재료로서 사용되며, 순수한 리튬 금속을 함유하는 캐소드와 함께 충전-방전 시스템을 구성한다)(실험예 3)로 만들어지며, 표면 처리를 거치지 않은 전극 파우더를 함유하는 반쪽-전지(비교예 3)와 비교된다. 그 결과가 도 7에 제공된다. 도 7은 나노-코팅층이 배터리를 저해(impede)하지 않으며, 임피던스는 대략 7 Ω인 나노-코팅층이 없는 전극 파우더를 갖는 배터리의 임피던스와 동일하다는 것을 보여준다. 결과는 개시 정전용량(capacitance)을 손실하지 않는 효과에 대응한다.
고온(55℃)에서의 100회의 충전-방전 사이클 후, 표면 처리를 갖는 전극 파우더를 갖는 배터리는 여전히 7 Ω의 임피던스를 유지하지만, 나노-코팅층의 보호가 없는 전극 파우더를 갖는 배터리의 임피던스는 22 Ω에 도달하며, 이는 나노-코팅층이 고온 환경에서 효과적으로 활성 재료와 전해질 용액 사이의 반응을 억제했다는 것을 보여주고, 이는 패시베이션들(passivations)을 감소시킨다.
사이클 수명 시험(Cycle Life Test)
배터리 시스템의 동일한 조건들 하에서, 55℃의 고온 환경에서 0.5 C의 충전 레이트/1 C의 방전 레이트로 다음의 3개의 리튬 이온 배터리들의 사이클 수명이 시험되고 비교된다: 표면 코팅층이 없는 전극 파우더(비교예 4-1), 활성 재료를 완전히 커버하는 표면 코팅층을 갖는 전극 파우더(비교예 4-2), 및 나노시트들로 구성되는 나노-코팅층을 갖는 전극 파우더(실험예 4). 그 결과가 도 8에 나타난다. 도 8에 도시된 바와 같이, 실험예 4의 배터리는 295회의 충전-방전 사이클 후 여전히 80%의 유효 용량을 가지지만, 반면 비교예 4-1은 단지 110회의 충전-방전 사이클 후 고장난다(fail). 비교예 4-2의 배터리는 더 양호한 사이클 수명을 가지지만, 조금 연장될 뿐이다. 결과들은 재료들 및 배터리 특성들의 시험에 대응한다. 실험예 4의 나노-코팅층은 재료의 구조적 안정성 및 열적 안정성을 개선할 수 있으며, 표면 상의 화학적 반응들의 개연성을 감소시키고, 따라서 배터리 수명을 상당히 증가시킨다.
요컨대, 본 발명의 예시적인 실시예들에 개시된 나노-코팅층은 전극의 활성 재료의 표면 상에 코팅될 수 있으며, 활성 재료와 전해질 용액 사이의 반응을 입체 장해 효과(steric hindrance effect)를 이용하여 지연시킨다. 종래의 전극 재료의 코팅층과 비교하면, 나노시트는 활성 재료의 표면을 완전히 커버하지는 않고, 리튬 이온 배터리의 전기적인 특성들에 덜 영향을 준다. 또한, 나노시트들이 활성 재료의 표면을 완전히 커버하지 않음에 기인하여, 활성 재료가 충전-방전 동안 팽창하고 수축할 때, 나노-코팅층은 활성 재료로부터 쉽게 떨어지지 않는다. 따라서, 나노시트들의 형성은 전극의 활성 재료의 물리적 안정성 및 화학적 안정성을 증가시킨다.
본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고 개시된 실시예들의 구조에 대한 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 전술한 관점에서, 본 발명은 이러한 발명의 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도되며, 이들은 다음의 청구항들 및 그들의 등가물들의 범위 내에 속한다.

Claims (19)

  1. 리튬 화합물(compound)을 포함하는 코어(core); 및
    상기 코어의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트(nanosheet)들로 구성되는 나노-코팅층(nano-coating layer)을 포함하며,
    상기 나노시트는 두께, 폭 및 길이를 갖는 3차원 구조이고, 상기 두께 대 상기 길이의 비율이 0.1 미만이며, 상기 두께 대 상기 폭의 비율이 0.1 미만이고,
    상기 코어는 마이크로미터 구조인, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각의 두께는 100 nm 미만인, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 플레이키(flaky) 표면을 가지며,
    상기 플레이키 표면과 상기 코어의 상기 표면 사이의 끼인각(included angle)은 0도 내지 180도 사이인, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 플레이키 표면의 면적은 1 μm2 미만인, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 각각의 상기 플레이키 표면과 상기 코어의 상기 표면 사이의 동일한 끼인각을 가지고 상기 코어의 상기 표면 상에 규칙적으로 배치되는, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 각각의 상기 플레이키 표면과 상기 코어의 상기 표면 사이의 상이한 끼인각을 가지고 상기 코어의 상기 표면 상에 불규칙적으로 배치되는, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노시트의 재료(material)는 금속 화합물을 포함하는, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 금속 화합물은 하이드러스 금속 산화물(hydrous metal oxide)을 포함하는, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 금속 화합물은 Al, Zn, Sn, Si, Mg, V, Zr, Ti, Ni, 및 이들의 조합들로부터 선택된 금속 원소를 함유(contain)하는, 리튬 이온 배터리용 전극 파우더.
  10. 청구항 1에 따른 리튬 이온 배터리용 전극 파우더로 만들어지는 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  11. 전극 플레이트; 및
    상기 전극 플레이트의 표면 상에 배치되며, 복수의 나노시트들로 구성되는 나노-코팅층을 포함하고,
    상기 나노시트는 두께, 폭 및 길이를 갖는 3차원 구조이고, 상기 두께 대 상기 길이의 비율이 0.1 미만이며, 상기 두께 대 상기 폭의 비율이 0.1 미만이고,
    상기 복수의 나노시트들은 금속 산화물인, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각의 두께는 100 nm 미만인, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 플레이키(flaky) 표면을 가지며,
    상기 플레이키 표면과 상기 전극 플레이트의 상기 표면 사이의 끼인각(included angle)은 0도 내지 180도 사이인, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 플레이키 표면의 면적은 1 μm2 미만인, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 각각의 상기 플레이키 표면과 상기 전극 플레이트의 상기 표면 사이의 동일한 끼인각을 가지고 상기 전극 플레이트의 상기 표면 상에 규칙적으로 배치되는, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 나노시트들 각각은 각각의 상기 플레이키 표면과 상기 전극 플레이트의 상기 표면 사이의 상이한 끼인각을 가지고 상기 전극 플레이트의 상기 표면 상에 불규칙적으로 배치되는, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 나노시트의 재료는 금속 화합물을 포함하는, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 금속 화합물은 하이드러스 금속 산화물을 포함하는, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 금속 화합물은 Al, Zn, Sn, Si, Mg, V, Zr, Ti, Ni, 및 이들의 조합들로부터 선택된 금속 원소를 함유하는, 리튬 이온 배터리용 전극 플레이트.
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E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2015101002004; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20150410

Effective date: 20170929

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant