KR101878336B1 - Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries - Google Patents

Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries Download PDF

Info

Publication number
KR101878336B1
KR101878336B1 KR1020160032125A KR20160032125A KR101878336B1 KR 101878336 B1 KR101878336 B1 KR 101878336B1 KR 1020160032125 A KR1020160032125 A KR 1020160032125A KR 20160032125 A KR20160032125 A KR 20160032125A KR 101878336 B1 KR101878336 B1 KR 101878336B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
mixture
manufacturing
biochemical
dna
Prior art date
Application number
KR1020160032125A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170108361A (en
Inventor
이상영
유종태
최근호
조석규
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020160032125A priority Critical patent/KR101878336B1/en
Publication of KR20170108361A publication Critical patent/KR20170108361A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101878336B1 publication Critical patent/KR101878336B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

이차전지용 음극재의 제조방법에 관한 것으로, 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 및 상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 음극재의 제조방법을 제공할 수 있다.A method of manufacturing an anode material for a secondary battery, the method comprising: preparing a mixture by mixing an electrically conductive material, a biochemical anionic polymer, and a solvent; Ultrasonically treating the mixture; And drying the ultrasound-treated mixture. The present invention also provides a method of manufacturing an anode material for a secondary battery.

Description

이차전지용 음극재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR RECHAREABLE BATTERIES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a negative electrode material for a secondary battery,

본 발명은 이차전지용 음극재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an anode material for a secondary battery.

현재 이차 전지의 음극 소재로는 주로 탄소계 물질이 사용되고 있으나, 그 가역용량이 350mAh/g 정도로 매우 낮다. 최근 급속한 대형 에너지 저장 응용시스템의 개발이 이루어지면서, 탄소계 음극 소재를 대체할 고용량 물질에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.At present, carbonaceous materials are mainly used as an anode material of a secondary battery, but its reversible capacity is as low as 350 mAh / g. Recently, as a rapid development of a large energy storage application system, researches on a high capacity material to replace a carbonaceous anode material have been actively carried out.

이차 전지의 탄소계 음극 소재의 대체재로 Si(이론용량 4200mAh/g) 등이 각광받고 있으나, 충전 시 400%에 이르는 부피팽창과 반복되는 충방전 과정에서의 활물질 분쇄 등의 단점으로 수명 특성이 좋지 않다. 또한, 우수한 이론용량에 비하여 첫 사이클에서의 비가역용량이 이론용량 대비 50%에 달하고 있어, 이러한 문제들의 해결을 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.Si (theoretical capacity: 4200 mAh / g) is attracting attention as a substitute for carbonaceous anode materials of secondary batteries, but life characteristics are poor due to volume expansion up to 400% at charging and disruption of active material during repeated charging and discharging not. In addition, the irreversible capacity in the first cycle reaches 50% of the theoretical capacity as compared with the theoretical capacity, and studies for solving these problems are continuously being carried out.

사실상 1000mAh/g 이상의 가역용량을 구현하는 음극은 리튬메탈에 국한되지만, 충전 시 수지상(Dendrite) 성장에 의한 열화, 나아가 단락에 의한 폭발 위험성 등의 문제가 있다.In fact, the negative electrode that implements a reversible capacity of 1000 mAh / g or more is limited to lithium metal, but it has problems such as deterioration due to dendrite growth during charging and a risk of explosion due to a short circuit.

이에, 리튬, 나트륨 등 금속의 수지상(dendrite) 성장에 의한 음극의 열화, 수명 특성의 저하, 나아가 단락에 의한 폭발의 위험성 등의 문제와, 음극재로서의 이론용량의 한계를 극복할 수 있는 신기술에 대한 요구가 점점 커지고 있는 실정이다.In view of the problems such as the deterioration of the anode due to the growth of dendrite of metals such as lithium and sodium, the deterioration of lifetime characteristics, and the risk of explosion due to a short circuit, and new technologies capable of overcoming the limitations of theoretical capacity as an anode material There is a growing demand for such products.

본 발명의 일 구현예는, 음극재 표면 상에서 금속 양이온의 균일한 흡착, 및 용출이 가능하여, 금속의 수지상(Dendite) 성장을 방지할 수 있는 새로운 형태의 이차전지용 음극재를 제공하고자 한다. 이를 통해 음극의 열화와 단락에 의한 폭발의 위험을 감소시킬 수 있고, 이차 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.An embodiment of the present invention is to provide a novel negative electrode material for a secondary battery capable of uniformly adsorbing and dissolving metal cations on the surface of an anode material and preventing dendrite growth of metal. As a result, the risk of deterioration due to deterioration of the negative electrode and short-circuiting can be reduced, and the lifetime characteristics of the secondary battery can be improved.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 음극재는 종래 제안되던 이차전지용 음극재에 비하여 비약적으로 향상된 이론용량을 가져, 이론용량의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 기대된다.In addition, the negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention has a dramatically improved theoretical capacity as compared with the conventionally proposed negative electrode material for a secondary battery, and is expected to overcome the limit of the theoretical capacity.

본 발명의 일 구현예는, 전기 전도성 물질을 포함하는 코어; 및 상기 코어 위에 위치하고, 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 코팅층;을 포함하는, 이차전지용 음극재를 제공한다.One embodiment of the present invention is directed to a semiconductor device comprising: a core comprising an electrically conductive material; And a coating layer disposed on the core, the coating layer including a biochemical anionic polymer.

상기 생화학적 음이온성 고분자는, DNA, siRNA, 아미노산, 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer may be DNA, siRNA, amino acid, or a combination thereof.

상기 생화학적 음이온성 고분자는, DNA인 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer may be DNA.

상기 이차전지용 음극재는, DNA 내 염기류 및/또는 인산기(PO4 3-)가 상기 전기 전도성 물질 표면과 pi-pi 상호작용(π-π stacking) 및/또는 정전기적 상호작용을 통하여 상기 전기 전도성 물질의 표면에 결합되어 있는 형태인 것일 수 있다.The negative electrode material for a secondary battery is characterized in that a base and / or a phosphate group (PO 4 3- ) in the DNA binds to the surface of the electroconductive material through pi-pi stacking and / or electrostatic interaction, As shown in FIG.

상기 전기 전도성 물질은, 탄소계 물질인 것일 수 있다.The electrically conductive material may be a carbon-based material.

상기 전기 전도성 물질은, 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT), 그래핀(Graphene), 카본 블랙(Carbon black), 카본 파이버(Carbon fiber), 그래파이트(Graphite), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The electrically conductive material may be a carbon nanotube (CNT), a graphene, a carbon black, a carbon fiber, a graphite, or a combination thereof.

상기 코어의 직경은, 0.5nm 이상, 및 300nm 이하인 것일 수 있다.The diameter of the core may be 0.5 nm or more, and 300 nm or less.

상기 코어의 길이는, 100nm 이상인 것일 수 있다.The length of the core may be 100 nm or more.

상기 코팅층의 두께는 0.5nm 이상, 및 100nm 이하인 것일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 0.5 nm or more, and 100 nm or less.

상기 음극재는, 상기 음극재 총량 100중량%에 대하여, 상기 코어는 1중량% 이상, 및 75중량% 이하로 포함하고, 상기 코팅층을 잔부로 포함하는 것일 수 있다.The negative electrode material may include 1% by weight or more and 75% by weight or less of the core and 100% by weight or less of the total amount of the negative electrode material, and the remaining amount of the coating layer.

상기 음극재는, 상기 코어, 및 상기 코팅층의 중량비(코어: 코팅층)가 1:0.1 이상, 및 1:20 이하인 것일 수 있다. The negative electrode material may have a weight ratio (core: coating layer) of the core and the coating layer of 1: 0.1 or more and 1:20 or less.

상기 이차전지용 음극재는, 이론용량이 4500mAh/g 이상인 것일 수 있다.The negative electrode material for a secondary battery may have a theoretical capacity of 4500 mAh / g or more.

본 발명의 다른 일 구현예는, 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 및 상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 음극재의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention relates to a method for preparing a mixture comprising mixing an electroconductive substance, a biochemical anionic polymer, and a solvent to prepare a mixture; Ultrasonically treating the mixture; And drying the ultrasonic treated mixture. The present invention also provides a method for manufacturing an anode material for a secondary battery.

상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서, 상기 혼합물은, 상기 혼합물 100 중량%에 대해, 상기 전기 전도성 물질 1 중량% 이상, 및 75 중량% 이하; 상기 생화학적 음이온성 고분자 10 중량% 이상, 및 95중량% 이하; 및 상기 용매를 잔부로 포함하는 것일 수 있다.Preparing a mixture by mixing the electrically conductive material, the biochemical anionic polymer, and the solvent, wherein the mixture comprises not less than 1 wt% and not more than 75 wt% of the electrically conductive material, based on 100 wt% ; At least 10% by weight, and at most 95% by weight of the biochemical anionic polymer; And the solvent as the remainder.

상기 혼합물 내, 상기 전기 전도성 물질 및 상기 생화학적 음이온성 고분자 중량비는, 1:0.1 이상, 및 1:20 이하인 것일 수 있다. In the mixture, the weight ratio of the electroconductive substance and the biochemical anionic polymer may be 1: 0.1 or more and 1:20 or less.

상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서, 상기 생화학적 음이온성 고분자는, DNA, siRNA, 아미노산, 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer may be DNA, siRNA, amino acid, or a combination thereof, wherein the biochemical anionic polymer is prepared by mixing the electroconductive substance, the biochemical anionic polymer, and the solvent.

상기 생화학적 음이온성 고분자는, DNA인 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer may be DNA.

상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;에서, 상기 DNA를 내 염기류 및/또는 인산기(PO4 3-)가 상기 전기 전도성 물질의 표면과 pi-pi 상호작용(π-π stacking) 및/또는 정전기적 상호작용을 통하여 상기 전기 전도성 물질의 표면에 결합되는 것일 수 있다.The step of ultrasonic treatment to the mixture; in my bases and / or phosphate group (PO 4 3-), the surface and the pi-pi interaction (π-π stacking) and / or electrostatic cross of the electrically conductive material to the DNA To the surface of the electrically conductive material.

상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서, 상기 전기 전도성 물질은, 탄소계 물질인 것일 수 있다.In the step of preparing the mixture by mixing the electroconductive substance, the biochemical anionic polymer, and the solvent, the electroconductive substance may be a carbonaceous substance.

상기 전기 전도성 물질은, 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT), 그래핀(Graphene), 카본 블랙(Carbon black), 카본 파이버(Carbon fiber), 그래파이트(Graphite), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The electrically conductive material may be a carbon nanotube (CNT), a graphene, a carbon black, a carbon fiber, a graphite, or a combination thereof.

상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;는, 2회 이상 수행되는 것일 수 있다.The ultrasonic treatment of the mixture may be performed two or more times.

상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;는, 상기 혼합물을 욕(Bath) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제1 초음파 처리 단계; 상기 제1 초음파 처리된 물질을 혼(Tip) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제2 초음파 처리 단계;를 포함하는 것일 수 있다.The ultrasonic treatment of the mixture may include: a first ultrasonic treatment step of ultrasonic-treating the mixture in a bath type ultrasonic machine; And a second ultrasonic wave processing step of ultrasonically processing the first ultrasonic processed material with a tip type ultrasonic wave.

상기 욕(Bath) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제1 초음파 처리 단계;는, 5℃ 이상, 및 40℃ 이하의 온도에서 30분 이상, 및 120분 이하의 시간동안 수행되는 것일 수 있다.The first ultrasonic treatment step in which the ultrasonic treatment is performed in the bath type ultrasonic wave may be performed at a temperature of 5 占 폚 or higher and 40 占 폚 or lower for 30 minutes or more and 120 minutes or less.

상기 제1 초음파 처리 단계 이후에 수행되고, 혼(Tip) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제2 초음파 처리 단계;는, 1℃ 이상, 및 10℃ 이하의 온도에서 5분 이상, 및 120분 이하의 시간동안 수행되는 것일 수 있다.A second ultrasonic wave processing step performed after the first ultrasonic wave processing step and ultrasonic wave processing in a tip type ultrasonic wave is performed at a temperature of not less than 1 ° C and not more than 10 ° C for not less than 5 minutes and not more than 120 minutes ≪ / RTI >

상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;는 25℃ 이상, 및 60℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.Drying the ultrasonic treated mixture may be performed at a temperature of 25 ° C or higher, and 60 ° C or lower.

상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;는 24시간 이상, 및 72시간 이하의 시간동안 수행되는 것일 수 있다.Drying the ultrasonic treated mixture may be performed for 24 hours or more and 72 hours or less.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 이차전지용 음극재를 포함하는 양극; 세퍼레이터; 및 전해질;을 포함하는 이차전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a positive electrode comprising: the positive electrode including the negative electrode material for the secondary battery; A separator; And an electrolyte.

본 발명의 일 구현예는, 음극재 표면 상에서 금속 양이온의 균일한 흡착, 및 용출이 가능하여, 금속의 수지상(Dendite) 성장을 방지할 수 있는 새로운 형태의 이차전지용 음극재를 제공한다. 이를 통해 음극의 열화와 단락에 의한 폭발의 위험을 감소시킬 수 있고, 이차 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.One embodiment of the present invention provides a negative electrode material for a secondary battery for a secondary battery capable of uniformly adsorbing and dissolving metal cations on the surface of an anode material and preventing dendrite growth of metal. As a result, the risk of deterioration due to deterioration of the negative electrode and short-circuiting can be reduced, and the lifetime characteristics of the secondary battery can be improved.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 음극재는 종래 제안되던 이차전지용 음극재에 비하여 향상된 이론용량을 가져, 이론용량의 한계를 극복하고 이차전지의 용량 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.In addition, the negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention has an improved theoretical capacity as compared with the conventionally proposed negative electrode material for a secondary battery, thereby overcoming the limit of the theoretical capacity and drastically improving the capacity characteristics of the secondary battery.

도 1은 DNA의 음이온성 작용기로 인한 균일한 리튬 도금 메커니즘을 도식적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 CNT-DNA 음극의 제조 과정을 간략히 나타낸 개념도이다.
도 3은 제조된 CNT-DNA 음극의 사진이다.
도 4는 CNT 음극(a, 및 c) 과 CNT-DNA 음극(b, d)의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 5는 CNT 기준 1000 mAh/g의 방전 후, CNT(a), CNT-PSS(b), 및 CNT-DNA(c) 음극의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도6은 도 5의 CNT 음극, CNT-PSS 음극, 및 CNT-DNA 음극의 충방전 결과이다.
도7은 DNA의 함량에 따른 CNT-DNA 음극의 충방전 결과이다.
도8은 CNT 기준 5000 mAh/g 방전 후 CNT(a) 및 CNT-DNA(b) 음극의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도9는 도 8의 CNT 음극, 및 CNT-DNA 음극의 충방전 결과이다.
1 is a conceptual diagram schematically showing a uniform lithium plating mechanism due to anionic functional groups of DNA.
FIG. 2 is a conceptual view briefly showing a manufacturing process of a CNT-DNA cathode.
3 is a photograph of the CNT-DNA cathode manufactured.
4 is a scanning electron microscope (SEM) image of CNT cathodes a and c and CNT-DNA cathodes b and d.
5 is a scanning electron microscope (SEM) image of CNT (a), CNT-PSS (b), and CNT-DNA (c) cathodes after discharging at 1000 mAh / g based on CNT.
FIG. 6 shows charge and discharge results of the CNT anode, the CNT-PSS cathode, and the CNT-DNA cathode of FIG.
FIG. 7 shows the results of charge / discharge of a CNT-DNA cathode according to the content of DNA.
8 is a scanning electron microscope (SEM) image of CNT (a) and CNT-DNA (b) cathodes after 5000 mAh / g of CNT-based discharge.
FIG. 9 shows charge and discharge results of the CNT anode and the CNT-DNA cathode of FIG.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

전술한 바와 같이, 저용량 특성을 가지는 탄소계 음극 소재의 대체재로 Si(이론용량 4200mAh/g) 등이 대체재로 각광받고 있으나, 충전 시 리튬 등의 덴트라이트(dendrite) 성장에 의한 음극의 열화, 수명 특성의 저하, 나아가 단락에 의한 폭발의 위험성 등의 문제가 대두되고 있다. 이에, 음극재로서의 이론용량의 한계를 극복할 수 있는 신기술에 대한 요구가 점점 커지고 있는 실정이다.As described above, Si (theoretical capacity: 4200 mAh / g) is seen as a substitute material as a substitute for a carbonaceous anode material having a low capacity characteristic. However, deterioration of a cathode due to growth of dendrite such as lithium upon charging, There are problems such as deterioration of characteristics, and further, risk of explosion due to short circuit. Thus, there is a growing demand for new technologies that can overcome the limitations of theoretical capacity as an anode material.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 일 구현예는, 음극재 표면 상에서 금속 양이온의 균일한 흡착(도금), 및 용출이 가능하여, 금속의 수지상(Dendite) 성장을 방지할 수 있는 새로운 형태의 이차전지용 음극재를 제공한다. 이를 통해 음극의 열화와 단락에 의한 폭발의 위험을 감소시킬 수 있고, 음극재의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The present invention has been devised to solve such a problem, and one embodiment of the present invention is capable of uniformly adsorbing (plating) and eluting metal cations on the surface of an anode material, thereby preventing dendrite growth of metal A negative electrode material for a secondary battery is provided. This makes it possible to reduce the risk of deterioration due to deterioration of the negative electrode and short-circuit, and to improve the life characteristic of the negative electrode material.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 음극재는 종래 제안되던 이차전지용 음극재에 비하여 비약적으로 향상된 이론용량을 가져, 이론용량의 한계를 극복할 수 있다. In addition, the negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention has remarkably improved theoretical capacity as compared with the conventionally proposed negative electrode material for a secondary battery, and can overcome the limit of the theoretical capacity.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예는, 전기 전도성 물질을 포함하는 코어; 및 상기 코어 위에 위치하고, 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 코팅층;을 포함하는, 이차전지용 음극재를 제공한다.Specifically, one embodiment of the present invention is directed to a core comprising an electrically conductive material; And a coating layer disposed on the core, the coating layer including a biochemical anionic polymer.

상기 생화학적 음이온성 고분자는, 표면에 음전하를 띠는 생화학적 고분자를 의미한다. 생화학적 음이온성 고분자는 예시적으로 DNA, siRNA, 아미노산, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 보다 구체적인 예로 DNA인 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer refers to a biochemical polymer having a negative charge on its surface. The biochemical anionic polymer may be exemplified by DNA, siRNA, amino acid, or a combination thereof, and more specifically, it may be DNA.

DNA는 디옥시리보스(C5H10O4)와 인산기(PO4 3-)로 이루어진 주 사슬 사이로 각 염기들(아데닌, 티민, 구아닌, 시토신)이 상보적 결합을 하며 이중나선구조를 이룬다. 이러한 전체적 구조 내 인산기(PO4 3-)는 음이온을 띄고 있으며, 이러한 의미에서 DNA는 생화학적 음이온성 고분자가 된다. 특히, DNA를 구성하는 염기류 및 인산기(PO4 3-)는 pi-pi 상호작용(π-π stacking), 정전기적 상호작용 등 다양한 상호작용 등을 통하며 균일한 코팅층을 형성하는 데 기여한다.DNA is complementary to each base (adenine, thymine, guanine, cytosine) between the main chains of deoxyribose (C 5 H 10 O 4 ) and phosphate group (PO 4 3- ) and forms a double helix structure. In this overall structure, the phosphate group (PO 4 3- ) has an anion, and in this sense DNA becomes a biochemical anionic polymer. Particularly, the base and the phosphate group (PO 4 3- ) constituting the DNA contribute to forming a uniform coating layer through various interactions such as pi-pi interactions (π-π stacking) and electrostatic interactions.

또한, DNA의 인산기(PO4 3-)는 Li+, K+, Na+, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 + 등의 양이온과 정전기적 인력이 작용할 수 있어, 상기 양이온들이 음극재 표면에 균일하게 흡착(도금) 되도록 한다.The phosphate group (PO 4 3- ) of the DNA can act on the electrostatic attraction with cations such as Li + , K + , Na + , Mg 2 + , Cu 2 + and Zn 2 + (Plated) uniformly.

이처럼 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 물질이 전기 전도성 물질을 포함하는 코어 위에 코팅됨으로써, 예시적으로 DNA 의 인산기(PO4 3-) 등이 음극재 상에 균일하게 위치하여, Li+, K+, Na+, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 + 등의 양이온이 정전기적 인력에 의해 음극재 상에 균일하게 흡착(도금)될 수 있다. 이에, 금속의 수지상(Dendite) 성장이 방지될 수 있어 이차전지의 가역 용량 등이 향상될 뿐 아니라, 음극의 열화와 단락에 따른 폭발의 위험성이 현저히 감소될 수 있다. 또한, Si 음극재에 비해 향상된 이론용량을 보이며, 용량이 제한이 없는 음극의 제작이 가능할 수 있다.As such, a material containing a biochemical anionic polymer is coated on a core containing an electrically conductive material, whereby, for example, a phosphoric acid group (PO 4 3- ) of DNA is uniformly positioned on an anode material and Li + , K + , Na + , Mg 2 + , Cu 2 + , and Zn 2 + can be uniformly adsorbed (plated) on the negative electrode material by electrostatic attraction. Dendrite growth of the metal can be prevented, so that the reversible capacity and the like of the secondary battery can be improved, and the risk of deterioration due to the deterioration of the negative electrode and the short circuit can be significantly reduced. In addition, it is possible to fabricate a negative electrode having an improved theoretical capacity as compared with a Si negative electrode material and having no capacity limitation.

또한, 리튬 이차전지, 나트륨 이차전지, 마그네슘 이차전지 등 모든 금속 이차전지에 적용할 수 있어, 활용 범위도 광범위할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to all metal secondary batteries such as lithium secondary batteries, sodium secondary batteries, and magnesium secondary batteries, and its application range can be wide.

또한, 상기 생화학적 음이온성 고분자를 전기 전도성 물질에 코팅하는 경우, 후술되는 실시예에 뒷받침되는 바와 같이, 폴리스틸렌 술폰산 (Polystyrene sulfonate, PSS), 폴리아크릴산 (Polyacrylic acid, PAA) 등의 비생화학적 음이온성 고분자를 코팅하는 경우에 비해 금속의 흡착(도금)이 더욱 균일하게 이루어질 수 있다. 이에, 전지의 가역 용량이 더욱 향상될 수 있고, 전지 단락의 우려도 매우 감소될 수 있다.When the biochemical anionic polymer is coated on an electroconductive material, as shown in the following Examples, non-biochemical anions such as polystyrene sulfonate (PSS) and polyacrylic acid (PAA) The adsorption (plating) of the metal can be performed more uniformly as compared with the case where the polymer is coated. Thus, the reversible capacity of the battery can be further improved, and the risk of short circuit of the battery can be greatly reduced.

상기 전기 전도성 물질은, 특별히 제한되지 않으며 다양한 전기 전도성 물질이 적용될 수 있다. 구체적으로, 탄소계 물질인 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT), 그래핀(Graphene), 카본 블랙(Carbon black), 카본 파이버(Carbon fiber), 그래파이트(Graphite), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The electrically conductive material is not particularly limited, and various electrically conductive materials may be used. Specifically, it may be a carbon-based material. More specifically, it may be a carbon nanotube (CNT), a graphene, a carbon black, a carbon fiber, a graphite, or a combination thereof.

상기 탄소계 물질의 종류에 따라, 상기 전기 전도성 물질을 포함하는 코어의 형상은 구형, 원기둥형 등 다양하게 조절될 수 있다. 예시적으로 상기 코어가 탄소나노튜브일 때, 코어는 길이가 100nm 이상, 및 1000um 이하, 직경은 0.5nm 이상, 및 300nm 이하인 것일 수 있다. 상기 범위에서 탄소계 물질이 용매 내 균일하게 분산될 수 있고, 그에 따라 코어 위에 DNA등 생화학적 음이온성 고분자가 균일하게 코팅될 수 있다. Depending on the type of the carbon-based material, the shape of the core including the electrically conductive material may be variously adjusted, such as spherical or cylindrical. Illustratively, when the core is a carbon nanotube, the core may have a length of 100 nm or more, and 1000um or less, a diameter of 0.5 nm or more, and 300 nm or less. In this range, the carbon-based material can be uniformly dispersed in the solvent, and the biochemical anionic polymer such as DNA can be uniformly coated on the core.

상기 코팅층의 두께는 0.5nm이상, 및 100nm이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.5nm 이상, 및 10nm 이하; 0.5nm 이상, 및 8nm 이하; 0.5nm 이상, 및 5nm 이하; 0.5nm 이상, 및 3nm 이하; 0.5nm 이상, 및 2nm 이하; 또는 0.5nm 이상, 및 1nm 이하;인 것일 수 있다. 생화학적 음이온성 고분자 층 전기 전도성 물질 상에 상기 범위로 얇고 균일하게 코팅되어, 코팅층에 의해 야기되는 전기 전도의 손실 효과가 매우 미미하여, 다른 음극재에 비해 전지 특성이 향상될 수 있다.The thickness of the coating layer may be 0.5 nm or more, and 100 nm or less. More specifically 0.5 nm or more, and 10 nm or less; Not less than 0.5 nm, and not more than 8 nm; 0.5 nm or more, and 5 nm or less; 0.5 nm or more, and 3 nm or less; 0.5 nm or more, and 2 nm or less; Or 0.5 nm or more, and 1 nm or less; It is thinly and uniformly coated in the above range on the biochemical anionic polymer layer electroconductive material and the effect of loss of electrical conduction caused by the coating layer is very small and battery characteristics can be improved as compared with other negative electrode materials.

상기 음극재에서, 상기 음극재 총량 100중량%에 대하여, 상기 코어 1중량% 이상, 및 75중량% 이하; 및 상기 코팅층을 잔부로 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 코팅층을 10중량% 이상; 및 95중량% 이하; 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 코어, 및 상기 코팅층의 중량비(코어: 코팅층)는 1:0.1 이상, 및 1:20 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 1:1 이상, 및 1:20 이하; 또는 1:1 이상, 및 1:10 이하인 것일 수 있다. 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 코팅층의 함량이 너무 많은 경우, 코팅 층 내 잉여 고분자가 부도체로 작용하여, 쿨롱 효율이 감소될 수 있다. 반면, 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 코팅층의 함량이 너무 적은 경우, 생화학적 음이온성 고분자 코팅에 따른 이점이 충분히 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있다.In the negative electrode material, at least 1 wt% and not more than 75 wt% of the core, based on 100 wt% of the total amount of the negative electrode material; And the coating layer as the remainder. Specifically, the coating layer may contain at least 10% by weight; And 95% by weight or less; Specifically, the weight ratio of the core and the coating layer (core: coating layer) may be 1: 0.1 or more, and 1:20 or less. More specifically 1: 1 or more, and 1:20 or less; Or 1: 1 or more, and 1:10 or less. When the content of the coating layer containing the biochemical anionic polymer is too large, the surplus polymer in the coating layer acts as a nonconductor, so that the coulombic efficiency can be reduced. On the other hand, if the content of the coating layer containing the biochemical anionic polymer is too small, there may arise a problem that the advantage of the biochemical anionic polymer coating is not sufficiently realized.

상기 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 음극재는 종래 제안되던 이차전지용 음극재에 비하여 현저히 향상된 이론용량을 가져, 이론용량의 한계를 극복할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 이차전지용 음극재는, 이론용량이 4500mAh/g 이상; 인 것일 수 있고, 4500mAh/g 이상, 및 10000mAh/g 이하;인 것일 수 있다.The negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention has a remarkably improved theoretical capacity as compared with the negative electrode material for a secondary battery, which has been proposed in the past, and can overcome the limit of the theoretical capacity. More specifically, the negative electrode material for a secondary battery has a theoretical capacity of 4500 mAh / g or more; , 4500 mAh / g or more, and 10000 mAh / g or less;

본 발명의 다른 일 구현예는, 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 및 상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 음극재의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention relates to a method for preparing a mixture comprising mixing an electroconductive substance, a biochemical anionic polymer, and a solvent to prepare a mixture; Ultrasonically treating the mixture; And drying the ultrasonic treated mixture. The present invention also provides a method for manufacturing an anode material for a secondary battery.

이를 통해 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 음극재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합 한 후 초음파 처리함으로써, 혼합물 내 상기 전기 전도성 물질과 생화학적 음이온성 고분자의 충분한 분산을 통해, 전지 전도성 물질 상에 생화학적 음이온성 고분자의 균일한 코팅이 가능해질 수 있다.Thus, an anode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention can be manufactured. Specifically, by thoroughly dispersing the electroconductive material and the biochemical anionic polymer in the mixture by mixing the electroconductive material, the biochemical anionic polymer, and the solvent, the biochemical anionic A uniform coating of the polymer can be made possible.

보다 구체적으로, 상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;는, 상기 혼합물을 욕(Bath) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제1 초음파 처리 단계; 상기 제1 초음파 처리된 물질을 혼(Tip) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제2 초음파 처리 단계;를 포함하는 것일 수 있다. More specifically, ultrasonic treatment of the mixture may include: a first ultrasonic treatment step of ultrasonic-treating the mixture in a bath type ultrasonic wave; And a second ultrasonic wave processing step of ultrasonically processing the first ultrasonic processed material with a tip type ultrasonic wave.

욕(Bath) 타입 초음파기과 혼(Tip) 타입 초음파기에서의 순차적인 초음파 처리를 통해 혼(Tip) 타입 초음파기에서 야기하는 코어의 결함, 절단 및 구조 변형을 최소화하며, 상기 혼합물의 균일한 분산을 효과적으로 얻을 수 있다.By sequential ultrasonic treatment in a bath-type ultrasonic machine and a tip-type ultrasonic machine, it is possible to minimize the defects, cutting and structural deformation of the cores caused by a tip type ultrasonic machine and effectively achieve a uniform dispersion of the mixture .

상기 제1 초음파 처리 단계;는 5℃ 이상, 및 40℃ 이하의 온도와 30분 이상, 및 120분 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 5℃이상, 및 30℃ 이하의 온도조건에서 90분간 수행될 수 있다. 이러한 조건에서 제1 초음파 처리함으로써 상기 혼합물의 균일한 분산에 기여할 수 있으며, 뒤에 이어지는 제2 초음파 처리시간을 최소화하여 코어에 생길 수 있는 결함, 절단 및 구조변형을 최소화할 수 있다.The first ultrasonic wave treatment step may be performed at a temperature of 5 ° C or higher, and 40 ° C or lower, for 30 minutes or longer, and for 120 minutes or shorter. More specifically, at a temperature of 5 DEG C or more, and 30 DEG C or less for 90 minutes. In this condition, the first ultrasonic treatment can contribute to the uniform dispersion of the mixture, and the subsequent second ultrasonic treatment time can be minimized to minimize defects, cutting and structural deformation that may occur in the core.

상기 제2 초음파 처리 단계;는 1℃ 이상, 및 10℃ 이하의 온도와 5분 이상, 및 120분 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 1℃ 이상, 및 10℃ 이하의 온도조건에서 20분간 수행될 수 있다. 이러한 조건에서 제2 초음파 처리함으로써 기 처리된 분산 상태를 더욱 균일하게 하는 효과를 얻을 수 있다.The second ultrasonic wave treatment step may be performed at a temperature of 1 ° C or higher, and 10 ° C or lower, for 5 minutes or more, and for 120 minutes or less. More specifically, at a temperature of 1 ° C or more, and 10 ° C or less for 20 minutes. Under such conditions, the second ultrasonic wave treatment can provide an effect of making the dispersed state more uniform.

초음파 처리를 통해 생화학적 음이온성 고분자가 전기 전도성 물질에 코팅된 음극재가 포함된 혼합물을 건조하여 최종적인 음극재를 수득할 수 있다. 이 때, 상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;는 25℃ 이상, 및 60℃ 이하의 온도에서 24시간 이상, 및 72시간 이하의 시간 동안 수행될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고, 생화학적 고분자의 구조가 망가지지 않는 범위와 충분한 건조가 이루어지는 범위에서 건조 온도와 시간을 다양하게 조절할 수 있다.The final negative electrode material can be obtained by drying the mixture containing the negative electrode material coated with the electroconductive material by the biochemical anionic polymer through ultrasonic treatment. At this time, the step of drying the ultrasonic treated mixture can be performed at a temperature of 25 ° C or more, and a temperature of 60 ° C or less for 24 hours or more, and for 72 hours or less. However, the present invention is not limited thereto, and the drying temperature and time can be variously controlled within a range where the structure of the biochemical polymer is not deteriorated and a sufficient drying is performed.

상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서, 상기 혼합물은, 상기 혼합물 100 중량%에 대해, 상기 전기 전도성 물질 0.0001 중량% 이상, 및 0.002 중량% 이하; 상기 생화학적 음이온성 고분자 0.0001 중량% 이상, 및 0.002 중량% 이하; 및 상기 용매를 잔부로 포함하는 것일 수 있다.Wherein the mixture comprises at least 0.0001% by weight and less than 0.002% by weight, based on 100% by weight of the mixture, of the electrically conductive material, biochemical anionic polymer and solvent, ; Not less than 0.0001% by weight, and not more than 0.002% by weight of the biochemical anionic polymer; And the solvent as the remainder.

또한, 상기 혼합물 내, 상기 전기 전도성 물질 및 상기 생화학적 음이온성 고분자 중량비는, 1:0.1 이상, 및 1:20 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 1:1 이상, 및 1:20 이하; 또는 1:1 이상, 및 1:10 이하인 것일 수 있다. 생화학적 음이온성 고분자를 너무 많이 혼합하는 경우, 제조된 음극재의 코팅 층 내 잉여 고분자가 부도체로 작용하여, 이차전지의 쿨롱 효율이 감소될 수 있다. 반면, 생화학적 음이온성 고분자를 너무 적게 혼합하는 경우, 제조된 음극재의 생화학적 음이온성 고분자 코팅에 따른 이점이 충분히 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the weight ratio of the electroconductive substance and the biochemical anionic polymer in the mixture may be 1: 0.1 or more and 1:20 or less. More specifically 1: 1 or more, and 1:20 or less; Or 1: 1 or more, and 1:10 or less. When the biochemical anionic polymer is mixed too much, the excess polymer in the coating layer of the prepared negative electrode material acts as a nonconductor, so that the coulomb efficiency of the secondary battery can be reduced. On the other hand, when the biochemical anionic polymer is mixed too little, there may arise a problem that the advantage of the produced anode material due to the biochemical anionic polymer coating is not fully realized.

상기 생화학적 음이온성 고분자는, 표면에 Li+, K+, Na+, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 + 등의 양이온과 정전기적 인력이 작용할 수 있는 음전하를 띠는 생화학적 고분자를 의미한다. 생화학적 음이온성 고분자는 예시적으로 DNA, siRNA, 아미노산, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 DNA인 것일 수 있다.The biochemical anionic polymer is a biochemical polymer having a negative charge that can act on the surface with positive charges such as Li + , K + , Na + , Mg 2 + , Cu 2 + , and Zn 2 + do. The biochemical anionic polymer may be illustratively DNA, siRNA, amino acid, or a combination thereof, more preferably DNA.

DNA는 디옥시리보스(C5H10O4)와 인산기(PO4 3-)로 이루어진 주 사슬 사이로 각 염기들(아데닌, 티민, 구아닌, 시토신)이 상보적 결합을 하며 이중나선구조를 이룬다. 이러한 전체적 구조 내 인산기(PO4 3-)는 음이온을 띄고 있으며, 이러한 의미에서 DNA는 생화학적 음이온성 고분자가 된다. 특히, DNA를 구성하는 염기류 및 인산기(PO4 3-)는 pi-pi 상호작용(π-π stacking), 정전기적 상호작용 등 다양한 상호작용을 통하며 균일한 코팅층을 형성하는 데 기여한다.DNA is complementary to each base (adenine, thymine, guanine, cytosine) between the main chains of deoxyribose (C 5 H 10 O 4 ) and phosphate group (PO 4 3- ) and forms a double helix structure. In this overall structure, the phosphate group (PO 4 3- ) has an anion, and in this sense DNA becomes a biochemical anionic polymer. In particular, the base and the phosphate group (PO 4 3- ) constituting the DNA contribute to the formation of a uniform coating layer through various interactions such as pi-pi interactions (π-π stacking) and electrostatic interactions.

또한, DNA의 인산기(PO4 3-)는 Li+, K+, Na+, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 + 등의 양이온과 정전기적 인력이 작용할 수 있어, 상기 양이온들이 음극재 표면에 균일하게 흡착(도금) 되도록 한다.The phosphate group (PO 4 3- ) of the DNA can act on the electrostatic attraction with cations such as Li + , K + , Na + , Mg 2 + , Cu 2 + and Zn 2 + (Plated) uniformly.

이러한 생화학적 음이온성 고분자를 포함하는 물질을 전기 전도성 물질을 포함하는 코어 위에 코팅함으로써, 예시적으로 DNA 의 인산기(PO4 3-) 등이 음극재 상에 균일하게 위치하여, Li+, K+, Na+, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 + 등의 양이온이 정전기적 인력에 의해 음극재 상에 균일하게 흡착(도금)될 수 있다. 이에, 금속의 수지상(Dendite) 성장이 방지될 수 있어 이차전지의 가역 용량 등이 향상될 뿐 아니라, 음극의 열화와 단락에 따른 폭발의 위험성이 현저히 감소될 수 있다. 또한, Si 음극재에 비해 향상된 이론용량을 보이며, 용량이 제한이 없는 음극의 제작이 가능할 수 있다.By coating a material containing such a biochemical anionic polymer on a core containing an electrically conductive material, for example, a phosphoric acid group (PO 4 3- ) of DNA is uniformly positioned on the cathode material, and Li + , K + , Na + , Mg 2 + , Cu 2 + , and Zn 2 + can be uniformly adsorbed (plated) on the negative electrode material by electrostatic attraction. Dendrite growth of the metal can be prevented, so that the reversible capacity and the like of the secondary battery can be improved, and the risk of deterioration due to the deterioration of the negative electrode and the short circuit can be significantly reduced. In addition, it is possible to fabricate a negative electrode having an improved theoretical capacity as compared with a Si negative electrode material and having no capacity limitation.

상기 전기 전도성 물질은, 특별히 제한되지 않으며 다양한 전기 전도성 물질이 적용될 수 있다. 구체적으로, 탄소계 물질인 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT), 그래핀(Graphene), 카본 블랙(Carbon black), 카본 파이버(Carbon fiber), 그래파이트(Graphite), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The electrically conductive material is not particularly limited, and various electrically conductive materials may be used. Specifically, it may be a carbon-based material. More specifically, it may be a carbon nanotube (CNT), a graphene, a carbon black, a carbon fiber, a graphite, or a combination thereof.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 음극재를 포함하는 음극; 양극; 세퍼레이터; 및 전해질;을 포함하는 이차전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a cathode comprising an anode material according to an embodiment of the present invention; anode; A separator; And an electrolyte.

상기 이차전지는 리튬 이차전지뿐 아니라, 나트륨 이차전지, 망간 이차전지 등 다양한 이차전지가 될 수 있다. 이러한 이차 전지는 전술한 바와 같이, 단락 등에 의한 폭발 등의 우려가 매우 적고, 가역 용량이 현저히 상승하여, 기존의 이차전지 대비 매우 고용량의 특성을 가질 수 있다.The secondary battery may be a secondary battery such as a lithium secondary battery, a sodium secondary battery, and a manganese secondary battery. As described above, such a secondary battery has very few concerns such as an explosion due to short circuit and the like, and the reversible capacity remarkably increases, and it can have a very high capacity characteristic compared to the existing secondary battery.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

재료material

탄소 나노튜브(CNT): TUBALL™, 금속 산화물 < 15 중량%, 평균직경 : 1.8 ± 0.4 nm, 길이 : > 5 μm, OCSiAl의 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)를 참고문헌(Michael J. Heben et al., Adv. Mater. 1999, 11(16), 1354-1358.)의 산처리 과정을 거친 후 사용하였다. Carbon nanotubes (CNTs): TUBALL (TM), metal oxide <15 wt%, average diameter: 1.8 + 0.4 nm, length:> 5 μm, OCSiAl single walled carbon nanotubes (SWNT) al., Adv. Mater. 1999, 11 (16), 1354-1358).

DNA(Deoxyribonucleic acid sodium salt from salmon testes) : 시그마-알드리치로부터 구입하였고, 공급받은 그대로 사용하였다.DNA (Deoxyribonucleic acid sodium salt from salmon testes) was purchased from Sigma-Aldrich and used as supplied.

폴리스티렌술폰산나트륨(Poly(Sodium 4-styrenesulfonate, PSS, Mw: ~70,000) : 시그마-알드리치로부터 구입하였고, 공급받은 그대로 사용하였다.Poly (sodium 4-styrenesulfonate, PSS, Mw: ~ 70,000) was purchased from Sigma-Aldrich and used as supplied.

실시예 1 : CNT-DNA 음극의 제조Example 1: Preparation of CNT-DNA cathode

CNT-DNA 음극을 하기와 같이 제조하였다.A CNT-DNA cathode was prepared as follows.

증류수 10 ml에 CNT 2 mg(0.2 mg/ml), DNA 2 mg(0.2 mg/ml)을 첨가한 후, 욕(Bath) 타입 초음파기(CPX5800H, Branson)에서 30℃에서 1시간 30분 동안 초음파 처리 후, 다시 혼(Tip) 타입 초음파기(CV334, SONICS & MATERIALS, INC.)에서 10℃에서 20분(1 s/1 s, Amp : 20%, 10min) 동안 초음파 처리를 하였다. After adding 2 mg of CNT (0.2 mg / ml) and 2 mg of DNA (0.2 mg / ml) to 10 ml of distilled water, ultrasonic treatment was performed at 30 ° C for 1 hour and 30 minutes in a bath type ultrasonic machine (CPX5800H, Branson) (1 s / 1 s, Amp: 20%, 10 min) at 10 ° C in a tip type ultrasonic machine (CV334, SONICS & MATERIALS, INC.).

이후 두께 : 20 μm 의 구리 호일에 상기 처리된 분산액 3 ml을 드롭 캐스팅 한 후, 50℃에서 24시간 동안 진공 건조 하였다. Thereafter, 3 ml of the dispersion thus treated was drop-cast on a copper foil having a thickness of 20 μm, followed by vacuum drying at 50 ° C. for 24 hours.

실시예 2 : CNT-DNA 음극의 제조Example 2: Preparation of CNT-DNA cathode

DNA를 5 mg(0.5 mg/ml) 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 CNT-DNA 음극을 제조하였다.A CNT-DNA cathode was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 mg (0.5 mg / ml) of DNA was used.

실시예 3 : CNT-DNA 음극의 제조Example 3: Preparation of CNT-DNA cathode

DNA를 10 mg(1.0 mg/ml) 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 CNT-DNA 음극을 제조하였다.A CNT-DNA cathode was prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mg (1.0 mg / ml) of DNA was used.

실시예 4 : CNT-DNA 음극의 제조Example 4: Preparation of CNT-DNA cathode

DNA를 20 mg(2.0 mg/ml) 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 CNT-DNA 음극을 제조하였다.A CNT-DNA cathode was prepared in the same manner as in Example 1 except that 20 mg (2.0 mg / ml) of DNA was used.

비교예 1 : CNT 음극의 제조Comparative Example 1: Preparation of CNT cathode

DNA를 사용하지 않은 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 CNT 음극을 제조하였다.A CNT anode was prepared in the same manner as in Example 1, except that no DNA was used.

비교예 2 : CNT-PSS 음극의 제조Comparative Example 2: Preparation of CNT-PSS cathode

DNA 대신 폴리스티렌술폰산나트륨(PSS)를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 CNT-PSS 음극을 제조하였다.A negative electrode of CNT-PSS was prepared in the same manner as in Example 1, except that sodium polystyrene sulfonate (PSS) was used instead of DNA.

실험예Experimental Example

측정방법How to measure

- 주사전자현미경의 측정법은 5 kV 및 10 kV에서 SU-8020(Hitachi, Tokyo, Japan)을 사용하여 수행하였다. - Scanning electron microscopy was performed using SU-8020 (Hitachi, Tokyo, Japan) at 5 kV and 10 kV.

- 충방전 실험은 2032타입 코인 셀을 제작하여, WBCS3000L(WonATech, Korea)을 사용하여 수행하였다. 코인 셀은 18pi(지름 : 18mm) 일반적인 폴리에틸렌(PE) 분리막과 16pi(지름 : 16mm) 리튬 호일을 음극으로 사용하였으며, 전해액은 1M LiPF6 in EC/DEC(1:1, v/v)를 사용하였다. 이러한 코인 셀로부터 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 음극들에 대한 리튬의 도금 양상, 및 방전용량 등을 테스트하였다. 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 음극은 12pi(지름 : 12mm) 크기로 펀칭하여 사용하였다.- Charging and discharging tests were carried out using 2032 type coin cells and WBCS3000L (WonATech, Korea). The coin cell used was a general polyethylene (PE) separator of 18 psi (diameter: 18 mm) and a lithium foil of 16 psi (diameter: 16 mm) as a negative electrode and a 1 M LiPF 6 in EC / DEC . From these coin cells, lithium plating patterns and discharging capacities of the negative electrodes prepared in the above Examples and Comparative Examples were tested. The negative electrodes prepared in Examples and Comparative Examples were punched to have a size of 12 pi (diameter: 12 mm).

실험예 1: CNT-DNA 음극의 육안 관찰Experimental Example 1: Visual observation of CNT-DNA cathode

실시예 1 내지 4에서 제조된 CNT-DNA 음극에 대하여 육안 관찰을 수행하였다.The CNT-DNA cathodes prepared in Examples 1 to 4 were visually observed.

도 3에 도시된 바와 같이, 건조 후 CNT-DNT 음극 표면은 DNA의 양이 증가할수록 균일해졌다. 이는 DNA의 양이 증가할수록 CNT의 분산을 돕고, 용매의 증발과정에서 CNT끼리의 뭉침을 억제하기 때문이다. As shown in FIG. 3, the CNT-DNT cathode surface after drying became uniform as the amount of DNA increased. This is because as the amount of DNA increases, the CNTs are dispersed and the CNTs are prevented from aggregating during the evaporation of the solvent.

실험예 2: CNT-DNA 음극의 SEM 사진 관찰Experimental Example 2: SEM photograph of CNT-DNA cathode

도 4(a), 및 (c)는 비교예 1의 CNT 음극의 SEM 사진이고, 도 4(b), 및 (d)는 실시예 1의 CNT-DNA 음극의 SEM 사진이다.4 (a) and 4 (c) are SEM photographs of CNT cathodes of Comparative Example 1, and FIGS. 4 (b) and 4 (d) are SEM photographs of CNT-DNA cathodes of Example 1.

실시예 1의 SEM 사진상에서 CNT 및 DNA의 응집물이 관찰되지 않는 것으로 보아, DNA를 구성하는 염기류 및 인산기(PO4 3-)가 CNT 표면과 pi-pi 상호작용(π-π stacking), 정전기적 상호작용 등 다양한 상호작용을 통하며 균일한 코팅층을 형성한 것을 알 수 있다.As a result of the observation that the CNT and DNA aggregates were not observed on the SEM photograph of Example 1, it was confirmed that the base and the phosphate group (PO 4 3- ) constituting the DNA had a pi-pi interaction with the CNT surface (pi-pi stacking) It is found that a uniform coating layer is formed through various interactions such as interaction.

여기서, 도 4(b) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 가공되지 않은 CNT와 CNT-DNA 음극의 CNT 두께가 크게 다르지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는 CNT 표면에 얇고 균일한 DNA 코팅 되었다는 것을 의미하며, 코팅으로부터 야기하는 전자전도의 손실 효과가 미미한 정도라는 것도 예측이 가능하다. 또한, DNA의 음이온작용기가 CNT 표면에 고르게 분포되어 있으며, 그 활용을 극대화 할 수 있다.Here, as shown in Figs. 4 (b) and 4 (d), it can be seen that the CNT thicknesses of the CNTs not processed and the CNT-DNA cathodes are not significantly different. This means that the surface of the CNT is thin and uniformly coated with DNA, and it is also predictable that the effect of loss of electron conduction caused by the coating is negligible. In addition, the anionic functional groups of DNA are uniformly distributed on the CNT surface, and the utilization thereof can be maximized.

실험예 3: CNT-DNA 음극의 전기도금 양상의 관찰Experimental Example 3: Observation of electroplating pattern of CNT-DNA cathode

상기 비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1의 음극을 테스트 하기 위한 코인 셀에서, 방전을 통한 전기도금과정에서 CNT 표면의 DNA 내 음이온성 작용기가 미치는 영향을 조사하였다. 방전과정에서의 전류밀도는 0.2 mA/cm2 였다.The effect of anionic functional groups in the DNA on the surface of CNTs in the electroplating process through discharging was examined in the coin cell for testing the negative electrodes of Comparative Examples 1, 2 and 1. The current density in the discharge process was 0.2 mA / cm 2 .

그 결과, 도 5(a)에 나타난 바와 같이, CNT를 단독으로 사용한 경우, 1000mAh/g의 방전 후에, CNT의 결이 보이지 않으며, 일반적인 리튬 도금과정에서 관찰할 수 있는 수지상(Dendrite)이 형성되었다.  As a result, as shown in Fig. 5 (a), when CNT was used alone, after the discharge of 1000 mAh / g, no CNTs were observed and a dendrite which can be observed in a general lithium plating process was formed .

반면, 도 5(c)에서 나타난 바와 같이, CNT-DNA 음극은 균일한 지름방향으로의 리튬 성장을 보였다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이, DNA의 인산기와 전해액 안의 리튬 이온 사이에는 정전기적인력이 작용하며, 균일한 리튬 도금을 가능하게 하는 것을 의미한다.On the other hand, as shown in FIG. 5 (c), the CNT-DNA cathode showed uniform lithium growth in the radial direction. This means that as shown in FIG. 1, an electrostatic attractive force acts between the phosphate group of the DNA and the lithium ion in the electrolyte, thereby enabling uniform lithium plating.

이러한 도금 형태의 차이는 리튬을 재용출하는 과정에서도 차이를 보인다. 상기 충방전 결과 데이터인 도 6에 도시된 바와 같이, 단독 CNT 음극은 재용출 과정에서 약 14 %의 쿨롱효율을 보였다. 이는 재용출 과정에서 수지상의 뒤틀린 자리(Kink sites)의 리튬이 먼저 용출되고, 죽은 리튬(Dead Lithium)이 형성되며 용량감소에 기여한다는 기존보고(Sin-ichi Tobishima et al., J. Power Sources. 1998, 74, 219-227.) 와 동일하게 설명할 수 있다. 반면, CNT-DNA 음극은 약 86 %의 쿨롱효율을 보였다. 이는 CNT의 지름방향으로 균일하게 자란 리튬이 재용출 과정에서 죽은 리튬을 만들지 않으며, 전기적으로 유효한 네트워킹을 유지하는 것으로 볼 수 있다. CNT-PSS 음극의 경우도 음이온성 고분자인 PSS의 작용에 의해 68%의 쿨롱 효율을 보였다. 다만, DNA-CNT 음극에 비해 그 효율이 떨어지는 것을 알 수 있다.These differences in plating types also differ in the process of reusing lithium. As shown in FIG. 6, the single CNT cathode exhibited a coulombic efficiency of about 14% during the re-dissolution process. This is due to the fact that during the re-dissolution process, lithium in the dendritic kink sites is first eluted and dead lithium is formed and contributes to the capacity reduction (Sin-ichi Tobishima et al., J. Power Sources. 1998, 74, 219-227). On the other hand, the CNT-DNA cathode exhibited a coulombic efficiency of about 86%. It can be seen that lithium uniformly grown in the diameter direction of the CNT does not produce dead lithium in the re-dissolution process and maintains electrically effective networking. The CNT-PSS cathode also exhibited a coulombic efficiency of 68% due to the action of an anionic polymer, PSS. However, the efficiency is lower than that of DNA-CNT cathodes.

실험예 4: CNT-DNA 음극의 전기도금 성능에 있어서 조성비 영향 비교 Experimental Example 4: Effect of composition ratio on electroplating performance of CNT-DNA cathode

실시예 1 내지 4의 음극을 테스트하기 위한 코인 셀에서, CNT와 음이온성 작용기의 비율 변화에 따라 리튬도금에 미치는 영향을 조사하였다. 충방전과정에서의 C-rate은 0.1C(1000 mAh/g 기준) 이었다.In the coin cell for testing the cathodes of Examples 1 to 4, the influence of the ratio of CNT and anionic functional groups on the lithium plating was examined. The C-rate in the charging and discharging process was 0.1 C (1000 mAh / g).

그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 재용출 과정에서 DNA의 비율이 높아질수록 쿨롱효율이 낮아졌다. 이는 CNT를 감싸고 남은 잉여 DNA가 부도체로서 작용하며, 리튬으로 향하는 전자의 이동을 방해하기 때문이다.As a result, as shown in FIG. 7, the higher the ratio of DNA in the re-dissolution process, the lower the coulombic efficiency. This is because the surplus DNA that wraps the CNT acts as a nonconductor and interferes with the movement of electrons toward lithium.

실험예 5: CNT-DNA 음극과 CNT-PSS 음극의 전기도금 영향 비교 Experimental Example 5: Comparison of Electroplating Effects between CNT-DNA Cathode and CNT-PSS Cathode

실시예 1 및 비교예 2의 음극을 테스트하기 위한 코인 셀의 실험 결과를 비교하여, 음이온성 작용기를 가지는 다른 고분자(PSS)를 CNT에 코팅했을 때 동일한 효과를 얻을 수 있는지 조사하였다. 충방전과정에서의 C-rate은 0.1C(1000 mAh/g 기준)였다.Experimental results of a coin cell for testing negative electrodes of Example 1 and Comparative Example 2 were compared and it was examined whether the same effect could be obtained when another polymer (PSS) having an anionic functional group was coated on CNTs. The C-rate in the charging and discharging process was 0.1 C (1000 mAh / g standard).

상기 충방전 결과 데이터인 도 6에 도시된 바와 같이, CNT 음극의 경우 쿨롱효율이 약 14 %, 충전용량은 약 140 mAh/g, CNT-PSS 음극의 경우 쿨롱효율이 약 68 %, 충전용량은 약 680 mAh/g, CNT-DNA 음극의 경우, 쿨롱효율이 약 86 %, 충전용량은 약 860 mAh/g 였다.As shown in FIG. 6, the Coulomb efficiency of the CNT cathode is about 14%, the charge capacity is about 140 mAh / g, the Coulomb efficiency of the CNT-PSS cathode is about 68%, and the charge capacity is About 680 mAh / g, for a CNT-DNA cathode, the coulomb efficiency was about 86% and the charge capacity was about 860 mAh / g.

재용출 과정에서 CNT-PSS의 쿨롱효율은 단독 CNT 음극보다는 증가하였지만, CNT-DNA 음극보다는 낮은 값을 보인다. 이는 PSS의 술폰산기와 리튬이온과의 상호작용이 일정 부분 리튬의 균일한 도금 및 재용출에 기여할 수 있음을 시사한다. In the re-dissolution process, the coulombic efficiency of CNT-PSS is higher than that of the single CNT cathode but lower than that of the CNT-DNA cathode. This suggests that the interaction between the sulfonic acid group of PSS and lithium ion may contribute to uniform plating and re-dissolution of lithium.

그러나, DNA와 리튬의 정전기적 상호작용이 리튬의 균일한 도금 및 재용출에 있어 PSS보다 효과적임이 증명되었다. 상기 효과는 주사전자현미경 결과로도 증명된다. 도 5(a)에 나타난 바와 같이 단독 CNT 음극은 리튬 수지상 성장이 활발하였고, 도 5(b)에 나타난 바와 같이 CNT-PSS 음극은 CNT 지름방향으로 리튬이 성장하는 모습을 보였으나 리튬 수지상이 부분적으로 성장한 것을 확인하였다. 반면, 도 5(c)에 나타난 바와 같이 CNT-DNA 음극의 경우 도금 및 재용출 실험 후에도 CNT의 결이 보이며, 이는 매우 균일한 리튬의 도금 및 재용출을 시사하는 결과이다.However, the electrostatic interaction of DNA with lithium has proven to be more effective than PSS in the uniform plating and re - dissolution of lithium. This effect is also confirmed by scanning electron microscope results. As shown in FIG. 5 (a), the single CNT anode was actively growing with a lithium resin phase, and as shown in FIG. 5 (b), the CNT-PSS cathode showed lithium growth in the CNT diameter direction, . On the other hand, as shown in FIG. 5 (c), CNT-DNA cathodes show CNTs even after plating and re-dissolution experiments, suggesting highly uniform plating and re-dissolution of lithium.

실험예 6: 방전용량에 따른 CNT-DNA 음극의 활용가능성 확인Experimental Example 6: Confirmation of possibility of using CNT-DNA cathode according to discharge capacity

실시예 1의 음극을 테스트하기 위한 코인 셀의 방전용량을 달리하면서, DNA의 음이온성 작용기의 영향으로 리튬이 수지상을 형성하지 않고, CNT 표면에 균일하게 도금되는 효과를 관찰하였다. 충방전과정에서의 C-rate은 0.1C(5000 mAh/g 기준), 방전과정에서의 전류밀도는 0.2 mA/cm2 이었다.The effect of uniformly plating the surface of the CNT without observing the formation of the resin phase due to the influence of the anionic functional group of DNA while observing the discharge capacity of the coin cell for testing the negative electrode of Example 1 was observed. The C-rate during charging and discharging was 0.1 C (5000 mAh / g), and the current density during discharging was 0.2 mA / cm 2 .

도 8에 도시된 바와 같이, CNT기준 5000 mAh/g을 방전하였을 때 도 8(a)와 같이 단독 CNT 음극의 경우 불균일한 수지상의 형성이 관찰된 반면, 도 8(b)와 같이 CNT-DNA 음극의 경우 균일한 리튬의 성장을 확인할 수 있었으며, 수지상의 형성 또한 보이지 않았다. As shown in FIG. 8, when a CNT reference of 5000 mAh / g was discharged, a uniform dendrite formation was observed in a single CNT cathode as shown in FIG. 8 (a), whereas CNT- In the case of the cathode, uniform lithium growth was confirmed, and no dendrite formation was observed.

도 9에 도시한 바와 같이, 상기의 조건에서 충전 시 충전용량은 약 4500 mAh/g, 쿨롱효율은 약 90 %에 이르며, 이는 실리콘 음극의 이론용량의 한계를 뛰어넘은 값이다. 이를 통해, 본 실시예의 음극재는 이론 용량의 한계가 없어, 고용량 이차전지, 및 대용량 전지에 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 9, under the above conditions, the charging capacity at the time of charging reaches about 4,500 mAh / g and the coulomb efficiency reaches about 90%, which exceeds the theoretical capacity of the silicon cathode. Thus, it was confirmed that the negative electrode material of the present embodiment has no limit of the theoretical capacity and can be used for a high capacity secondary battery and a large capacity battery.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (27)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 및
상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하는
이차전지용 음극재의 제조방법.
Preparing a mixture by mixing an electrically conductive material, a biochemical anionic polymer, and a solvent;
Ultrasonically treating the mixture; And
Drying the ultrasonic treated mixture; and
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서,
상기 혼합물은,
상기 혼합물 100 중량%에 대해,
상기 전기 전도성 물질 1 중량% 이상, 및 75 중량% 이하;
상기 생화학적 음이온성 고분자 10 중량% 이상, 및 95중량% 이하; 및
상기 용매를 잔부로 포함하는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Mixing the electrically conductive material, the biochemical anionic polymer, and the solvent to prepare a mixture,
The mixture may contain,
For 100 wt% of the mixture,
At least 1 wt%, and at most 75 wt% of the electrically conductive material;
At least 10% by weight, and at most 95% by weight of the biochemical anionic polymer; And
And the solvent is contained as the remainder.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 14항에서,
상기 혼합물 내, 상기 전기 전도성 물질 및 상기 생화학적 음이온성 고분자 중량비는,
1:0.1 이상, 및 1:20 이하인 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 14,
In the mixture, the weight ratio of the electroconductive substance and the biochemical anionic polymer may be,
1: 0.1 or more, and 1: 20 or less.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서,
상기 생화학적 음이온성 고분자는,
DNA, siRNA, 아미노산, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Mixing the electrically conductive material, the biochemical anionic polymer, and the solvent to prepare a mixture,
The biochemical anionic polymer may include,
DNA, siRNA, amino acids, or combinations thereof.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 16항에서,
상기 생화학적 음이온성 고분자는,
DNA인 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The biochemical anionic polymer may include,
DNA,
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 17항에서,
상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;에서,
상기 DNA 내 염기류 및/또는 인산기(PO4 3-)가 상기 전기 전도성 물질의 표면과 pi-pi 상호작용(π-π stacking) 및/또는 정전기적 상호작용을 통하여 상기 전기 전도성 물질의 표면에 결합되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 17,
In the ultrasonic treatment of the mixture,
The base and / or phosphate group (PO 4 3- ) in the DNA binds to the surface of the electrically conductive material through pi-pi stacking and / or electrostatic interaction with the surface of the electrically conductive material. However,
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 전기 전도성 물질, 생화학적 음이온성 고분자, 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;에서,
상기 전기 전도성 물질은,
탄소계 물질인 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Mixing the electrically conductive material, the biochemical anionic polymer, and the solvent to prepare a mixture,
The electroconductive material may be,
Carbon-based material.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 19항에서,
상기 전기 전도성 물질은,
탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT), 그래핀(Graphene), 카본 블랙(Carbon black), 카본 파이버(Carbon fiber), 그래파이트(Graphite), 또는 이들의 조합인 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
20. The method of claim 19,
The electroconductive material may be,
Wherein the carbon nanotubes are carbon nanotubes (CNT), graphene, carbon black, carbon fiber, graphite, or a combination thereof.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 는,
2회 이상 수행되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Ultrasonically treating the mixture; Quot;
Which is performed two or more times.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 21항에서,
상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;는,
상기 혼합물을 욕(Bath) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제1 초음파 처리 단계;
상기 제1 초음파 처리된 물질을 혼(Tip) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제2 초음파 처리 단계;를 포함하는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
22. The method of claim 21,
Ultrasonically treating the mixture,
A first ultrasonic treatment step of ultrasonic-treating the mixture in a bath type ultrasonic wave;
And a second ultrasonic treatment step of ultrasonically treating the first ultrasonic treated material with a tip type ultrasonic wave.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 22항에서,
상기 욕(Bath) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제1 초음파 처리 단계;는,
5℃ 이상, 및 40℃ 이하의 온도에서 30분 이상, 및 120분 이하의 시간동안 수행되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 22,
A first ultrasonic wave processing step of performing ultrasonic wave processing in the bath type ultrasonic wave generator,
5 &lt; 0 &gt; C, and 40 &lt; 0 &gt; C or lower for 30 minutes or more, and 120 minutes or less.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 22항에서,
상기 제1 초음파 처리 단계 이후에 수행되고, 혼(Tip) 타입 초음파기에서 초음파 처리하는 제2 초음파 처리 단계;는,
1℃ 이상, 및 10℃ 이하의 온도에서 5분 이상, 및 120분 이하의 시간동안 수행되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 22,
A second ultrasonic wave processing step performed after the first ultrasonic wave processing step and performing ultrasonic wave processing in a tip type ultrasonic wave,
At least 1 &lt; 0 &gt; C, and 10 &lt; 0 &gt; C or less for 5 minutes or more, and 120 minutes or less,
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;는
25℃ 이상, 및 60℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Drying the ultrasonic treated mixture;
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 25 C, &lt; / RTI &
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
제 13항에서,
상기 초음파 처리된 혼합물을 건조하는 단계;는
24시간 이상, 및 72시간 이하의 시간동안 수행되는 것인,
이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 13,
Drying the ultrasonic treated mixture;
24 hours, and 72 hours or less.
A method for manufacturing an anode material for a secondary battery.
삭제delete
KR1020160032125A 2016-03-17 2016-03-17 Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries KR101878336B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160032125A KR101878336B1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160032125A KR101878336B1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170108361A KR20170108361A (en) 2017-09-27
KR101878336B1 true KR101878336B1 (en) 2018-07-13

Family

ID=60036339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160032125A KR101878336B1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101878336B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102270252B1 (en) * 2019-09-27 2021-06-28 울산과학기술원 Nucleic acid based solid state single ion conductor, electrolyte having the same, and lithium ion cell having the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237304A (en) * 2001-02-13 2002-08-23 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Graphite particles for negative electrode and negative electrode coating film of non-aqueous secondary battery
KR100591526B1 (en) * 2003-02-22 2006-06-20 광주과학기술원 Preparation of novel carbon nanotubes-nucleic acids conjugates
KR20150056398A (en) * 2013-11-15 2015-05-26 주식회사 엘지화학 Anode active material for lithium secondary battery having core-shell structure, lithium secondary battery comprising the material, and method of preparing the material
KR101533048B1 (en) * 2009-01-22 2015-07-01 삼성전자주식회사 Field electron emitter containing nucleic acid coated carbon nanotube and methode for manufactring the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237304A (en) * 2001-02-13 2002-08-23 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Graphite particles for negative electrode and negative electrode coating film of non-aqueous secondary battery
KR100591526B1 (en) * 2003-02-22 2006-06-20 광주과학기술원 Preparation of novel carbon nanotubes-nucleic acids conjugates
KR101533048B1 (en) * 2009-01-22 2015-07-01 삼성전자주식회사 Field electron emitter containing nucleic acid coated carbon nanotube and methode for manufactring the same
KR20150056398A (en) * 2013-11-15 2015-05-26 주식회사 엘지화학 Anode active material for lithium secondary battery having core-shell structure, lithium secondary battery comprising the material, and method of preparing the material

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Mater. Chem., 2012, 22, pp.2727~2732(2011.12.20) *
J. Mater. Chem., 2012, 22, pp.2727~2732(2011.12.20)*
Journal of Power Sources 208 (2012) 74~85(2012.03.01) *
Journal of Power Sources 208 (2012) 74~85(2012.03.01)*
한국정밀공학회지 (2006) *
한국정밀공학회지 (2006)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170108361A (en) 2017-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102065579B1 (en) Lithium-ion secondary battery and method of producing same
US9947918B2 (en) Porous silicon particulates with micropores and mesopores within macropores
KR102382433B1 (en) Method of producing electrode material for lithium-ion secondary battery and lithium-ion battery using such electrode material
KR102189514B1 (en) Graphene powder, electrode paste for lithium ion battery and electrode for lithium ion battery
KR101778652B1 (en) Negative active material having expanded graphite for lithium secondary battery, method for preparing the same and lithium secondary battery comprising thereof
WO2016019897A1 (en) A sulfur-pan composite, a method for preparing said composite, and an electrode and a lithium-sulfur battery comprising said composite
US20130157106A1 (en) Lithium metal powder-carbon powder composite anode for lithium secondary battery and lithium metal secondary battery comprising the same
US11289699B2 (en) Conductive coatings for active electrochemical materials
Jung et al. An in situ formed graphene oxide–polyacrylic acid composite cage on silicon microparticles for lithium ion batteries via an esterification reaction
US20190157665A1 (en) Graphene-polymer porous scaffold for stable lithium-sulfur batteries
US20150270538A1 (en) Carbon-silicon composite, and lithium secondary battery anode and lithium secondary battery including the same
KR20150056532A (en) Graphene-containing electrodes
Tang et al. Three-dimensional ordered macroporous Cu/Fe3O4 composite as binder-free anode for lithium-ion batteries
JPWO2015012086A1 (en) COMPOSITE PARTICLE, METHOD FOR PRODUCING SAME, ELECTRODE AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY
KR102238898B1 (en) Protection of lithium-dendrite growth by functionalized carbon nanodot additives
KR20230028322A (en) Conductive composition for secondary batteries
KR101878336B1 (en) Method for manufacturing negative electrode active material for rechareable batteries
WO2012141308A1 (en) Carbon black composite and lithium-ion secondary battery using same
KR20180071107A (en) Negative electrode active material for rechareable batteries, method for manufacturing the same, and rechargeable battery comprising the same
KR101855848B1 (en) Negative active material having expanded graphite and silicon fusions for lithium secondary battery, method for preparing the same and lithium secondary battery comprising thereof
KR20230008738A (en) Electrode for lithium ion battery and manufacturing method thereof
Song et al. Silicon-based anodes for advanced lithium-ion batteries
CN112368859B (en) Ethylcellulose as a dispersant for cathode production in lithium ion batteries
CN114361459A (en) Preparation method of silver phosphide-carbon material composite and solid lithium ion battery comprising same
CN112368859A (en) Ethyl cellulose as dispersant for lithium ion battery cathode production

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant