KR102186834B1 - Manufacturing method of Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite for electrodes of secondary battery and electrode active material containing Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite prepared therefrom - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 리튬이온 충방전에 의한 부피변화를 최소화하기에 적합한 형상 및 현저히 작은 비표면적을 가져 장기 안정성이 현저히 우수함과 동시에 고용량, 고출력 특성을 갖는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법 및 이를 통해 통해 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery manufacturing method of the electrode Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 and micro-composites for the secondary cell electrode active materials including the Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 micro composites fabricated by this, and more specifically For the secondary battery electrode Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 micro, which has remarkably excellent long-term stability as well as high capacity and high output characteristics as it has a shape suitable for minimizing volume change due to lithium ion charging and discharging and a remarkably small specific surface area. It relates to a method for manufacturing a composite and an electrode active material for a secondary battery including the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared through the same.

Description

이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질{Manufacturing method of Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite for electrodes of secondary battery and electrode active material containing Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite prepared therefrom}Manufacturing method of Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite for electrodes of secondary battery and electrode active material containing Nb2O5-Ge/GeO2 microcomposite prepared therefrom}

본 발명은 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 리튬이온 충방전에 의한 부피변화를 최소화하기에 적합한 형상 및 현저히 작은 비표면적을 가져 장기 안정성이 현저히 우수함과 동시에 고용량, 고출력 특성을 갖는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법 및 이를 통해 통해 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery manufacturing method of the electrode Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 and micro-composites for the secondary cell electrode active materials including the Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 micro composites fabricated by this, and more specifically For the secondary battery electrode Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 micro, which has remarkably excellent long-term stability as well as high capacity and high output characteristics as it has a shape suitable for minimizing volume change due to lithium ion charging and discharging and a remarkably small specific surface area. It relates to a method for manufacturing a composite and an electrode active material for a secondary battery including the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared through the same.

리튬이온 기반 에너지저장장치는 대표적으로 리튬이차전지와 전기화학 커패시터(리튬이온-커패시터, 수퍼커패시터)로 나눌 수 있다. 두 가지 저장 시스템은 리튬이온이 전극 물질의 내부에 삽입되거나 전극활물질 표면에 저장되는 것과 같이 근본적으로 다른 저장 메커니즘을 보인다. 이러한 저장 메커니즘은 본질적으로 전극 재료에 의존하기 때문에 각 전극 물질이 가지는 반응 메커니즘에 대한 높은 이해도와 응용이 필요하다.Lithium ion-based energy storage devices can be typically divided into lithium secondary batteries and electrochemical capacitors (lithium ion-capacitors, supercapacitors). The two storage systems exhibit fundamentally different storage mechanisms, such as lithium ions being inserted into the electrode material or stored on the electrode active material surface. Since such a storage mechanism essentially depends on the electrode material, a high understanding and application of the reaction mechanism of each electrode material is required.

리튬이온 전지에서 현재까지 사용되고 있는 대표적인 음극 활물질은 흑연인데 비교적 낮은 372 mAh·g-1의 이론용량을 가지고 있으며 층상계 리튬삽입형 반응 메커니즘 때문에 에너지밀도를 더 높이기 어려운 문제를 가지고 있다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 실리콘(Li15Si4: 3580 mAh·g-1), 주석(Li22Sn4: 990 mAh·g-1) 및 게르마늄(Li15Ge4: 1390 mAh·g-1) 등 리튬-합금 계 재료가 제안되어 왔다. 그러나 이러한 물질들은 전기화학적인 리튬-합금 반응에서 고용량을 나타내지만, 리튬의 삽입 및 추출 반응에서 전극 물질의 부피 변화를 동반한 기계적 열화를 일으켜 가역 용량 감소를 초래한다.The representative negative active material used in lithium-ion batteries up to now is graphite, which has a relatively low theoretical capacity of 372 mAh·g -1 , and it is difficult to increase the energy density further due to the layered lithium insertion type reaction mechanism. To overcome these shortcomings, silicon (Li 15 Si 4 : 3580 mAh·g -1 ), tin (Li 22 Sn 4 : 990 mAh·g -1 ) and germanium (Li 15 Ge 4 : 1390 mAh·g -1) ), etc., lithium-alloy materials have been proposed. However, these materials exhibit a high capacity in the electrochemical lithium-alloy reaction, but cause mechanical deterioration accompanied by a change in the volume of the electrode material in the lithium insertion and extraction reaction, resulting in a reversible capacity reduction.

한편, 리튬이온 커패시터의 경우, Li4Ti5O12, TiO2 및 Nb2O5와 같은 금속 산화물 물질이 광범위하게 연구되었다. 이러한 물질들도 전극 활물질의 층상계 리튬삽입형 반응메커니즘으로 ~200mAh·g-1의 낮은 가역용량을 가지지만 이들의 결정구조 내의 독특한 리튬이온 확산 메커니즘 때문에 층간이나 터널 내부로 리튬이온이 삽입되어 결정학적 상전이 없이 전하 이동이 가능하고 높은 출력특성을 보인다. 그러나 내부적으로 전자전도가 낮은 산화물 계열의 물질들이므로 복잡한 표면처리 및 탄소 복합화가 필요하다.Meanwhile, in the case of lithium ion capacitors, metal oxide materials such as Li 4 Ti 5 O 12 , TiO 2 and Nb 2 O 5 have been extensively studied. These materials also have a low reversible capacity of ~200mAh·g -1 due to the layered lithium insertion type reaction mechanism of the electrode active material, but due to the unique lithium ion diffusion mechanism within their crystal structure, lithium ions are inserted between layers or inside the tunnel. Charge transfer is possible without phase change and high output characteristics are shown. However, internally, since they are oxide-based materials with low electron conductivity, complex surface treatment and carbon composites are required.

재료의 구조적 불안정성과 기계적 열화에 따른 용량 감소를 줄이고 더욱 빠르고 많은 양의 전자 전도를 위해 일부 제한적인 고용량 리튬-합금 재료와 리튬이온 커패시터 물질의 복합화 관련 연구가 이루어졌다. 그러나 합성 재료의 미세 구조는 복합 재료의 상승효과를 증폭시키기 위해 정교하지 않았으며, 전기화학적 성질은 현재 시장 요구를 충족시키기에도 만족스럽지 못한 실정이다.Some limited high-capacity lithium-alloy materials and lithium-ion capacitor materials have been studied to reduce capacity reduction due to structural instability and mechanical deterioration, and to conduct faster and larger amounts of electrons. However, the microstructure of the synthetic material is not elaborate to amplify the synergistic effect of the composite material, and the electrochemical properties are not satisfactory even to meet the current market demand.

또한 대다수의 복합체의 경우 나노기술을 사용하여 빠른 리튬이온의 확산을 유도하고 리튬의 삽입과 추출 시 상대적으로 작은 부피 변화를 통한 활물질의 구조적 안정화를 추구하였다. 그러나 나노 크기의 물질들은 전극으로 사용할 시 낮은 입자 밀도를 보여 셀 설계 시 문제가 된다. 또한, 높은 비표면적을 가져 연속되는 충방전 사이클 동안 고체전해질계면 (SEI: Solid Electrolyte Interphase)의 반복적인 생성을 야기하여 결국 가역 용량 감소를 초래한다.In addition, in the case of the majority of composites, nanotechnology was used to induce rapid diffusion of lithium ions, and structural stabilization of the active material was sought through relatively small volume changes during lithium insertion and extraction. However, nano-sized materials show a low particle density when used as an electrode, which is a problem in cell design. In addition, since it has a high specific surface area, it causes repetitive generation of a solid electrolyte interface (SEI) during a continuous charge/discharge cycle, resulting in a decrease in reversible capacity.

따라서 고용량이면서 동시에 출력 특성 및 수명 특성이 우수한 리튬-이온 저장체 및 이의 제조방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a lithium-ion storage material having a high-capacity and excellent output characteristics and lifetime characteristics and a manufacturing method thereof.

대한민국공개특허 제10-2007-0083384호Korean Patent Publication No. 10-2007-0083384

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 리튬이온 충방전에 의한 부피변화를 최소화하기에 적합한 형상 및 현저히 작은 비표면적을 가져 장기 안정성이 현저히 우수함과 동시에 고용량, 고출력 특성을 갖는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been devised in consideration of the above points, and has a shape suitable for minimizing volume change due to lithium ion charging and discharging, and a remarkably small specific surface area, so that the secondary battery has remarkably excellent long-term stability and high capacity and high output characteristics. An object of the present invention is to provide a method for preparing an electrode Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지용 전극 활물질을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide an electrode active material for a secondary battery including the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite according to the present invention.

본 발명은 니오븀산화물 전구체, 비이온성 계면활성제, 제1용매를 혼합하여 제1용액을 제조하는 단계, 상기 제1용액에 저마늄산화물 전구체, 및 캡핑제(capping agent)를 첨가하여 제2용액을 제조하는 단계, 상기 제2용액을 소정의 온도에서 용매열합성하되, 상기 니오븀산화물 전구체로부터 형성된 니오븀산화물 나노입자들 및 상기 저마늄산화물 전구체로부터 형성된 저마늄산화물 나노 넷(nanonet)이 상기 니오븀산화물 나노입자들을 상호 연결시켜 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성하는 단계 및 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 소정의 온도에서 열처리하여 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 제조하는 단계를 포함하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법을 제공한다.In the present invention, a niobium oxide precursor, a nonionic surfactant, and a first solvent are mixed to prepare a first solution, and a germanium oxide precursor and a capping agent are added to the first solution to prepare a second solution. The preparing step, wherein the second solution is thermally synthesized with a solvent at a predetermined temperature, and niobium oxide nanoparticles formed from the niobium oxide precursor and germanium oxide nanonets formed from the germanium oxide precursor are the niobium oxide The steps of forming a spherical niobium oxide-germanium oxide microcomposite having a three-dimensional network structure by interconnecting the nanoparticles, and heat treatment of the niobium oxide-germanium oxide microcomposite at a predetermined temperature to Nb 2 O 5 -Ge/ provides a method of producing a secondary battery electrode Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 micro-composite comprising the steps of producing a GeO 2 micro-composite material.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1용매는 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first solvent may include a polar protic solvent and a polar aprotic solvent.

또한, 상기 제1용매는 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매가 3:7 내지 5:5의 부피비율로 혼합된 것일 수 있다.In addition, the first solvent may be a mixture of a polar protic solvent and a polar aprotic solvent in a volume ratio of 3:7 to 5:5.

또한, 상기 니오븀산화물 전구체 내 니오븀 원소, 및 상기 저마늄산화물 전구체 내 저마늄 원소는 1:0.1~1:0.8의 몰비로 포함될 수 있다.In addition, the niobium element in the niobium oxide precursor and the germanium element in the germanium oxide precursor may be included in a molar ratio of 1:0.1 to 1:0.8.

또한, 상기 용매열합성은 180 ~ 240 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the solvent thermal synthesis may be performed at a temperature of 180 ~ 240 ℃.

또한, 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체는 Ar 기체 분위기에서 550 ~ 900℃ 의 온도로 열처리될 수 있다.In addition, the niobium oxide-germanium oxide microcomposite may be heat-treated at a temperature of 550 to 900°C in an Ar gas atmosphere.

또한, 상기 제1용액은 산제(acidic agent)를 더 포함하고, 상기 제1용액의 pH가 0 ~ 3일 수 있다.In addition, the first solution may further contain an acidic agent, and the pH of the first solution may be 0 to 3.

또한, 본 발명은 다수개의 Nb2O5 나노 입자들이 형성한 제1나노넷 및 낱개의 입경이 Nb2O5 나노 입자의 입경보다 작은 다수개의 Ge/GeO2 나노입자들이 상기 제1나노넷 외부 및 내부 빈 공간에 위치하여 형성한 제2나노넷을 포함하여 구현된 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 클러스터인 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 다수개 포함하는 이차전지용 전극 활물질을 제공한다.In addition, in the present invention, a first nanonet formed by a plurality of Nb 2 O 5 nanoparticles and a plurality of Ge/GeO 2 nanoparticles each having a particle diameter smaller than that of the Nb 2 O 5 nanoparticles are outside the first nanonet. And a secondary battery electrode, which is a spherical cluster having a three-dimensional network structure, including a second nanonet formed in an empty space inside, for a secondary battery including a plurality of Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposites Provide an electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 Nb2O5 나노 입자는 10 ~ 100 nm의 평균 입경을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the Nb 2 O 5 nanoparticles may have an average particle diameter of 10 to 100 nm.

또한, 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 1 ~ 6 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다.In addition, the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite may have an average particle diameter of 1 to 6 μm.

또한, 상기 평균입경 범위 내 소정의 평균입경을 갖는 다수개의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에서 입경이 9㎛를 초과하는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체들의 부피는 마이크로복합체들의 전체 부피 중 5% 이하일 수 있다. The bulk of the average particle diameter within a predetermined range a number having an average particle size of the Nb 2 O 5 -Ge / GeO Nb 2 that the grain size exceeds 2 9㎛ in micro composite O 5 -Ge / GeO 2 micro-complex is a micro complex It may be less than 5% of the total volume of them.

또한, 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적은 15 m2/g 이하일 수 있다.In addition, the BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite may be 15 m 2 /g or less.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 포함하는 이차전지 전극을 제공한다.In addition, the present invention provides a secondary battery electrode comprising the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite according to the present invention.

본 발명에 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 리튬이온 충방전에 의한 부피변화를 최소화하기에 적합한 형상 및 현저히 낮은 비표면적을 가져 장기 안정성이 현저히 우수함과 동시에 고용량, 고출력 특성을 가지기 때문에 이차전지용 전극에 널리 활용될 수 있다.In the present invention, the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite has a shape suitable for minimizing volume change due to lithium ion charging and discharging, and a remarkably low specific surface area, so that long-term stability is remarkably excellent, and at the same time, it has high capacity and high output characteristics. It can be widely used in electrodes for secondary batteries.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 모식도이다.
도 2a는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2b는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2c는 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2d는 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2e는 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2f는 실시예2 에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2g는 실시예2 에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2h는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 2i는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 SEM 이미지이다.
도 3a는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면 TEM 이미지와 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지로서, 도 3a(a) 및 3a(b)는 단면 TEM 이미지이고, 도 3a(c)는 단면에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3a(d)는 단면의 Nb원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3a(e)는 단면의 Ge원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3a(f)는 단면의 O원소에 대한 EDS 분석 결과이미지이다.
도 3b는 실시예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면 TEM 이미지와 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지로서, 도 3b(a) 및 3b(b)는 단면 TEM 이미지이고, 도 3b(c)는 단면에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3b(d)는 단면의 Nb원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3b(e)는 단면의 O원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3b(f)는 단면의 Ge원소에 대한 EDS 분석 결과이미지이다.
도 3c는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 일부분의 TEM 이미지와 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지로서, 도 3c(a)는 단면 TEM 이미지이고, 3c(b)는 high-angle annular dark-field (HAADF) TEM 이미지이며, 도 3c(c)는 단면에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3c(d)는 단면의 Nb원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3c(e)는 단면의 O원소에 대한 EDS 분석 결과 이미지, 도 3c(f)는 단면의 Ge원소에 대한 EDS 분석 결과이미지이다.
도 4a는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면에 대한 고배율 TEM 이미지이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 b 영역에 대한 FFT(fast Fourier transform) 패턴 이미지이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 c 영역에 대한 FFT(fast Fourier transform) 패턴 이미지이다.
도 4d는 도 4a에 도시된 d 영역에 대한 FFT(fast Fourier transform) 패턴 이미지이다.
도 4e는 도 4a에 도시된 e 영역에 대한 FFT(fast Fourier transform) 패턴 이미지이다.
도 5는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에 대하여 SAXS(small-angle X-ray scattering) 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에 대하여 XRD 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극을 포함하는 코인셀의 충·방전 곡선이다.
도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극을 포함하는 코인셀의 사이클 횟수에 따른 용량 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극을 포함하는 코인셀에 대하여 순환전압주사법을 통한 전류 변화 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 8d는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극을 포함하는 코인셀에 대하여 주사전압별 전류량 증가도를 측정한 그래프이다.
도 9a는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 입도 분포 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 9b는 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 입도 분포 분석 결과를 도시한 그래프이다.
1 is a schematic diagram of an Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite according to an embodiment of the present invention.
2A is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
2B is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
2C is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1.
2D is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1.
2E is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1.
2F is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2.
2G is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2.
2H is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2.
2I is a SEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2.
3A is an image showing a cross-sectional TEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 and an EDS analysis result for the cross-section, and FIGS. 3a (a) and 3a (b) are cross-sectional TEM 3a(c) is an EDS analysis result image for a cross section, FIG. 3a(d) is an EDS analysis result image for an Nb element in a cross section, and FIG. 3a(e) is an EDS analysis result image for a Ge element in a cross section. , Figure 3a(f) is an EDS analysis result image for the O element of the cross section.
3B is an image showing a cross-sectional TEM image of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2 and an EDS analysis result for the cross-section, and FIGS. 3b(a) and 3b(b) are cross-sectional TEM 3b(c) is an EDS analysis result image for a cross-section, FIG. 3b(d) is an EDS analysis result image for an Nb element in a cross-section, and FIG. 3b(e) is an EDS analysis result image for an element O in a cross-section. , Figure 3b(f) is an EDS analysis result image for the Ge element of the cross section.
3C is an image showing a TEM image and an EDS analysis result for a cross section of a portion of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2, and FIG. 3c(a) is a cross-sectional TEM image, 3c (b) is a high-angle annular dark-field (HAADF) TEM image, FIG. 3c(c) is an EDS analysis result image for a cross section, and FIG. 3c(d) is an EDS analysis result image for an Nb element in a cross-section, FIG. 3c(e) is an EDS analysis result image for element O in a cross section, and FIG. 3c(f) is an EDS analysis result image for Ge element in a cross section.
4A is a high magnification TEM image of a cross section of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
4B is a fast Fourier transform (FFT) pattern image for region b shown in FIG. 4A.
4C is a fast Fourier transform (FFT) pattern image for region c shown in FIG. 4A.
4D is a fast Fourier transform (FFT) pattern image for a region d shown in FIG. 4A.
FIG. 4E is a fast Fourier transform (FFT) pattern image for region e shown in FIG. 4A.
5 is a graph showing the results of small-angle X-ray scattering (SAXS) analysis of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
6 is a graph showing the BET specific surface area measurement results of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1.
7 is a graph showing the XRD analysis results of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
8A is a charge/discharge curve of a coin cell including a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.
8B is a graph showing a result of measuring capacity according to the number of cycles of a coin cell including a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.
8C is a graph showing a result of measuring a change in current through a cyclic voltage scanning method for a coin cell including a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.
8D is a graph measuring an increase in current amount for each scan voltage for a coin cell including a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.
9A is a graph showing the results of particle size distribution analysis of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG.
9B is a graph showing the particle size distribution analysis results of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1. FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

이하 본 발명에 따른 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for a secondary battery electrode according to the present invention will be described.

먼저, 니오븀산화물 전구체, 계면활성제, 제1용매를 혼합하여 제1용액을 제조한다. 바람직하게는 상기 니오븀산화물 전구체 및 상기 계면활성제를 각각 독립적으로 제1용매에 첨가 및 혼합한 후 지속적으로 교반될 수 있다.First, a niobium oxide precursor, a surfactant, and a first solvent are mixed to prepare a first solution. Preferably, the niobium oxide precursor and the surfactant are each independently added to and mixed with the first solvent, followed by stirring continuously.

상기 니오븀산화물 전구체는 니오븀 원소를 포함하는 수화물일 수 있으며, 바람직하게는 C4H4NNbOxH2O 및/또는 NbCl4일 수 있다. 다만, 후술하는 단계에서 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성하기에 C4H4NNbOxH2O가 보다 바람직할 수 있다. 일예로 상기 니오븀산화물 전구체는 상기 제1용액 내 용매 100㎖를 기준으로 2.7 ~ 8.4 mmol 농도로 포함될 수 있다. 만일, 상기 니오븀산화물 전구체가 8.4 mmol을 초과할 경우 니오븀산화물의 나노입자들 서로 간에 나노넷을 형성하기 어려울 수 있고, 이에 따라서 결과적으로 구형의 3차원 네트워크 구조를 갖는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 구현되기 어려울 수 있다. 또한, 만일 2.7mmol 미만으로 포함되는 경우 니오븀산화물이 나노넷을 형성하기 어려울 수 있고, Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 형성되더라도 Nb2O5-산화물 나노입자들이 네트워크 구조가 아닌 입자상으로 떨어져 존재하거나 뭉쳐서 존재하는 등 목적하는 구조의 마이크로복합체를 형성하기 어려울 수 있다. The niobium oxide precursor may be a hydrate containing a niobium element, preferably C 4 H 4 NNbO xH 2 O and/or NbCl 4 . However, C 4 H 4 NNbO xH 2 O may be more preferable to form a spherical niobium oxide-germanium oxide microcomposite having a three-dimensional network structure in a step described later. For example, the niobium oxide precursor may be included in a concentration of 2.7 to 8.4 mmol based on 100 ml of the solvent in the first solution. If the niobium oxide precursor exceeds 8.4 mmol, it may be difficult to form nanonets between the niobium oxide nanoparticles, and as a result, Nb 2 O 5 -Ge/GeO having a spherical three-dimensional network structure. 2 Microcomposites can be difficult to implement. In addition, if it is contained in less than 2.7 mmol, it may be difficult for niobium oxide to form nanonets, and even if the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite is formed, the Nb 2 O 5 -oxide nanoparticles are in the form of particles rather than a network structure. It may be difficult to form a microcomposite of a desired structure, such as being separated or present in a cluster.

상기 계면활성제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 비이온성 계면활성제라면 제한없이 사용할 수 있으며, 일예로 F-127일 수 있다. 또한 상기 비이온성 계면활성제는 상기 제1용매의 극성에 따라 형성되는 마이셀콜로이드의 형상이 달라질 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제는 후술하는 제2용액 내 포함되는 니오븀산화물 전구체 및 저마늄산화물 전구체 중량 총합의 10 ~ 30 중량%로 첨가될 수 있다. 만일 비온성 계면활성제의 함량이 30중량%를 초과할 경우 열분해 시 탄소 함량이 높아지고, 이로 인해 니오븀산화물 나노입자나 저마늄산화물 나노입자와 같은 일차입자 사이와 표면에 두꺼운 탄소층이 구현됨에 따라서 정밀한 나노넷 구조의 형성이 어려울 수 있다. 또한, 만일 비이온성 계면활성제의 함량이 10중량% 미만으로 포함되는 경우 각각의 일차입자들의 크기가 제어되지 않아 커지며, 이로 인해 입자간 바인딩이 적어져 목적하는 구형이면서 네트워크구조를 갖는 마이크로복합체를 수득하기 어려울 수 있다. The surfactant may be used without limitation as long as it is a nonionic surfactant commonly used in the art, and for example, it may be F-127. In addition, the nonionic surfactant may have a different shape of the micelle colloid formed according to the polarity of the first solvent. The nonionic surfactant may be added in an amount of 10 to 30% by weight of the total weight of the niobium oxide precursor and the germanium oxide precursor contained in the second solution to be described later. If the content of the non-ionic surfactant exceeds 30% by weight, the carbon content increases during thermal decomposition, and thus, a thick carbon layer is formed between primary particles such as niobium oxide nanoparticles and germanium oxide nanoparticles and on the surface. The formation of nanonet structures can be difficult. In addition, if the content of the nonionic surfactant is less than 10% by weight, the size of each primary particle is not controlled and becomes large, resulting in less binding between particles, thereby obtaining a microcomposite having a desired spherical shape and a network structure. It can be difficult to do.

상기 제1용매는 극성 양자성 용매(polar protic solvent) 및 극성 비양자성 용매(polar aprotic solvent)를 포함할 수 있다. 상기 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매를 동시에 포함함으로써 후술되는 단계에서 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성하기에 적합할 수 있다.The first solvent may include a polar protic solvent and a polar aprotic solvent. By simultaneously including the polar protic solvent and the polar aprotic solvent, it may be suitable for forming a spherical niobium oxide-germanium oxide microcomposite having a three-dimensional network structure in a step described below.

상기 극성 양자성 용매는 메탄올, 에탄올 및 이소프로필 알코올 중에서 선택된 적어도 어느 하나, 바람직하게는 에탄올을 포함할 수 있다. 상기 극성 비양자성 용매는 디메틸포름아미드, 테트라하이드로퓨란 및 아세토니트릴 중에서 선택된 적어도 어느 하나, 바람직하게는 디메틸포름아미드를 포함할 수 있다. 더욱 더 바람직하게는 상기 제1용매는 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매가 3:7 내지 5:5의 부피비율로 혼합된 것일 수 있으며, 상기 부피비율로 혼합될 경우 후술되는 단계에서 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성하기에 적합할 수 있다.The polar protic solvent may include at least one selected from methanol, ethanol and isopropyl alcohol, preferably ethanol. The polar aprotic solvent may include at least one selected from dimethylformamide, tetrahydrofuran and acetonitrile, preferably dimethylformamide. Even more preferably, the first solvent may be a mixture of a polar protic solvent and a polar aprotic solvent in a volume ratio of 3:7 to 5:5, and when mixed in the volume ratio, the three-dimensional It may be suitable for forming a spherical niobium oxide-germanium oxide microcomposite having a network structure.

또한 상기 제1용액은 산제(acidic agent)를 더 포함할 수 있고, 상기 제1용액의 pH가 0 ~ 3 일 수 있다. 상기 산제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 산제라면 제한 없이 선택될 수 있으며, 바람직하게는 HCl일 수 있다. 상기 제1용액의 pH가 0 ~ 3일 경우, 최종적으로 제조되는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 내 Nb2O5 입자의 결정성이 향상, 바람직하게는 사방정계 결정구조(orthorhombic crystal structure)를 갖는 Nb2O5 입자의 함량이 더욱 증가할 수 있다.In addition, the first solution may further contain an acidic agent, and the pH of the first solution may be 0 to 3. The powder may be selected without limitation, as long as it is a powder commonly used in the art, and preferably HCl. When the pH of the first solution is 0 to 3, the crystallinity of the Nb 2 O 5 particles in the finally prepared Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite is improved, preferably an orthorhombic crystal structure. structure), the content of Nb 2 O 5 particles can be further increased.

다음으로, 상기 제1용액에 저마늄산화물 전구체, 및 캡핑제(capping agent)를 첨가하여 제2용액을 제조한다. 바람직하게는 상기 캡핑제는 상기 캡핑제를 용해시킬 수 있는 용매에 용해된 상태로 첨가될 수 있고, 상기 저마늄산화물 전구체 또한 상기 저마늄산화물 전구체를 용해시킬 수 있는 용매에 용해된 형태로 첨가될 수 있다. 또한 상기 제2용액을 제조한 후 지속적으로 교반될 수 있다.Next, a second solution is prepared by adding a germanium oxide precursor and a capping agent to the first solution. Preferably, the capping agent may be added in a dissolved state in a solvent capable of dissolving the capping agent, and the germanium oxide precursor may also be added in a form dissolved in a solvent capable of dissolving the germanium oxide precursor. I can. In addition, after preparing the second solution, it may be continuously stirred.

상기 저마늄산화물 전구체는 상기 제2용액 내에서 가에탄올 분해 반응되어 저마늄산화물 나노 시드(nano seed)로 전환될 수 있다. 또한 상기 니오븀산화물 전구체는 상기 제2용액 내에서 니오븀산화물 나노 시드(nano seed)로 전환될 수 있다. 상기 저마늄산화물 나노 시드 및 니오븀산화물 나노 시드는 후술되는 열용매합성 단계에서 각각 저마늄산화물 나노입자 및 니오븀산화물 나노입자로 성장될 수 있다.The germanium oxide precursor may be converted into a germanium oxide nanoseed by decomposing ethanol in the second solution. In addition, the niobium oxide precursor may be converted into a niobium oxide nano seed in the second solution. The germanium oxide nanoseeds and niobium oxide nanoseeds may be grown into germanium oxide nanoparticles and niobium oxide nanoparticles, respectively, in the thermal solvent synthesis step described below.

상기 제2용액에서 상기 니오븀산화물 전구체 내 니오븀 원소, 및 상기 저마늄산화물 전구체 내 저마늄 원소는 1:0.1 ~ 1:0.8의 몰비를 갖도록 전구체들이 포함될 수 있다. 상기 니오븀 원소 1몰 기준으로 저마늄 원소가 0.1몰 미만일 경우, 후술되는 용매열합성 단계에서 형성되는 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체 내 저마늄산화물 나노넷이 목적하는 형상 및/또는 비율로 형성되지 않을 수 있으며 이에 따라 최종적으로 제조되는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 고용량 및 장기안정성을 발현하기에 어려울 수 있다. 또한 상기 니오븀 원소 1몰을 기준으로 저마늄 원소가 0.8몰을 초과할 경우, 최종적으로 제조되는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체 내 Nb2O5가 목적하는 수준의 함량으로 포함되지 않을 수 있다. 또한, 클러스터 형상이 구형이 아닌 비정형의 형상으로 제조되지 않고, 내부 구조 또한 3차원 네트워크가 형성되지 않거나, 부분적으로 형성되는 등 전체적으로 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라서 결과적으로 전극물질로 사용 시 내부구조의 붕괴, SEI의 지속 생성 등이 유발될 수 있어서 장기안정성이 현저히 저하될 우려가 있다.In the second solution, the niobium element in the niobium oxide precursor and the germanium element in the germanium oxide precursor may include precursors having a molar ratio of 1:0.1 to 1:0.8. When the germanium element is less than 0.1 mol based on 1 mol of the niobium element, the germanium oxide nanonets in the niobium oxide-germanium oxide microcomposite formed in the solvent thermal synthesis step described later are not formed in the desired shape and/or ratio. It may not be possible, and accordingly, the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite finally prepared may be difficult to express high capacity and long-term stability. In addition, if the germanium element exceeds 0.8 mol, in Nb 2 O 5 is not included for the purpose of the content of the level of Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 micro-composite is finally prepared in the basis of 1 mol of the niobium I can. In addition, the cluster shape may not be manufactured in an irregular shape other than a spherical shape, and the internal structure may not be formed as a whole, such as a 3D network not formed or partially formed. As a result, when used as an electrode material, there is a concern that long-term stability may be remarkably deteriorated as it may cause collapse of the internal structure and sustained generation of SEI.

상기 캡핑제는 후술되는 용매열합성 단계에서 성장되는 니오븀산화물 나노입자 및 저마늄산화물 나노입자의 응집되는 현상을 방지하고, 각각이 목적하는 수준의 크기의 나노입자로 성장될 수 있도록 하며, 최종적으로 형성되는 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체의 입경 크기 및 형상을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로 캡핑제를 사용하여 구현된 도 2a 및 도 2b의 마이크로복합체의 경우 크기가 구형이면서 각각의 마이크로복합체 크기가 매우 균일한 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여 캡핑제 없이 구현된 도 2c 내지 도 2e의 마이크로복합체는 입경 크기의 균일성이 저하되고, 형상에 있어서도 온전한 구형으로 형성되지 않은 것들이 포함된 것을 확인할 수 있다. 상기 캡핑제는 당업계에서 마이크로입자를 캡핑할 수 있는 소재라면 제한없이 선택될 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈(PVP)일 수 있다. 상기 캡핑제는 상기 제2용액 내 니오븀산화물 전구체 및 저마늄산화물 전구체 중량 총합을 기준으로 5 ~ 10중량%로 포함될 수 있고, 이를 통해 3차원 네트워크 구조 및 니오븀산화물/저마늄산화물 나노입자 크기를 목적하는 수준으로 구현하기에 보다 적합할 수 있다. The capping agent prevents the agglomeration of niobium oxide nanoparticles and germanium oxide nanoparticles grown in the solvent thermal synthesis step to be described later, and allows each to grow into nanoparticles of a desired level, and finally It can play a role of controlling the particle size and shape of the formed niobium oxide-germanium oxide microcomposite. Specifically, in the case of the microcomposite of FIGS. 2A and 2B implemented using a capping agent, it can be seen that the size of the microcomposite is spherical and the size of each microcomposite is very uniform. On the other hand, it can be seen that the microcomposite of FIGS. 2C to 2E implemented without a capping agent has reduced particle size and uniformity, and includes those that are not formed in an intact spherical shape. The capping agent may be selected without limitation as long as it is a material capable of capping microparticles in the art, and may be preferably polyvinylpyrrolidone (PVP). The capping agent may be included in an amount of 5 to 10% by weight based on the total weight of the niobium oxide precursor and the germanium oxide precursor in the second solution, through which a three-dimensional network structure and a niobium oxide/germanium oxide nanoparticle size are desired. It may be more suitable to implement at the level of

상기 저마늄산화물 전구체는 저마늄 원소를 포함하는 할로겐화물일 수 있으며, 바람직하게는 GeCl4일 수 있다. 상기 저마늄산화물 전구체는 제1용액 내 니오븀산화물 전구체의 함량을 고려하여 상술한 몰비를 만족하도록 첨가됨이 바람직하다. 상기 저마늄산화물 전구체를 용해시킬 수 있는 용매는 일예로 테트라하이드로퓨란일 수 있으나, 캡핑제로 선택되는 소재에 따라 달라질 수 있다. The germanium oxide precursor may be a halide containing a germanium element, preferably GeCl 4 . The germanium oxide precursor is preferably added to satisfy the molar ratio described above in consideration of the content of the niobium oxide precursor in the first solution. The solvent capable of dissolving the germanium oxide precursor may be tetrahydrofuran, for example, but may vary depending on the material selected as the capping agent.

다음으로, 상기 제2용액을 소정의 온도에서 용매열합성 하여 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 클러스터인 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성한다. 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로 복합체에서 상기 니오븀산화물은 나노 크기의 입상으로 존재하며, 입상의 나노입자 다수개가 제1나노넷을 형성할 수 있다. 또한, 상기 저마늄산화물은 나노 크기의 입상으로 존재하며, 입상의 나노입자 다수개가 제2나노넷을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제2나노넷은 제1나노넷의 외부 및 내부 빈 공간에 저마늄산화물 나노입자들이 위치하여 형성된 것일 수 있다. 이로써, 상기 제1나노넷과 제2나노넷은 서로 얽혀 구상의 클러스터를 구현하며, 글러스터는 3차원 네트워크 구조를 갖고, 바람직하게는 상기 3차원 네트워크 구조가 클러스트 전 영역에서 형성될 수 있다. Next, the second solution is subjected to solvent heat synthesis at a predetermined temperature to form a niobium oxide-germanium oxide microcomposite, which is a spherical cluster having a three-dimensional network structure. In the niobium oxide-germanium oxide microcomposite, the niobium oxide exists in nano-sized granular form, and a plurality of granular nanoparticles may form the first nanonet. In addition, the germanium oxide exists in nano-sized granular form, and a plurality of granular nanoparticles may form the second nanonet. In this case, the second nanonet may be formed by positioning germanium oxide nanoparticles in empty spaces outside and inside the first nanonet. Accordingly, the first nanonet and the second nanonet are entangled with each other to implement a spherical cluster, and the cluster has a three-dimensional network structure, and preferably, the three-dimensional network structure can be formed in the entire cluster.

상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체는 상기 니오븀산화물 나노입자들의 나노넷과 상기 저마늄산화물 나노입자들의 나노넷이 서로 얽혀 구현됨으로써 후술되는 열처리단계에서 니오븀산화물 및 저마늄산화물 각각의 독립적인 결정화 온도보다 낮은 온도에서 결정화될 수 있다.The niobium oxide-germanium oxide microcomposite is the niobium oxide The nanonets of the nanoparticles and the nanonets of the germanium oxide nanoparticles are entangled with each other, so that they may be crystallized at a temperature lower than the independent crystallization temperatures of the niobium oxide and the germanium oxide in the heat treatment step described later.

상기 용매열합성은 180 ~ 240℃의 온도에서 12 ~ 48시간 동안 수행될 수 있다.The solvent thermal synthesis may be performed for 12 to 48 hours at a temperature of 180 to 240°C.

상기 용매열합성의 온도 조건이 180℃ 미만 및/또는 수행시간이 12시간 미만일 경우 니오븀산화물 나노입자들 및/또는 저마늄산화물 나노입자들이 목적하는 결정구조를 갖기 어려울 수 있다. 또한, 만일 온도조건이 240℃를 초과 및/또는 수행시간이 48시간을 초과할 경우 니오븀산화물 나노입자들 및/또는 저마늄산화물 나노입자들이 나노넷 구조를 형성하기 어려울 수 있다. When the temperature condition of the solvent thermal synthesis is less than 180°C and/or the execution time is less than 12 hours, it may be difficult for the niobium oxide nanoparticles and/or the germanium oxide nanoparticles to have a desired crystal structure. In addition, if the temperature condition exceeds 240°C and/or the execution time exceeds 48 hours, it may be difficult for the niobium oxide nanoparticles and/or the germanium oxide nanoparticles to form a nanonet structure.

용매열합성 후, 수득된 현탁액으로부터 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올 및/또는 물로 수회 세척할 수 있고, 세척된 현탁액 내 침전물을 수득하기 위해여 원심분리할 수 있다. 수득된 침전물을 건조, 일예로 진공건조하여 침전물, 즉 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 수득할 수 있다.After solvent thermosynthesis, it may be washed several times with ethanol and/or water to remove the surfactant from the obtained suspension, and centrifuged to obtain a precipitate in the washed suspension. The obtained precipitate may be dried, for example, vacuum-dried to obtain a precipitate, that is, the niobium oxide-germanium oxide microcomposite.

다음으로, 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 소정의 온도에서 열처리하여 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 제조한다.Next, the niobium oxide-germanium oxide microcomposite is heat-treated at a predetermined temperature to prepare a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite.

상기 열처리를 통해 상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체 내 잔류하는 계면활성제 및/또는 캡핑제를 제거할 수 있다.Through the heat treatment, a surfactant and/or a capping agent remaining in the niobium oxide-germanium oxide microcomposite may be removed.

상기 열처리는 바람직한 Nb2O5의 결정구조, 일예로 사방정계의 결정구조를 구현하면서, 동시에 Ge의 환원과 GeO2의 산화를 수행하기 위하여 550 ~ 900℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 550 ~ 700℃로 수행될 수 있다. 만일 550℃ 미만의 온도에서 수행될 경우 Nb2O5이 사방정계의 결정구조를 구현하기 어려울 수 있고, 이로 인해 목적하는 수준의 전기화학적 특성이 발현되지 못할 수 있다. 또한, 만일 900℃를 초과하는 온도에서 수행될 경우 초과시 Ge이 녹아 기화되거나 안정한 제2나노넷 구조를 이루기 어려울 수 있고, 결과적으로 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 형성되기 어렵거나, Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 형성되더라도 목적하는 3차원 네트워크구조를 가지기 어려울 수 있다. 상기 열처리는 5 ~ 15℃/분의 승온 속도로 목적하는 온도까지 승온될 수 있고, 바람직하게는 불활성기체 분위기, 일예로 아르곤 기체 분위기에서 1 ~ 5시간 동안 수행될 수 있다. 만일 대기분위기로 열처리되거나 열처리 시간을 불만족할 경우 목적하는 크기의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 구현하기 어렵고, 사방정계 결정구조를 갖는 니오븀산화물 나노입자를 얻기 어려울 수 있다. 한편, 최종 구현된 마이크로복합체에서 상기 GeO2의 결정구조는 헥사고날 구조일 수 있다. The heat treatment may be performed at a temperature of 550 to 900° C. in order to realize a preferable crystal structure of Nb 2 O 5 , for example, an orthorhombic crystal structure, and at the same time to reduce Ge and oxidize GeO 2 , more preferably It may be performed at 550 ~ 700 ℃. If performed at a temperature of less than 550°C, it may be difficult for Nb 2 O 5 to implement an orthorhombic crystal structure, and thus, the desired level of electrochemical properties may not be expressed. In addition, if it is carried out at a temperature exceeding 900°C, it may be difficult to achieve a stable second nanonet structure or melt and vaporize Ge when it exceeds, and as a result, it is difficult to form a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite Even if the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite is formed, it may be difficult to have a desired three-dimensional network structure. The heat treatment may be heated to a desired temperature at a rate of 5 to 15° C./min, and preferably may be performed for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere, for example an argon gas atmosphere. If heat treatment in the atmospheric atmosphere or if the heat treatment time is not satisfied, it may be difficult to implement a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite having a desired size, and it may be difficult to obtain niobium oxide nanoparticles having an orthorhombic crystal structure. Meanwhile, in the finally implemented microcomposite, the crystal structure of GeO 2 may be a hexagonal structure.

다음으로 상술한 제조방법을 통해 제조된 마이크로복합체를 다수개 구비하는본 발명에 따른 이차전지용 전극 활물질에 대하여 설명한다. 본 발명의 이차전지용 전극 활물질은 도 1에 도시된 것과 같은 구형의 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 다수개 포함한다.Next, an electrode active material for a secondary battery according to the present invention including a plurality of microcomposites manufactured through the above-described manufacturing method will be described. The electrode active material for a secondary battery of the present invention includes a plurality of spherical Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposites for secondary battery electrodes as shown in FIG. 1.

상기 구형의 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 다수개의 Nb2O5 나노 입자들이 형성한 제1나노넷 및 낱개의 입경이 Nb2O5 나노 입자의 입경보다 작은 다수개의 Ge/GeO2 나노입자들이 상기 제1나노넷 외부 및 내부 빈 공간에 위치하여 형성한 제2나노넷을 포함하여 구현된 클러스터로서, 상기 클러스터는 구형이며, 3차원 네트워크 구조를 갖는다. The spherical Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for secondary battery electrodes has a first nanonet formed by a plurality of Nb 2 O 5 nanoparticles and a plurality of individual particle diameters smaller than the particle diameter of Nb 2 O 5 nanoparticles. As a cluster implemented including a second nanonet formed by being located in an empty space outside and inside the first nanonet of Ge/GeO 2 nanoparticles, the cluster is spherical and has a three-dimensional network structure.

상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 Nb2O5 나노 입자들이 제1나노넷을 형성함으로써 나노 입자 표면에서의 전하 이동이 우수한 장점이 있고, 고용량 특성을 갖는 Ge/GeO2 나노 입자들이 제1나노넷 외부와 내부 빈 공간에 위치하여 제2나노넷을 형성함으로써 입자 밀도를 현저히 향상시킴과 동시에 마이크로복합체 내부의 전자전도성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 제1나노넷과 제2나노넷이 서로 얽혀 구상의 3차원 네트워크 구조의 클러스터를 형성함으로써 리튬 이온 충방전 시 상대적으로 부피 변화율이 적은 Nb2O5 나노입자들의 제1나노넷이 고용량 및 고출력 특성을 갖는 Ge/GeO2 나노 입자의 부피 팽창을 완충시킬 수 있어 전극의 가역 용량 감소 및 전극 손상을 방지 또는 최소화할 수 있다.The Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite has the advantage of excellent charge transfer on the nanoparticle surface by forming the first nanonet of Nb 2 O 5 nanoparticles, and Ge/GeO 2 nanoparticles having high capacity characteristics The particles are located outside the first nanonet and in empty spaces inside the first nanonet to form the second nanonet, thereby remarkably improving the particle density and improving the electronic conductivity inside the microcomposite. In addition, the first nanonet and the second nanonet are entangled with each other to form a cluster of a spherical three-dimensional network structure, so that the first nanonet of Nb 2 O 5 nanoparticles with relatively low volume change rate during lithium ion charging and discharging has high capacity and It is possible to buffer the volume expansion of Ge/GeO 2 nanoparticles having high output characteristics, thereby reducing the reversible capacity of the electrode and preventing or minimizing damage to the electrode.

상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 1 ~ 6 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 평균 입경이 6㎛를 초과할 경우, 전극두께의 제어가 어려울 수 있고, 전극 내부 응력작용에 유연하지 못해 클러스터의 네트워크구조가 붕괴할 가능성이 현저히 증가할 우려가 있다. 또한, 만일 평균입경이 1㎛ 미만일 경우, 입자밀도가 낮고, 입자 표면에 부산물이 많을 수 있어서 부반응을 유발시킬 우려가 있으며, 비표면적이 상대적으로 커서 전극물질로 사용되기 쉽지 않고 코팅공정도 용이하지 않은 우려가 있다. 또한, SEI를 형성 시에 더 많은 리튬이 소요됨에 따라서 전지효율이 현저히 감소할 우려가 있다.The Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite may have an average particle diameter of 1 to 6 μm. If the average particle diameter of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite exceeds 6 μm, it may be difficult to control the electrode thickness, and the possibility of collapse of the network structure of the cluster due to inflexibility to the internal stress action of the electrode is remarkable. There is a risk of increase. In addition, if the average particle diameter is less than 1㎛, the particle density is low, and there may be a lot of by-products on the surface of the particles, which may cause side reactions, and the specific surface area is relatively large, making it difficult to use as an electrode material and the coating process is not easy. There is no concern. In addition, as more lithium is required to form the SEI, there is a concern that the battery efficiency is significantly reduced.

더욱 바람직하게는 상기 평균입경 범위 내 소정의 평균입경을 갖는 다수개의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에서 입경이 9㎛를 초과하는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체들의 부피는 마이크로복합체들의 전체부피 중 5% 이하로 포함될 수 있다. 이 경우 균일한 입경의 마이크로복합체로 인해 초기에 형성되는 고체전해질계면(SEI)이 안정하며, 잘 깨지지 않을 수 있고, 지속적으로 생성되어 두꺼워지지 않을 수 있다. 또한, 리튬이온의 확산과 전자 이동 속도에 영향을 미쳐 장기 사이클 동안 안정적인 수명특성과 빠른 레이트 특성을 발현하는데 유리할 수 있다. 만일 입경이 9㎛를 초과하는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체가 전체 마이크로복합체 개수 중 5%를 초과하여 포함할 경우 입경 균일도가 현저히 저하되고, 큰 입경의 마이크로복합체로 인해서 SEI가 지속 생성되고, 장기 사이클 동안 수명이 감소하는 등 목적하는 효과를 달성하기 어려울 수 있다.More preferably the volume of the average particle diameter within a predetermined range a number having an average particle size of the Nb 2 O 5 -Ge / GeO Nb 2 O to a particle size in excess of 2 microseconds 9㎛ complex 5 -Ge / GeO 2 micro-complexes It may contain up to 5% of the total volume of microcomposites. In this case, due to the microcomposite having a uniform particle diameter, the solid electrolyte interface (SEI) initially formed is stable, may not be easily broken, and may be continuously generated and not thickened. In addition, it may be advantageous in expressing stable life characteristics and fast rate characteristics during a long cycle by affecting the diffusion and electron transfer speed of lithium ions. If the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite with a particle diameter exceeding 9㎛ exceeds 5% of the total number of microcomposites, the uniformity of the particle size is significantly lowered, and the SEI continues due to the large particle diameter microcomposite. It may be difficult to achieve the desired effect, such as being produced and reducing life over long cycles.

상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에서 제1나노넷을 형성하는 Nb2O5 나노 입자는 10 ~ 100 ㎚의 평균 입경, 보다 바람직하게는 25 ~ 55㎚의 평균입경을 가질 수 있다.Nb 2 O 5 nanoparticles to form a first nano-nets in the Nb 2 O 5 -Ge / GeO 2 micro-composite is the average particle diameter of 10 ~ 100 ㎚, more preferably, may have an average particle diameter of 25 ~ 55㎚ .

상기 Nb2O5 나노 입자의 평균 입경이 10 ~ 100 ㎚일 경우, 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 리튬이온 충방전에 의한 부피변화를 최소화하기에 적합한 형상 및 현저히 낮은 비표면적을 가져 장기 안정성이 현저히 우수함과 동시에 고용량, 고출력 특성이 우수할 수 있다.When the average particle diameter of the Nb 2 O 5 nanoparticles is 10 to 100 nm, a shape suitable for minimizing the volume change due to charge and discharge of lithium ions of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite and a significantly low specific surface area It can have remarkably excellent long-term stability and excellent high capacity and high output characteristics.

또한, 상기 Ge/GeO2 나노입자의 평균 입경은 상기 Nb2O5 나노 입자의 평균 입경보다 작을 수 있으며, 이에 따라 Ge/GeO2 나노입자들이 상기 Nb2O5 나노 입자들로 형성된 제1나노넷 외부, 내부 빈공간에 위치하여 제2나노넷을 형성하기에 용이할 수 있다. 일예로 상기 Ge/GeO2 나노입자의 평균 입경은 2 ~ 50㎚일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 니오븀산화물 나노입자로 형성된 나노넷 사이 공간의 크기에 따라서 결정될 수 있다. In addition, the average particle size of the Ge / GeO 2 nanoparticles may be less than the average diameter of the Nb 2 O 5 nano-particles, so that Ge / GeO 2 nanoparticles first nano formed of the Nb 2 O 5 nanoparticles It is located in an empty space outside and inside the net, so it may be easy to form the second nanonet. For example, the average particle diameter of the Ge/GeO 2 nanoparticles may be 2 to 50 nm, but is not limited thereto, and may be determined according to the size of a space between nanonets formed of niobium oxide nanoparticles.

상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적은 15 m2/g 이하, 더욱 바람직하게는 5 ~ 10 m2/g 일 수 있다.The BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite may be 15 m 2 /g or less, more preferably 5 to 10 m 2 /g.

상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적이 15 m2/g을 초과할 경우, 연속되는 충방전 사이클 동안 고체전해질계면이 지속적으로 생성되어 가역 용량이 현저히 감소될 수 있고, 상기 마이크로복합체의 입자 밀도가 본 발명이 목적하는 수준만큼 높지 않아 셀 설계 시 문제가 발생할 수 있다. 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적이 5 ~ 10 m2/g 일 경우, 연속되는 충방전 사이클에도 안정성이 더욱 더 우수할 수 있다.When the BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite exceeds 15 m 2 /g, a solid electrolyte interface is continuously generated during a continuous charge/discharge cycle, so that the reversible capacity can be significantly reduced, Since the particle density of the microcomposite is not as high as the desired level of the present invention, a problem may occur during cell design. When the BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite is 5 to 10 m 2 /g, stability may be even more excellent even in a continuous charge/discharge cycle.

한편, 본 발명에 따른 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 이차전지 전극으로 활용될 수 있다. 상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 전극 활물질로서 당업계에서 통상적으로 사용되는 이차전지용 전극의 제조 방법을 통해 이차전지 전극으로 제조될 수 있으며, 일예로 활성탄소 및 바인더와 함께 혼합시킨 후 금속 박막 상에 코팅하여 이차전지 전극으로 제조될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.Meanwhile, the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite according to the present invention can be used as a secondary battery electrode. The Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite may be prepared as a secondary battery electrode through a method of manufacturing a secondary battery electrode commonly used in the art as an electrode active material, and as an example, mixed with activated carbon and a binder. Then, it may be coated on a metal thin film to form a secondary battery electrode, but is not limited thereto.

상기 바인더는 당업계에서 통상적으로 활물질의 바인더로 사용되는 소재라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 일예로 폴리아크릴산일 수 있다.The binder may be used without limitation as long as it is a material commonly used as a binder for an active material in the art, but may be polyacrylic acid as an example.

본 발명에 따른 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 나노 크기의 2종 물질들 각각이 상호연결된 그물망 구조의 네트워크를 형성하는 내부구조를 가짐에 따라서 리튬과 복합적인 반응메커니즘을 이루는 리튬 저장소재로 사용할 경우, 리튬-합금형 반응 물질을 통해 고용량을 발현할 수 있고, 리튬-삽입형 의사커패시터 반응 물질을 통해 고출력 특성을 가질 수 있다. 나아가 적절한 크기의 입경을 가짐에 따라서 지속되는 사이클 동안 주변에 비합금형 반응 물질들이 완충효과와 함께 리튬의 삽입과 추출에 부피 변화를 줄이고 물리적 열화를 늦추고, 네트워크 구조를 통해 내부의 전자전도성을 향상시켜 탄소 복합화나 표면 코팅 없이 안정하고 오랜 시간 유지되는 수명 특성을 얻기에 유리하다. The Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite according to the present invention has an internal structure that forms a network in which each of the two nano-sized materials is interconnected, so that lithium storage that forms a complex reaction mechanism with lithium When used as a material, high capacity can be expressed through a lithium-alloy type reactive material, and high power characteristics can be obtained through a lithium-inserted pseudocapacitor reaction material. Furthermore, as it has a particle size of an appropriate size, non-alloy-type reactants around the periphery during a continuous cycle have a buffering effect, reduce the volume change during the insertion and extraction of lithium, slow physical deterioration, and improve the internal electronic conductivity through a network structure. Therefore, it is advantageous to obtain stable and long-term life characteristics without carbon compounding or surface coating.

(실시예1)(Example 1)

디메틸포름아미드(Dimethylformamide: DMF)와 에틸알콜(Ethyl alcohol: EtOH)이 6:4의 부피비율로 혼합된 용매에 암모늄니오비움옥살레이트하이드레이트(Ammoniumniobate(V) oxalate hydrate: C4H4NNbxH2O, Sigma-Aldrich)를 상기 혼합된 용매 180㎖ 기준으로 10 mmol, 비이온성 계면활성제인 Pluronic F-127을 암모늄니오비움옥살레이트하이드레이트와 제2용액 제조 시 투입될 GeCl4 전체 총중량을 기준으로 28중량% 첨가한 후 30분 동안 교반하여 제1용액을 제조하였다. 이후 2M 염산(HCl) 용액을 첨가하여 용액의 pH를 3 이하로 낮추었다.Ammonium niobate (V) oxalate hydrate: C 4 H 4 NNb 9 in a solvent mixed with dimethylformamide (DMF) and ethyl alcohol (EtOH) in a volume ratio of 6:4 xH 2 O, Sigma-Aldrich) is 10 mmol based on 180 ml of the mixed solvent, and Pluronic F-127, a nonionic surfactant, is based on the total weight of ammonium niobium oxalate hydrate and GeCl 4 to be added when preparing the second solution. After adding 28% by weight, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a first solution. Thereafter, a 2M hydrochloric acid (HCl) solution was added to lower the pH of the solution to 3 or less.

한편, 테트로하이드로퓨란에 GeCl4 및 캡핑제인 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone: PVP)을 투입하되, 상기 캡핑제는 상기 제1용액에서 투입된 암모늄니오비움옥살레이트하이드레이트와 상기 GeCl4 투입량 전체 총중량을 기준으로 10중량% 첨가했고, 제조된 혼합용액을 상기 제1용액에 첨가하여 제2 용액을 제조하였다. 이 때 GeCl4는 C4H4NNbOxH2O 1몰을 기준으로 0.3의 몰비가 되도록 첨가되었다.Meanwhile, GeCl 4 and polyvinylpyrrolidone (PVP) as a capping agent are added to tetrohydrofuran, but the capping agent is the total total weight of the ammonium niobium oxalate hydrate and the GeCl 4 input amount in the first solution. 10% by weight was added, and the prepared mixed solution was added to the first solution to prepare a second solution. At this time, GeCl 4 was added so as to have a molar ratio of 0.3, based on the C 4 H 4 NNbO 9 · xH 2 O 1 mol.

상기 제2용액을 오토클레이브에 넣고 200℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 수득된 현탁액을 에탄올 및 탈염수로 세척한 후 60℃ 온도에서 진공건조하여 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 수득하였다.The second solution was put into an autoclave and reacted at 200° C. for 24 hours. The obtained suspension was washed with ethanol and demineralized water and then vacuum-dried at a temperature of 60° C. to obtain a niobium oxide-germanium oxide microcomposite.

수득된 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 아르곤 분위기 및 600℃의 전기로에서 2시간 동안 열처리하여 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 제조하였다.The obtained niobium oxide-germanium oxide microcomposite was heat-treated for 2 hours in an argon atmosphere and an electric furnace at 600°C to prepare a spherical Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite having a three-dimensional network structure.

(실시예2) (Example 2)

실시예1과 동일하게 실시하되, C4H4NNbOxH2O와 GeCl4는 1:0.6의 몰비로 첨가되었다.In the same manner as in Example 1, C 4 H 4 NNbO xH 2 O and GeCl 4 were added in a molar ratio of 1:0.6.

(비교예1) (Comparative Example 1)

실시예1과 동일하게 실시하되, 제2용액 제조 시 PVP를 첨가하지 않고 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that PVP was not added when preparing the second solution, an Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite was prepared.

(비교예2) (Comparative Example 2)

실시예1과 동일하게 실시하되, C4H4NNbO9x·H2O와 GeCl4는 1:1의 몰비로 첨가되었다.In the same manner as in Example 1, C 4 H 4 NNbO 9 x · H 2 O and GeCl 4 were added in a molar ratio of 1:1.

(제조예1)(Production Example 1)

실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체, 활성탄소(Super P) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid)을 7:1.5:1.5의 중량비율로 혼합한 후, 이를 탈염수에 28중량%로 포함시켜 음극 제조용 조성물을 제조하였다. 이 조성물을 구리 박막(두께: 10㎛) 상에 코팅하고, 80℃에서 진공건조하였다. 건조 후 롤압착기로 30%의 압착률로 압착하여 음극을 제조하였다.The Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1, activated carbon (Super P), and polyacrylic acid were mixed in a weight ratio of 7:1.5:1.5, and then 28 weights in demineralized water % To prepare a composition for preparing a negative electrode. This composition was coated on a copper thin film (thickness: 10 µm) and vacuum-dried at 80°C. After drying, a negative electrode was prepared by compressing with a roll presser at a compression rate of 30%.

제조된 음극, 리튬 박막, 분리막 및 전해질을 이용하여 코인셀을 제조하였다. 코인셀은 2032 규격을 사용하였고, 분리막으로 다공성 폴리프로필렌 막을 사용하였으며, 1M의 리튬염(LiPF6)이 분산되어 있는 3:7의 부피비율로 혼합된 에틸카보네이트 및 디에틸 카보네이트 용매에 전체 중량에 대해 10중량%의 함량으로 플루오에틸린카보네이트(fluoroethylene carbonate)가 첨가된 전해액을 사용하였다.A coin cell was manufactured using the prepared negative electrode, a lithium thin film, a separator, and an electrolyte. The coin cell used a 2032 standard, a porous polypropylene membrane was used as a separator, and the total weight was mixed in ethyl carbonate and diethyl carbonate solvents in a volume ratio of 3:7 in which 1M lithium salt (LiPF 6 ) was dispersed. An electrolytic solution to which fluoroethylene carbonate was added in an amount of 10% by weight was used.

(실험예1)(Experimental Example 1)

실시예 및 비교예에서 제조된 마이크로복합체에 대하여 SEM 분석을 실시하였다.SEM analysis was performed on the microcomposites prepared in Examples and Comparative Examples.

도 2a 및 도 2b는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 SEM 이미지이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 구의 형상 및 약 3㎛의 평균입경을 갖는 것을 확인할 수 있다.2A and 2B are SEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. 2A and 2B, it can be seen that the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 has a spherical shape and an average particle diameter of about 3 μm.

도 2c 내지 도 2e는 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 SEM 이미지이다. 도 2c를 참조하면, 비교예1의 마이크로복합체는 실시예1 보다 입자 크기가 균일하지 않을 것을 확인할 수 있으며, 평균 입경 또한 약 7.2㎛로 실시예1보다 큰 것을 확인할 수 있다.2C to 2E are SEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1. Referring to FIG. 2C, it can be seen that the microcomposite of Comparative Example 1 has a less uniform particle size than that of Example 1, and the average particle diameter is about 7.2 μm, which is larger than that of Example 1.

도 2f 및 도2g는 실시예2 에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 SEM 이미지이다. 도 2f 및 도2g를 참조하면, 마이크로복합체는 구형의 형상을 가지나, 마이크로복합체 표면이 실시예1에 대비해 울퉁불퉁해진 것을 확인할 수 있다. 또한 마이크로복합체의 평균 입경은 약 3㎛이었다.2F and 2G are SEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2. 2F and 2G, the microcomposite has a spherical shape, but it can be seen that the surface of the microcomposite is uneven compared to Example 1. In addition, the average particle diameter of the microcomposite was about 3 μm.

도2h 및 도2i는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 SEM 이미지이다. 도2h 및 도2i를 참조하면, 마이크로복합체가 구형의 형상을 갖지 않고 불규칙적으로 나노 입자들이 성장한 것을 확인할 수 있다.2H and 2I are SEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2. 2H and 2I, it can be seen that the microcomposite did not have a spherical shape and nanoparticles were irregularly grown.

(실험예2)(Experimental Example 2)

실시예1, 실시예2 및 비교예2에서 제조된 마이크로복합체에 대하여 TEM 및 EDS 분석을 실시하였다.The microcomposites prepared in Example 1, Example 2 and Comparative Example 2 were subjected to TEM and EDS analysis.

도 3a(a) 및 도3a(b)는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면 TEM 이미지이다. 도 3a(a) 및 도3a(b)를 참조하면, 마이크로복합체의 내부에도 3차원 네트워크 구조가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.3A(a) and 3A(b) are cross-sectional TEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. Referring to FIGS. 3A(a) and 3A(b), it can be seen that a three-dimensional network structure is also formed inside the microcomposite.

도 3a(c) 내지 도 3a(f)는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지이다. 도 3a(c) 내지 도 3a(f)를 참조하면, Nb원소로 검출되는 Nb2O5 나노 입자들이 나노넷을 형성하고, 나노넷의 외부와 내부 빈 공간 간에 Ge 원소로 검출되는 Ge/GeO2 나노입자들의 나노넷이 얽혀 채워져 있는 것을 확인할 수 있다.3a(c) to 3a(f) are images showing EDS analysis results for the cross section of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. 3A(c) to 3A(f), Nb 2 O 5 nanoparticles detected as Nb elements form nanonets, and Ge/GeO detected as Ge elements between the outer and inner voids of the nanonets. 2 It can be seen that the nanonets of nanoparticles are entangled and filled.

도 3b(a) 및 도3b(b)는 실시예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면 TEM 이미지이다. 도 3b(a) 및 도3b(b)를 참조하면, 마이크로복합체의 내부에도 3차원 네트워크 구조가 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 도 3b(c) 내지 도 3b(f)는 실시예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지이다. 도 3b(c) 내지 도 3b(f)를 참조하면, Nb원소로 검출되는 Nb2O5 나노 입자들이 나노넷을 형성하고, 나노넷의 외부와 내부 빈 공간 간에 Ge 원소로 검출되는 Ge/GeO2 나노입자들의 나노넷이 얽혀 채워져 있는 것을 확인할 수 있다.3b(a) and 3b(b) are cross-sectional TEM images of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2. Referring to FIGS. 3B(a) and 3B(b), it can be seen that a three-dimensional network structure is also formed inside the microcomposite. 3b(c) to 3b(f) are images showing EDS analysis results for the cross section of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 2. 3b(c) to 3b(f), Nb 2 O 5 nanoparticles detected as Nb elements form a nanonet, and Ge/GeO detected as a Ge element between the outer and inner voids of the nanonet. 2 It can be seen that the nanonets of nanoparticles are entangled and filled.

구체적으로 내부는 실시예1에서 수득된 Nb2O5보다 더 작은 입경의 Nb2O5들이 수득되었으며, 많은 Nb2O5가 뭉쳐져서 더 큰 Nb2O5 덩어리로 관찰되었다. 또한 작은 Nb2O5 표면에 환원된 Ge들이 밀집되어 존재하는 것으로 관찰되었다. 네트워크 구조상으로는 실시예1과 실시예2는 큰 차이가 없지만 네트워크를 이루는 입자들의 형상이 상이한 것으로 관찰되었다. 한편, 표면에 울퉁불퉁한 형태는 Ge 의 환원이 강해지며 Nb2O5의 결정구조가 단사정계의 결정상으로 존재하는 경향을 보이는데 기인한 것으로 확인하였다. 한편, 실시예2의 마이크로복합체 보다 실시예1에 따른 마이크로복합체 보다 1000 사이클 이상의 장기사이클에서 수명 특성이 더 우수할 수 있다.More specifically, inside of the first embodiment of a smaller diameter than Nb 2 O 5 obtained in the Nb 2 O 5 were obtained were, so to stick together a number of Nb 2 O 5 was observed in larger Nb 2 O 5 mass. In addition, it was observed that the reduced Ge is densely present on the small Nb 2 O 5 surface. In terms of the network structure, there was no significant difference between Example 1 and Example 2, but it was observed that the shapes of the particles constituting the network were different. On the other hand, it was confirmed that the uneven shape on the surface was due to the strong reduction of Ge and the tendency of the crystal structure of Nb 2 O 5 to exist as a monoclinic crystal phase. On the other hand, than the microcomposite of Example 2, the lifespan characteristics may be better than the microcomposite according to Example 1 in a long cycle of 1000 cycles or more.

도 3c(a) 및 도3c(b)는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에서 일부분에 대한 TEM 이미지이다. 도 3c(a) 및 도3c(b)를 참조하면, 마이크로복합체의 내부에도 3차원 네트워크 구조가 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다.3c(a) and 3c(b) are TEM images of a portion of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2. Referring to FIGS. 3C(a) and 3C(b), it can be seen that a three-dimensional network structure is not formed in the microcomposite.

도 3c(c) 내지 도 3c(f)는 비교예2에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면에 대한 EDS 분석 결과를 도시한 이미지이다. 도 3c(c) 내지 도 3c(f)를 참조하면, Nb원소로 검출되는 Nb2O5 나노 입자들이 부분적으로만 나노넷을 형성하고, Ge 원소로 검출되는 Ge/GeO2 나노입자들 역시 부분적으로만 나노넷을 형성하고, 나머지 부분은 뭉쳐서 존재하는 것을 확인할 수 있다. 3c(c) to 3c(f) are images showing EDS analysis results for the cross section of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 2. 3c(c) to 3c(f), Nb 2 O 5 nanoparticles detected as Nb elements partially form nanonets, and Ge/GeO 2 nanoparticles detected as Ge elements are also partially It can be seen that only nanonets are formed, and the rest of the nanonets unite and exist.

도 4a는 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 단면에 대한 고배율 TEM 이미지이다. 도 4a를 참조하면, 마이크로복합체 내부에 Nb2O5 나노입자가 1차 입자상으로 존재하는 것을 확인할 수 있고, 이 Nb2O5 나노입자들 간에 GeO2 나노입자들로 이루어진 GeO2 나노 넷이 채워져 있는 것을 확인할 수 있다. 도 4b 내지 도 4e는 도 4a에서 표시된 각 영역에 대한 FFT(fast Fourier transform) 패턴 이미지이다.4A is a high magnification TEM image of a cross section of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1. FIG. Referring to Figure 4a, and inside the micro-composite material is Nb 2 O 5 nanoparticle confirmed that existing in the primary particles, the Nb 2 O 5 is GeO 2 nano net consisting of GeO 2 nanoparticles between nanoparticles filled You can confirm that there is. 4B to 4E are fast Fourier transform (FFT) pattern images for each region indicated in FIG. 4A.

(실험예3)(Experimental Example 3)

실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에 대하여 SAXS(small-angle X-ray scattering) 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 5에 도시하였다.SAXS (small-angle X-ray scattering) analysis was performed on the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1, and the results are shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 q값으로부터 48.3nm의 d-spacing이 계산되었으며, 이를 통해 결정성이 높은 물질임을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 5, d-spacing of 48.3 nm was calculated from the q value of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1, and it was confirmed that the material has high crystallinity.

(실험예4)(Experimental Example 4)

실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 도시하였다.The BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 was measured, and the results are shown in FIG. 6.

도 6을 참조하면, 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적은 7.2 m2/g로 계산되었다.6, the BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 was calculated as 7.2 m 2 /g.

(실험예5)(Experimental Example 5)

실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에 대하여 XRD 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 7에 도시하였다. 도 7을 참조하면, 단사정계의 Nb2O5(H-Nb2O5)보다는 사방정계의 Nb2O5(T-Nb2O5) 피크가 주도적으로 관찰되며 이는 같은 다형체의 Nb2O5 중에서 리튬이온의 이동과 저장이 가장 빠른 것으로 알려져 있다. 또한, 일부 환원된 게르마늄(Ge)이 게르마늄산화물(GeO2)과 함께 확인 되었다.XRD analysis was performed on the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1, and the results are shown in FIG. 7. Referring to FIG. 7, rather than monoclinic Nb 2 O 5 (H-Nb 2 O 5 ), orthorhombic Nb 2 O 5 (T-Nb 2 O 5 ) peaks are mainly observed, which is the same polymorph of Nb 2 It is known that lithium ions move and store the fastest among O 5 . In addition, some reduced germanium (Ge) was identified along with germanium oxide (GeO 2 ).

(실험예6)(Experimental Example 6)

제조예1에서 제조된 코인셀을 이용하여 음극 반전지 실험을 실행하였다. 도 8a 내지 도8d는 반전지 실험을 통해 얻어낸 전극의 용량, 수명 및 율특성을 나타내는 그래프이다. A negative half cell experiment was performed using the coin cell prepared in Preparation Example 1. 8A to 8D are graphs showing capacity, life, and rate characteristics of electrodes obtained through a half cell experiment.

도 8a는 0.1 A·g-1의 전류밀도로 전위 구간 0.001-3.0 V에서 정전류 시험법을 통해 얻어진 충·방전 곡선이다. 초기효율 66.5%인 약 600 mAh·g-1의 가역용량이 발현되었다. 현재 상용화 되고 있는 흑연계 음극물질의 용량보다 현저히 높은 용량이다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이 100 사이클 동안 다양한 전류밀도 (0.1, 0.5, 1.0 A·g-1)에서 큰 용량 감소 없이 초기 가역용량이 유지되는 것을 확인하였다. 전극 활물질의 내부구조가 안정하며 네트워크 구조를 이루는 주된 물질이 산화물 (Nb2O5-GeO2)임에도 불구하고 탄소 코팅이나 복합화 없이도 높은 전자전도도와 리튬이온의 이동도를 나타내었다.8A is a charge/discharge curve obtained through a constant current test method in a potential range of 0.001-3.0 V with a current density of 0.1 A·g −1 . A reversible capacity of about 600 mAh·g -1 , which is an initial efficiency of 66.5%, was expressed. It has a significantly higher capacity than the currently commercialized graphite-based anode material. In addition, it was confirmed that the initial reversible capacity was maintained without a large decrease in capacity at various current densities (0.1, 0.5, 1.0 A·g −1 ) for 100 cycles as shown in FIG. 8B. Although the internal structure of the electrode active material is stable and the main material forming the network structure is oxide (Nb 2 O 5 -GeO 2 ), it exhibited high electronic conductivity and lithium ion mobility without carbon coating or complexing.

도 8c에 순환전압주사법을 통해 다양한 전압 변화에 대한 전류의 변화를 나타내었다. 도 8c를 참조하면, 각각의 피크에서 네트워크 구조를 이루는 Nb2O5-Ge/GeO2의 활물질들의 순차적인 산화·환원 반응 및 리튬의 삽입·추출이 발생한 것을 확인할 수 있다.8C shows the change in current for various voltage changes through the cyclic voltage scanning method. Referring to FIG. 8C, it can be seen that sequential oxidation/reduction reactions of active materials of Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 forming a network structure and insertion and extraction of lithium occurred at each peak.

하기 계산식 1을 이용하여 도 8d에 주사전압별 전류량의 증가도를 통해 각각의 물질이 보이는 율특성을 알 수 있으므로 실제 물질이 작용하는 리튬이온의 반응메커니즘(표면에 전하 이동 및 이온의 확산)의 변수 b를 확인할 수 있다.Since the rate characteristics of each material can be known through the increase in the amount of current by scanning voltage in FIG. 8D using the following calculation equation 1, the reaction mechanism of lithium ions (charge transfer and diffusion of ions on the surface) You can check the variable b.

[계산식 1][Calculation 1]

I= avb I= av b

상기 계산식 1에서 I 는 전류, v는 전압, a는 전인자, b 는 리튬과의 반응메커니즘에 따라 의존하는 변수다.In Equation 1, I is a current, v is a voltage, a is a pre-factor, and b is a variable depending on the reaction mechanism with lithium.

하기 표 1에 상기 계산식 1을 통해 계산된 b 값을 기재하였다.In Table 1 below, the b value calculated through Formula 1 is described.

반응메커니즘Reaction mechanism Li-Nb2O5 Li-Nb 2 O 5 Li-GeO2 Li-GeO 2 Li-GeLi-Ge 피크위치Peak position C1C1 A3A3 C2C2 A2A2 C3C3 A1A1 1.2~2.2V1.2~2.2V 2.0V2.0V 0.3~0.8V0.3~0.8V ~1.2V~1.2V 0.3V0.3V ~0.6V~0.6V b 값b value 0.920.92 0.910.91 0.850.85 0.820.82 0.870.87 0.960.96

(실험예9)(Experimental Example 9)

실시예1 및 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 입도 분포 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 9a, 도 9b 및 하기 표 2에 도시하였다. 표 2에서 %Tile은 입도분포에서 누적부피%를 의미한다.Particle size distribution analysis of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was performed, and the results are shown in FIGS. 9A, 9B and Table 2 below. In Table 2, %Tile means the cumulative volume% in the particle size distribution.

실시예1Example 1 비교예1Comparative Example 1 %Tile%Tile Size(um)Size(um) %Tile%Tile Size(um)Size(um) 10.0010.00 1.5551.555 10.0010.00 3.243.24 20.0020.00 1.861.86 20.0020.00 3.933.93 30.0030.00 2.172.17 30.0030.00 4.564.56 40.0040.00 2.452.45 40.0040.00 5.225.22 50.0050.00 2.702.70 50.0050.00 5.955.95 60.0060.00 2.932.93 60.0060.00 6.786.78 70.0070.00 3.193.19 70.0070.00 7.797.79 80.0080.00 3.713.71 80.0080.00 9.29.2 90.0090.00 4.964.96 90.0090.00 11.711.7 95.0095.00 6.006.00 95.0095.00 15.215.2

도 9a 및 표 2를 참조하면, 실시예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 평균 입경은 약 3㎛로 측정되었고, 입경이 9㎛를 초과하는 마이크로복합체의 개수는 전체 복합체 개수의 5% 미만인 것을 확인할 수 있다.9A and Table 2, the average particle diameter of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Example 1 was measured to be about 3 μm, and the number of microcomposites having a particle diameter exceeding 9 μm was total It can be seen that it is less than 5% of the number of composites.

도 9b 및 표 2를 참조하면, 비교예1에서 제조된 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 평균 입경은 약 7.2㎛로 측정되었으며, 비교예1의 경우 실시예1보다 입도 분포가 넓게 나타났으며, 입경이 9㎛를 초과하는 마이크로복합체의 개수는 전체 복합체 개수의 20% 이상인 것을 확인할 수 있다.9B and Table 2, the average particle diameter of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite prepared in Comparative Example 1 was measured to be about 7.2 μm, and in Comparative Example 1, the particle size distribution was wider than in Example 1. It can be seen that the number of microcomposites having a particle diameter exceeding 9 μm is 20% or more of the total number of composites.

이러한 입도분포 결과를 통해서 비교예1의 마이크로복합체를 통해 제조된 전극은 큰 입경의 마이크로복합체로 인해서 SEI가 지속 생성되고, 장기 사이클 동안 수명이 실시예1에 대비하여 감소할 것이 예상된다.Through this particle size distribution result, the electrode manufactured through the microcomposite of Comparative Example 1 is expected to continuously generate SEI due to the microcomposite having a large particle diameter, and the lifespan is expected to decrease compared to Example 1 during a long cycle.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although an embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same idea. It will be possible to easily propose other embodiments by changing, deleting, adding, etc., but it will be said that this is also within the scope of the present invention.

Claims (13)

니오븀산화물 전구체, 비이온성 계면활성제, 및 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매를 포함하는 제1용매를 혼합하여 제1용액을 제조하는 단계;
상기 제1용액에 저마늄산화물 전구체 및 캡핑제를 첨가하여 제2용액을 제조하는 단계;
상기 제2용액을 소정의 온도에서 용매열합성 하여 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 클러스터인 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 형성하는 단계; 및
상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체를 소정의 온도에서 열처리하여 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체를 제조하는 단계;
를 포함하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
Preparing a first solution by mixing a niobium oxide precursor, a nonionic surfactant, and a first solvent including a polar protic solvent and a polar aprotic solvent;
Preparing a second solution by adding a germanium oxide precursor and a capping agent to the first solution;
Forming a niobium oxide-germanium oxide microcomposite, which is a spherical cluster having a three-dimensional network structure, by solvent-heating the second solution at a predetermined temperature; And
Heat-treating the niobium oxide-germanium oxide microcomposite at a predetermined temperature to prepare an Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite;
A method of manufacturing a secondary battery electrode comprising a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1용매는 극성 양자성 용매 및 극성 비양자성 용매가 3:7 내지 5:5의 부피비율로 혼합된 것인 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first solvent is a method for producing a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for a secondary battery electrode in which a polar protic solvent and a polar aprotic solvent are mixed in a volume ratio of 3:7 to 5:5.
제1항에 있어서,
상기 니오븀산화물 전구체 내 니오븀 원소 및 상기 저마늄산화물 전구체 내 저마늄 원소가 1:0.1 ~ 1:0.8의 몰비로 제2용매에 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Nb 2 O 5 -Ge/GeO for secondary battery electrodes, characterized in that the niobium element in the niobium oxide precursor and the germanium element in the germanium oxide precursor are included in the second solvent in a molar ratio of 1:0.1 to 1:0.8 2 Method for producing microcomposite.
제1항에 있어서,
상기 용매열합성은 180 ~ 240 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The solvent thermal synthesis is a method of manufacturing a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for a secondary battery electrode, characterized in that performed at a temperature of 180 ~ 240 ℃.
제1항에 있어서,
상기 니오븀산화물-저마늄산화물 마이크로복합체는 Ar 기체 분위기에서 550 ~ 900 ℃의 온도로 열처리되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The niobium oxide-germanium oxide microcomposite is a method of manufacturing a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for a secondary battery electrode, characterized in that heat treatment at a temperature of 550 to 900° C. in an Ar gas atmosphere.
제1항에 있어서,
상기 제1용액은 산제(acidic agent)를 더 포함하고, 상기 제1용액의 pH가 0 ~ 3 인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first solution further includes an acidic agent, and the first solution has a pH of 0 to 3, wherein the method of manufacturing a Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for a secondary battery electrode.
다수개의 Nb2O5 나노 입자들이 형성한 제1나노넷 및 낱개의 입경이 Nb2O5 나노 입자의 입경보다 작은 다수개의 Ge/GeO2 나노입자들이 상기 제1나노넷 외부 및 내부 빈 공간에 위치하여 형성한 제2나노넷을 포함하여 구현된 3차원 네트워크 구조를 갖는 구형의 클러스터인 이차전지 전극용 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체;를 다수개 포함하는 이차전지용 전극 활물질.The first nanonet formed by a plurality of Nb 2 O 5 nanoparticles and a plurality of Ge/GeO 2 nanoparticles whose individual particle diameter is smaller than the particle diameter of the Nb 2 O 5 nanoparticles are located outside and inside the first nanonet. An electrode active material for a secondary battery comprising a plurality of Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite for secondary battery electrodes, which is a spherical cluster having a three-dimensional network structure including a second nanonet formed by positioning. 제8항에 있어서,
상기 Nb2O5 나노 입자는 10 ~ 100 nm의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 활물질.
The method of claim 8,
The Nb 2 O 5 nanoparticles are electrode active materials for secondary batteries, characterized in that having an average particle diameter of 10 ~ 100 nm.
제8항에 있어서,
상기 다수개의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체는 1 ~ 6㎛의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 활물질.
The method of claim 8,
The plurality of Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposites have an average particle diameter of 1 to 6 μm.
제10항에 있어서,
상기 평균입경 범위 내 소정의 평균입경을 갖는 다수개의 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체에서 입경이 9㎛를 초과하는 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체들의 부피는 마이크로복합체들의 전체부피 중 5% 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 활물질.
The method of claim 10,
By volume of the average particle diameter within a predetermined range a number having an average particle size of the Nb 2 O 5 -Ge / GeO Nb 2 O to a particle size in excess of 2 microseconds 9㎛ complex 5 -Ge / GeO 2 micro-composite is full of micro-complexes An electrode active material for a secondary battery, characterized in that less than 5% by volume.
제8항에 있어서,
상기 Nb2O5-Ge/GeO2 마이크로복합체의 BET 비표면적은 15 m2/g 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 활물질.
The method of claim 8,
An electrode active material for a secondary battery, characterized in that the BET specific surface area of the Nb 2 O 5 -Ge/GeO 2 microcomposite is 15 m 2 /g or less.
제8항에 따른 전극 활물질을 포함하는 이차전지용 전극.An electrode for a secondary battery comprising the electrode active material according to claim 8.
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