KR20070073258A - 2차 전지용 탄소질 전극재 및 그 제조방법과, 이를 이용한2차 전지 - Google Patents
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Abstract
Description
구분 | 심재 탄소재료 | 비정질계 탄소재료 | 금속계 재료(Ag 분말) | |
실시예 | 1 | 구상의 천연흑연 | 석유계 피치 | 공동 구형 |
2 | 구상의 천연흑연 | 석유계 피치 | 구형 | |
3 | 구상의 천연흑연 | 석유계 피치 | 로드형 | |
비교예 | 1 | 구상의 천연흑연 | 석유계 피치 | - |
2 | 구상의 천연흑연 | 석유계 피치 | 무정형 |
구분 | 1 사이클 | 30 사이클 | ||||
방전용량 (㎃h/g) | 충방전효율 (%) | 전극팽창율 (%) | 방전용량 (㎃h/g) | 전극팽창율 (%) | ||
실시예 | 1 | 421.3 | 91.5 | 129.8 | 323.5 | 141.5 |
2 | 411.3 | 89.3 | 133.9 | 292.0 | 147.3 | |
3 | 408.2 | 88.7 | 133.5 | 293.9 | 146.2 | |
비교예 | 1 | 349.8 | 92.2 | 126.6 | 268.6 | 135.2 |
2 | 396.4 | 86.1 | 136.7 | 288.3 | 150.4 |
Claims (18)
- 고결정성 흑연으로 이루어진 심재 탄소재; 및상기 심재 탄소재를 감싸도록 피복된 표면 피복층;을 포함하여 이루어지며,상기 표면 피복층은 형상 제어된 금속계 재료와 비정질계 탄소재료인 피치의 혼합물로 형성되며, 상기 심재 탄소재의 표면이 저결정성 구조를 갖도록 제공하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재.
- 제1항에 있어서,상기 표면 피복층을 구성하는 금속계 재료는 공동 구형(hollow spherical shape), 구형(spherical shape), 로드형(rod shape) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 형태를 갖도록 형상 제어된 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재.
- 제1항에 있어서,상기 표면 피복층을 구성하는 금속계 재료는 은(Ag), 규소(Si) 및 주석(Sn) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재.
- 제1항에 있어서,상기 심재 탄소재를 구성하는 흑연은 천연흑연 및 인조흑연 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재.
- 제1항에 있어서,상기 비정질계 탄소재료인 피치는 석유계 피치 및 석탄계 피치 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재.
- 제1항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항에 따르는 2차 전지용 탄소질 전극재가 전지의 음극으로 이용되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
- 제7항에 있어서,상기 2차 전지는, 방전용량이 400 ㎃h/g 이상이고, 충방전효율이 88% 이상이고, 전극 팽창율이 150% 이하인 것을 특징으로 하는 2차 전지.
- (S1)고결정성 흑연으로 이루어진 심재 탄소재, 비정질계 탄소재료인 피치 및 형상 제어된 금속계 재료 분말을 각각 칭량하여 준비하는 단계;(S2)상기 비정질계 탄소재료를 테트라하이드로퓨란(THF)으로 녹인 후, 상기 형상 제어된 금속계 재료 분말을 투입한 후 교반하여 혼합하는 단계;(S3)상기 (S2)단계의 혼합물에 상기 고결정성 흑연으로 이루어진 심재 탄소재를 첨가하여 습식교반하여 혼합한 후, 건조하는 단계; 및(S4)상기 (S3)단계의 혼합물을 소성시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 소성 단계(S4) 이후에 소성물을 분급하여 미분을 제거하는 단계를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 표면 피복층을 구성하는 금속계 재료는 공동 구형(hollow spherical shape), 구형(spherical shape), 로드형(rod shape) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 형태를 갖도록 형상 제어된 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 표면 피복층을 구성하는 금속계 재료는 은(Ag), 규소(Si) 및 주석(Sn) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 심재 탄소재를 구성하는 흑연은 천연흑연 및 인조흑연 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 비정질계 탄소재료인 피치는 석유계 피치 및 석탄계 피치 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 (S1)단계에서 준비되는 재료분말 혼합물은,상기 심재탄소재료 70중량% 내지 95중량%;상기 비정질탄소재료 5중량% 내지 30중량%; 및상기 금속계재료 1중량% 내지 5중량%;를 포함하는 혼합물로서 준비되는 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 (S3)단계의 습식 교반에 의한 혼합 후 건조하는 과정은, 상기 (S2)단계의 혼합물에 상기 고결정성 흑연으로 이루어진 심재 탄소재를 첨가하여 상온에서 2 시간 이상 습식 교반한 후, 감압하에서 4시간 이상 교반하면서 건조하도록 진행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 (S4)단계의 소성시키는 과정은, 상기 (S3)단계에 얻은 혼합물을 800 내지 1000℃에서 1 내지 24시간 동안 소성하면서 진행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 탄소질 전극재 제조 방법.
- 제8항 내지 제16항 중 선택된 어느 한 항에 따라 제조된 2차 전지용 탄소질 전극재를 전지의 음극으로 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 2차 전지.
- 제17항에 있어서,상기 2차 전지의 음극재는 방전용량이 400 ㎃h/g 이상이고, 충방전효율이 88% 이상이고, 전극 팽창율이 150% 이하인 것을 특징으로 하는 2차 전지.
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