KR20070119894A - Radical electrode active material having high density and electrochemical device using the same - Google Patents

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Abstract

An electrode active material is provided to ensure high electroconductivity and energy improvement per unit volume and to ensure structural stability by fixing an electrochemically active radical to the surface of a matrix particle through chemical bonding. An electrode active material includes (a) a matrix particle, and (b) a radical having electrochemical activity which is fixed to a partial or all surface of the matrix particle through chemical bonding. The electrode active material has an energy per unit volume of 300 mAh/cm^3. An electrochemical device comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, wherein the positive electrode, negative electrode, or both electrodes comprises the electrode active material.

Description

고밀도 라디칼 전극활물질 및 이를 이용한 전기 화학 소자{RADICAL ELECTRODE ACTIVE MATERIAL HAVING HIGH DENSITY AND ELECTROCHEMICAL DEVICE USING THE SAME}High-density radical electrode active material and electrochemical device using the same {RADICAL ELECTRODE ACTIVE MATERIAL HAVING HIGH DENSITY AND ELECTROCHEMICAL DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 라디칼 함유 고밀도, 고전도도 전극활물질 및 이의 제조방법, 상기 전극활물질을 포함하여 단위 부피당 에너지 밀도가 향상된 전극, 상기 전극을 구비하여 제반 성능이 향상된 전기 화학 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a radical-containing high-density, high-conductivity electrode active material and a method for manufacturing the same, an electrode having an improved energy density per unit volume including the electrode active material, and an electrochemical device having improved performance.

최근 일본 NEC 전자는 유기 라디칼 고분자(organic radical polymer)를 리튬 이온 전지의 양극활물질로 채택하여, 이 물질이 초고속 충방전이 가능하다는 것을 보여주었고 이를 컴퓨터 등의 메모리 백업 전지로 상용화하는데 성공하였다(US 6,866,964 B2). Recently, Japan's NEC Electronics has adopted an organic radical polymer as a cathode active material for lithium ion batteries, demonstrating that this material is capable of ultra-fast charging and discharging, and has successfully commercialized it as a memory backup battery for computers (US). 6,866,964 B2).

이러한 유기 라디칼 양극활물질은 비닐계 고분자 모체(backborn)에 라디칼을 포함하는 nitroxyl 기를 포함하는 것으로서, 이러한 라디칼이 양전하를 띄게 되면서 음이온을 저장하고 동시에 전자를 방출하여 3.8V 정도의 작동 전압을 갖는 양극활물질로 사용 가능하다. 그 대표적인 물질로는 PTMA(poly tetrapyperidone methylacrylate) 등이 있다. 하기 반응식 1에 유기 라디칼 양극활물질의 전하 저장 방법을 나타내었다. 환원 과정시 음이온이 양전하를 띠는 질소와 결합하고 산화 과정에서 음이온이 방출되는 과정으로 전하가 저장된다. Such an organic radical cathode active material includes a nitroxyl group containing radicals in a vinyl-based polymer backborn, and these radicals have a positive charge and thus store anions and simultaneously release electrons, thereby having an operating voltage of about 3.8 V. Can be used as The typical material is PTMA (poly tetrapyperidone methylacrylate). Scheme 1 shows a charge storage method of the organic radical cathode active material. In the reduction process, the anion binds to the positively charged nitrogen and the charge is stored as the anion is released during oxidation.

Figure 112006042349158-PAT00001
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이러한 유기 라디칼 양극활물질은 속도 특성이 매우 우수하고 초기 효율이 90% 이상으로 높고, 환경안정성을 가지며 고분자의 형태이므로 가공이 용이하다는 장점을 갖는다. 그러나 질량당 충방전 용량은 최대 110 mAh/g 정도로 그다지 크지 않을 뿐만 아니라 고분자 형태이므로 밀도가 1.15 g/cc 정도로 작아 부피당 이론 용량이 126 mAh/cc정도로 매우 작다는 단점이 있다. 참고로 현재 시판되고 있는 망간계 양극활물질의 경우에도 부피당 용량이 400 mAh/cc 이상으로 높다. 또한 유기 라디칼 양극활물질은 부도체이므로 전극 성형시 도전제를 과량으로 투입해야 하는 단점이 있으며, 충방전시에 전해질에서 양이온과 음이온의 농도가 줄어들게 되어 전도도가 작아지는 문제점을 갖는다. 이러한 단점 중에서 가장 큰 문제가 되는 것은 낮은 전도도와 부피당 용량이 너무 작다는 점인데, 이러한 문제점으로 인해 아직까지 상용화된 전지는 컴퓨터의 메모리 백업용 전지로의 적용이 주(主)가 되고 있으며 좀 더 큰 형태의 전지로의 적용에는 한계가 있다. These organic radical cathode active materials have the advantage of very good speed characteristics, high initial efficiency of 90% or more, environmental stability, and easy processing because they are in the form of polymers. However, the charge / discharge capacity per mass is not so large as about 110 mAh / g, but also has a disadvantage in that the theoretical capacity per volume is very small, such as about 126 mAh / cc, since the density is about 1.15 g / cc because of its polymer form. For reference, the capacity of manganese-based cathode active materials on the market is higher than 400 mAh / cc. In addition, since the organic radical cathode active material is a nonconductor, there is a disadvantage in that an excessive amount of a conductive agent is added during electrode formation, and the concentration of cations and anions in the electrolyte is reduced during charging and discharging. The biggest problem among these disadvantages is the low conductivity and the small capacity per volume. Due to these problems, the commercialized battery is the main application of the computer as a memory backup battery. There is a limit to the application of this type of battery.

또한, 실제적으로 유기 라디칼 고분자 양극활물질은 밀도를 높이는데 한계가 있다. 왜냐하면 비닐계 고분자의 모체로 인해 이를 최대한 결정화 시킨다 할지라도 통상적으로 밀도를 10% 이상 향상시키기가 어렵기 때문이다. 따라서 이러한 유기 라디칼 전지에서 저밀도 문제와 전도도 향상이라는 문제를 해결하는 것이 가장 시급한 문제점이라 볼 수 있다.In addition, practically, the organic radical polymer cathode active material has a limitation in increasing the density. This is because it is difficult to improve the density by more than 10% even if it is crystallized as much as possible due to the matrix of the vinyl polymer. Therefore, solving the problems of low density and improved conductivity in such an organic radical battery is the most urgent problem.

본 발명자들은 전술한 문제점을 고려하여, 라디칼(radical)로 변환 가능한 작용기를 함유하는 화합물을 고밀도, 고전도성을 갖는 담체(matrix) 입자의 표면의 일부 또는 전부에 단순 코팅 또는 커버하는 대신 화학적 결합을 통해 고정시키면, 담체 입자의 물성으로 인해 전술한 저밀도 및 낮은 전도도 문제가 근본적으로 해결되어 단위 부피당 용량 등과 같은 제반 성능 향상이 이루어질 뿐만 아니라 전극활물질의 구조적 안정성 역시 동반 상승된다는 것을 최초로 착안하여 본 발명을 완성하였다.In view of the above-described problems, the present inventors have applied chemical bonds instead of simply coating or covering a compound containing radically convertible functional groups on part or all of the surface of a dense, highly conductive matrix particle. By fixing through the physical properties of the carrier particles, the low-density and low-conductivity problems described above are fundamentally solved, thereby improving overall performance such as capacity per unit volume and the like, and also improving structural stability of the electrode active material. Completed.

이에, 본 발명은 전술한 전극활물질 및 이의 제조방법, 상기 전극활물질을 포함하는 전극 및 상기 전극을 구비하는 전기 화학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrode active material and a manufacturing method thereof, an electrode including the electrode active material and an electrochemical device having the electrode.

본 발명은 (a) 담체 입자(matrix particle); 및 (b) 상기 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 화학적 결합(chemical bonding)을 통해 고정된 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)을 포함하는 전극활물질, 상기 전극활물질을 구비하는 전극 및 상기 전극을 구비하는 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention (a) carrier particles (matrix particle); And (b) an electrode active material comprising a radical having electrochemical activity fixed through chemical bonding to a part or all of the surface of the carrier particle, an electrode including the electrode active material, and the electrode. It provides an electrochemical device, preferably a lithium secondary battery.

또한, 본 발명은 (a) 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물을 화학적 결합을 통해 고정하는 단계; 및 (b) 상기 화합물 내 라디칼로 변환 가능한 작용기를 전기 화학적으로 활성화시켜 라디칼(radical)을 생성하는 단계를 포함하는 전극활물질의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) fixing a compound containing a functional group capable of converting radicals on part or all of the surface of the carrier particles through chemical bonding; And (b) electrochemically activating a functional group convertible into a radical in the compound to generate a radical.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에서는 종래 모체(backborn)로서 저밀도 고분자를 사용함에 따른 낮은 전도도 및 낮은 부피당 용량 저하가 초래된 라디칼 전극활물질에, 고밀도, 고전도도, 고표면적을 갖는 담체(matrix) 입자를 도입하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, a matrix particle having a high density, high conductivity, and a high surface area is introduced into a radical electrode active material resulting in low conductivity and low capacity-per-volume reduction due to the use of a low density polymer as a conventional backborn. It is done.

이때, 담체 입자는 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼과 상기 입자 표면의 일부 또는 전부가 접촉하는 형태를 갖되, 코팅(coating) 또는 커버(cover) 등에 의해 단순 접촉하는 것이 아니라 화학적 결합을 통해 고정된다는 점에서 차별화된다. In this case, the carrier particles have a form in which some or all of the surface of the particles come into contact with radicals having an electrochemical activity, and are fixed through chemical bonding instead of simply contacting by coating or cover. Differentiate.

상기 담체 입자에 화학적으로 고정된 라디칼을 포함하는 전극활물질의 특징에 대하여 보다 구체적인 설명을 하면, 하기와 같다.The characteristics of the electrode active material including radicals chemically fixed to the carrier particles will be described in more detail as follows.

1) 종래 유기 라디칼 전극활물질은 저밀도 및 부도체인 고분자 모체에 라디칼이 포함되는 형태로 도입되므로, 부피당 이론 용량 자체가 매우 작을 뿐만 아니라 전극 제조시 과량의 도전제 사용, 예컨대 전극 물질 100 중량부 당 30 중량부 정도의 도전제 사용이 필수적으로 요구되었다. 특히, 유기 라디칼 전지(organic radical battery)는 충전시 양극과 음극에 각각 음이온과 양이온이 저장되며, 방전시에는 이들이 다시 방출되는 과정을 거치게 되는데, 이때 라디칼은 충전에 의해 음이온과 결합(환원)하여 전하를 저장하게 되고, 방전에 의해 음이온이 방출(산화) 된다. 이와 같이 전지 자체의 충전시 초래되는 전해질에서의 양이온과 음이온의 농도 감소로 인해 전체 전도도 감소가 이루어지게 되므로, 부도체 고분자 모체에 포함된 전극활물질의 낮은 전도도는 라디칼 전지의 상업적인 적용에 한계로 작용하게 된다.1) Since the conventional organic radical electrode active material is introduced in the form of containing radicals in the polymer matrix, which is low density and insulator, the theoretical capacity per volume itself is very small, and an excessive amount of conductive agent is used in manufacturing the electrode, for example 30 per 100 parts by weight of the electrode material. The use of parts in parts by weight is essential. In particular, an organic radical battery stores anions and cations in the positive and negative electrodes, respectively, during charging, and is discharged again when discharged. In this case, the radicals are combined (reduced) with anions by charging. The charge is stored, and the negative ions are released (oxidized) by the discharge. As the concentration of cations and anions in the electrolyte caused by the charging of the battery itself is reduced, the overall conductivity is reduced. Therefore, the low conductivity of the electrode active material included in the insulator polymer matrix may limit the commercial application of the radical battery. do.

이에, 본 발명에서는 종래 저밀도 및 부도체인 고분자 모체 대신 고밀도, 높은 전도도, 고표면적을 갖는 담체를 사용함으로써, 도전제 사용을 현저히 감소시킴에도 불구하고 높은 전자 전도도를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 단위 부피당 에너지 밀도를 현저히 상승시킬 수 있다. 실제로 종래 유기 라디칼 양극활물질에 비해 3배 정도 향상된 300mAh/cm3 이상을 나타낸다는 것을 본원 실험예를 통해 확인할 수 있다. Thus, in the present invention, by using a carrier having a high density, high conductivity, and a high surface area instead of the conventional low density and nonconducting polymer matrix, not only can the conductive material be significantly reduced, but also high electron conductivity can be exhibited. The density can be raised significantly. In fact, it can be confirmed through the present experimental example that it represents 300mAh / cm 3 or more improved by about 3 times compared with the conventional organic radical cathode active material.

2) 또한, 본 발명에서는 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼이 담체 표면에 화학적 결합을 통해 고정됨으로써, 전극활물질의 구조적 안정성 향상을 통해 사이클 특성, 수명 특성 등과 같은 전지의 성능 향상을 도모할 수 있다. 2) In addition, in the present invention, the radical having electrochemical activity is fixed to the surface of the carrier through chemical bonding, thereby improving performance of the battery such as cycle characteristics, life characteristics, and the like through structural structural improvement of the electrode active material.

3) 추가적으로, 종래 라디칼을 포함하는 전극 제조시, 화학적으로 불안정한 라디칼을 직접 전극에 도입함으로써, 라디칼 취급의 어려움 및 이로 인한 경제적 비용 추가 등의 문제점이 존재하던 것에 비해, 본 발명에서는 라디칼과 담체를 화학적으로 고정시, 별도의 고정제, 조력제 등과 같은 첨가제 사용이 배제되고 라디칼 취급의 어려움이 해소된 신규 화학적 고정 방법,예컨대 (a) 담체 입자 표면 상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 (b) 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화 합물에 존재하는 제 2 극성 작용기와의 화학 반응을 통해 고정시킴으로써, 제조 공정의 단순성 확보 및 경제성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 담체에 화학적으로 고정된, 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 라디칼이 가질 수 있는 여기 전자 준위(excited energy state) 또는 그 이상에 해당하는 에너지 공급 및/또는 산화(환원)제와의 반응 등과 같은 라디칼 생성 전기 활성법을 통해 용이하게 라디칼을 생성할 수 있다는 또 다른 장점이 있다. 3) In addition, when preparing an electrode including a conventional radical, by introducing a chemically labile radical directly into the electrode, the radical and the carrier are used in the present invention, compared to the problem of difficulty in handling the radical and adding an economic cost thereof. When chemically immobilized, novel chemical immobilization methods which eliminate the use of additives such as separate fixatives, adjuvants and the like and eliminate the difficulties of radical handling, such as (a) the first polar functional groups present on the surface of the carrier particles and (b) By fixing through a chemical reaction with a second polar functional group present in the compound containing a functional group capable of converting into radicals, it is possible to secure the simplicity of the manufacturing process and to improve the economics. In addition, a compound having a radical-convertible functional group chemically fixed to a carrier may be provided with an energy supply and / or an oxidizing (reducing) agent corresponding to an excited energy state or higher of an excited electron state. Another advantage is that radicals can be easily generated through radical generating electroactivation methods such as reactions.

본 발명에 따라 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)이 고정되는 담체(matrix)로는 입자(particle) 형태로서, 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 담체 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다.According to the present invention, a carrier to which a radical having electrochemical activity is fixed is in the form of particles, and is not particularly limited as long as it is electrochemically stable. That is, the carrier particles that can be used in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reactions do not occur in the operating voltage range of the battery to be applied (for example, 0 to 5 V on the basis of Li / Li + ).

상기 담체 입자의 크기는 특별한 제한이 없으나, 5 내지 100nm 범위일 수 있다. 또한, 담체 입자의 밀도는 종래 고분자 모체의 밀도(1.15g/cc) 보다 큰 밀도이기만 하면 특별한 제한이 없으며, 바람직하게는 3g/cm3 이상 범위이다. The size of the carrier particles is not particularly limited, but may range from 5 to 100 nm. In addition, the density of the carrier particles is not particularly limited so long as it is higher than the density (1.15 g / cc) of the conventional polymer matrix, and preferably in the range of 3 g / cm 3 or more.

본 발명에 따른 담체 입자는 가능하면 전도성(conductivity)을 갖는 것이 바람직하며, 이때 전도도 범위는 특별한 제한이 없다. 일례로, 수 십 mS/cm2 내지 수백 S/cm2 정도의 전도도 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 담체 입자 상에 라디칼로 변환 가능한 작용기를 갖는 화합물을 용이하게 화학적으로 고정하기 위해, 가능하 면 상기 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 당 업계에 알려진 통상적인 극성 작용기(예, 제 1 극성 작용기)가 존재하는 것이 바람직하며, 상기 극성 작용기의 비제한적인 예로는 카르복실기(carboxyl), 카르보닐기(carbonyl), 히드록시기(hydroxy), 수산기(hydroxide) 등이 있다. The carrier particles according to the invention are preferably as conductive as possible, in which the conductivity range is not particularly limited. For example, it may have a conductivity range of about several tens of mS / cm 2 to several hundred S / cm 2 . In addition, in order to easily chemically fix a compound having a radical convertible functional group on the carrier particle, a conventional polar functional group known in the art (e.g., a first polarity), if possible, on part or all of the surface of the carrier particle. Functional groups), and non-limiting examples of the polar functional groups include a carboxyl group, a carbonyl group, a hydroxy group, a hydroxyl group, and the like.

상기 담체 입자의 재질은 특별한 제한이 없으나, 탄소재, (준)금속, (준)금속 산화물, 기타 무기물 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 이들의 비제한적인 예로는 산화티탄(TiO2), 산화규소(SiO2), 제올라이트, 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 활성탄(activated carbon), 흑연(graphite), 활성 탄소 섬유 또는 exfoliated graphite 등이 있다. 또한, 상기 담체 입자는 입자 표면에 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼을 화학적으로 다량 고정시키기 위해 가능하면 높은 표면적을 갖는 것이 바람직하며, 이로 인해 다공성(porosity) 구조일 수 있다. 일례로 상기 담체는 수 백 내지 2000 m2/g 범위의 표면적 범위를 가질 수 있다. 이때, 상기 표면적 이외에, 기공도 및 기공 크기는 특별한 제한이 없으며, 당 분야에 통상적인 범위 내에서 조절 가능하다. The material of the carrier particles is not particularly limited, but may be composed of a carbon material, a (semi) metal, a (semi) metal oxide, other inorganic substances, or a mixture thereof. Non-limiting examples thereof include titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), zeolite, alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), activated carbon, graphite, activated carbon Fiber or exfoliated graphite. In addition, the carrier particles preferably have a surface area as high as possible in order to chemically fix a large amount of radicals having electrochemical activity on the surface of the particles, and thus may have a porosity structure. In one example, the carrier may have a surface area in the range of several hundreds to 2000 m 2 / g. At this time, in addition to the surface area, the porosity and pore size is not particularly limited, and can be adjusted within a range conventional in the art.

본 발명에 따라 담체 입자상에 화학적으로 고정되는 라디칼(radical)은 한 쌍의 전자를 형성하지 않은, 즉 짝짓지 않은 전자를 갖는 화학종을 지칭하는 것으로서, 스핀(spin) 핵 운동량이 0이 아니므로 상자성 등의 여러 가지의 자기적 성질을 가지고 있으며, 일반적으로 열분해, 광분해, 방사선 분해 또는 전자의 수수 등에 의해 분자 내의 화학 결합 분해에 의해 생성된다. 또한, 화학 반응성이 매우 높 을 뿐만 아니라, 이와 같은 라디칼의 존재는 전자 스핀공명 스펙트럼(ESR: electron spin spectrum) 등에 측정된다.Radical chemically immobilized on a carrier particle in accordance with the present invention refers to a species that does not form a pair of electrons, i.e., has an unpaired electron, and thus the spin nuclear momentum is not zero. It has various magnetic properties such as paramagnetic, and is generally produced by chemical bond decomposition in a molecule by pyrolysis, photolysis, radiation decomposition or electron transfer. In addition to the very high chemical reactivity, the presence of such radicals is measured in the electron spin spectrum (ESR).

상기 라디칼의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는 탄소 라디칼, 붕소 라디칼, 황 라디칼, 옥시(oxy) 라디칼, 니트록시(nitroxy) 라디칼, 히드록시(hydroxy 라디칼, 또는 히드라질(hydrazyl) 라디칼 등이 있다. 또한, 생성되는 라디칼의 스핀 농도 범위는 ESR 스펙트럼상에서, 1020 스핀/g 이상인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. The kind of radicals is not particularly limited, and non-limiting examples thereof include carbon radicals, boron radicals, sulfur radicals, oxy radicals, nitroxy radicals, hydroxy radicals, or hydrazyls. Radicals, etc. Further, the spin concentration range of the generated radicals is preferably 10 20 spin / g or more on the ESR spectrum, but is not limited thereto.

본 발명에 따라 담체 입자상에 고정되는 라디칼(radical)은 특별한 제한이 없으며, 라디칼로 변환 가능한 작용기를 갖는 화합물로부터 생성된 것일 수 있다. 특히, 전술한 담체 표면상에 화학적 결합을 통해 용이하게 고정되기 위해서, (i) 라디칼로 변환 가능한 작용기; 및 (ii) 담체 표면의 제 1 극성 작용기와 화학 반응 가능한 제 2 극성 작용기를 함유하는 화합물로부터 생성된 것이 바람직하다. Radicals immobilized on the carrier particles according to the present invention are not particularly limited and may be generated from a compound having a functional group convertible into radicals. In particular, in order to be easily fixed through chemical bonding on the surface of the carrier described above, (i) a functional group convertible to radicals; And (ii) a second polar functional group capable of chemically reacting with the first polar functional group on the surface of the carrier.

상기 제 2 극성 작용기는 담체 상의 제 1 극성 작용기와 화학 반응이 가능한 작용기라면 특별한 제한이 없으며, 이의 비제한적인 예로는 히드록시기(-OH), 아민기(-NH2) 등이 있다. 특히, 상기 제 2 극성 작용기는 제 1 극성 작용기와의 화학적 결합 용이성을 위해서, 가능하면 라디칼로 변환 가능한 작용기로부터 떨어져 존재하는 것이 바람직하며, 일례로 환형 화합물일 경우 라디칼로 변환 가능한 작용기로부터 파라(para) 위치에 존재하는 것이 적절하다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. The second polar functional group is not particularly limited as long as it is a functional group capable of chemical reaction with the first polar functional group on the carrier, and non-limiting examples thereof include a hydroxy group (-OH), an amine group (-NH 2 ), and the like. In particular, the second polar functional group is preferably separated from the radical convertible functional group, if possible, for ease of chemical bonding with the first polar functional group. For example, in the case of a cyclic compound, the second polar functional group is separated from the radical convertible functional group. It is appropriate to exist at the location. However, it is not limited thereto.

상기 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물은 붕소, 황, 옥시, 니트록시기, 히드록시기 및 히드라질기, N-H기로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 치환 또는 비치환된 선형(linear), 환형(cyclic) 또는 이들의 혼합 구조를 갖는 화합물일 수 있으며, 상기 치환기로는 수소 원자, 탄소수 1 내지 7의 저급 알킬기 또는 아랄킬기, 저급 알콕시기, 할로겐 원자, 시안기, 페닐기, 니트로기, 아미노기, 우레이도기, 카르복시산기, 이소시아네이트기, 글리시딜기, 히드록시기 등이 있으며, 질소, 산소, 황 등의 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 이들의 비제한적인 예로는 유기 과산화물, 아조 화합물, 황 함유 유기 화합물, 붕소 함유 화합물 등이 있다. 이때, 상기 저급은 탄소수 6 이하, 바람직하게는 5 이하의 원자단 기 또는 화합물을 의미하는 것으로서, 저급 알킬기는 선형 또는 가지형 저급 포화지방족 탄화수소로서, 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, s-부틸, 이소부틸, t-부틸 및 n-펜틸기 등이다. 또한, 상기 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물은 당 분야의 통상적인 고분자(polymer) 또는 망상 구조의 가교(cross-linking) 고분자를 담체 입자 표면상에 형성할 수 있는 단량체(monomer)일 수도 있다. Compounds containing functional groups that can be converted to radicals are substituted or unsubstituted linear, cyclic, including one or more functional groups selected from the group consisting of boron, sulfur, oxy, nitoxy groups, hydroxy groups and hydrazyl groups, NH groups (cyclic) or a compound having a mixed structure thereof, and examples of the substituent include a hydrogen atom, a lower alkyl group or an aralkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a lower alkoxy group, a halogen atom, a cyan group, a phenyl group, a nitro group, an amino group, Ureido groups, carboxylic acid groups, isocyanate groups, glycidyl groups, hydroxyl groups, and the like, and may include heteroatoms such as nitrogen, oxygen, and sulfur. Non-limiting examples thereof include organic peroxides, azo compounds, sulfur containing organic compounds, boron containing compounds and the like. In this case, the lower means an atomic group or a compound having 6 or less carbon atoms, preferably 5 or less carbon atoms, and the lower alkyl group is a linear or branched lower saturated aliphatic hydrocarbon, for example, methyl, ethyl, n -propyl, iso Propyl, n -butyl, s -butyl, isobutyl, t -butyl and n -pentyl groups. In addition, the compound containing a functional group capable of converting into a radical may be a monomer capable of forming a conventional polymer or cross-linking polymer having a network structure on the surface of a carrier particle. .

전술한 담체 입자와 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물로 구성되는 본 발명의 전극활물질은 종래 라디칼 전극활물질과는 달리 화학적 결합(chemical bonding)을 통해 고정되는데, 일례로, (a) 담체 입자 표면 상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 (b) 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 존재하는 제 2 극성 작용기와의 화학 반응을 통해 담체 입자 상에 고정될 수 있다. 이때 화학적 결합은 당 분야에 알려진 통상적인 화학 결합, 예컨대 축합 반응 등을 포함하며, 이외에 극성 작용기간의 수소 결합 등도 본 발명의 범주에 속한다.Unlike the conventional radical electrode active material, the electrode active material of the present invention, which is composed of a compound including a functional group convertible to a radical and a radical, is fixed through chemical bonding, for example, (a) the surface of the carrier particle It can be immobilized on a carrier particle through a chemical reaction with a first polar functional group present in the phase and (b) a second polar functional group present in the compound comprising a functional group convertible into radicals. In this case, the chemical bonds include conventional chemical bonds known in the art, such as condensation reactions, and the like, and hydrogen bonds having a polar working period are also included in the scope of the present invention.

본 발명에 따라 담체 입자상에 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)이 화학적으로 고정된 전극활물질은 하기와 같이 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to the present invention, an electrode active material in which radicals having an electrochemical activity on a carrier particle are chemically fixed may be prepared as follows, but is not limited thereto.

우선, 1) 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물을 화학적 결합을 통해 고정한다.Firstly, 1) a compound comprising a functional group convertible to radicals is fixed to a part or all of the surface of the carrier particle through chemical bonding.

상기 단계는 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 실시 가능하며, 이의 바람직한 일 실시 형태를 들면, 전술한 바와 같이 (i) 담체 입자 표면 상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 (ii) 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 존재하는 제 2 극성 작용기와의 화학 반응을 통해 이루어지는 것이다. The step can be carried out according to conventional methods known in the art, and in one preferred embodiment thereof, as described above, (i) convertible to radicals and (ii) radicals present on the surface of the carrier particles. It is through the chemical reaction with the 2nd polar functional group which exists in the compound containing a functional group.

상기 담체는 특별한 처리 없이 표면 상에 이미 극성 작용기가 존재할 수 있으며, 또는 산 처리 혹은 대기중에서 산화 처리를 통해 표면에 극성 작용기를 부여할 수도 있다(하기 반응식 2 (1) 참조). 일례로, 물, 알코올 또는 케톤 등의 용매에 분산시켜 사용할 수 있다. The carrier may already have polar functional groups on the surface without special treatment, or may impart polar functional groups to the surface through acid treatment or oxidation treatment in the atmosphere (see Scheme 2 (1) below). For example, it can be used by dispersing in a solvent such as water, alcohol or ketone.

이와 같이, 담체 입자 표면상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 존재하는 제 2 극성 작용기를 적절한 조건하에서 화학 반응시키면, 하기 반응식 2의 (3)과 같이 화학적 결합을 통해 고정되게 된다. 이때, 화학 반응의 종류 및 이의 조건은 특별한 제한이 없으며, 당 분야에 알려진 통상적인 조건 내에서 조절 가능하다. As such, when the first polar functional group present on the surface of the carrier particle and the second polar functional group present in the compound including the radical-converting functional group are chemically reacted under appropriate conditions, the chemical bond as shown in (3) It will be fixed through. At this time, the type of chemical reaction and its conditions are not particularly limited, and can be adjusted within the conventional conditions known in the art.

2) 상기 화합물 내 라디칼로 변환 가능한 작용기를 전기 화학적으로 활성화시켜 라디칼(radical)을 생성하게 된다(반응식 2 (4) 참조). 2) The radicals in the compound are converted electrochemically into functional groups to generate radicals (see Scheme 2 (4)).

이때, 라디칼을 생성하는 전기 화학적 활성법은 특별한 제한이 없으며, 일례로 라디칼이 가질 수 있는 여기 전자 준위(excited energy state) 또는 그 이상에 해당하는 에너지를 공급하거나 및/또는 산화(환원)제와의 반응에 의해 이루어질 수 있다. 상기 산화제(환원제)는 당 분야에 알려진 통상적인 산화제(환원제)를 사용할 수 있으며, 일례로 mCPBA 등이 있다. At this time, the electrochemically active method of generating radicals is not particularly limited, and for example, may provide energy corresponding to an excited energy state or higher of a radical and / or an oxidizing (reducing) agent. It can be made by the reaction of. The oxidizing agent (reducing agent) may be used a conventional oxidizing agent (reducing agent) known in the art, for example mCPBA.

Figure 112006042349158-PAT00002
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이와 같이 제조된 담체 입자상에 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼이 고정된 전극활물질은 밀도가 3 g/cm3 이상인 담체를 사용시 단위 부피당 에너지가 300 mAh/cm3 이상을 나타냄으로써, 종래 유기라디칼 양극 물질에 비해 3배 정도의 용량 상승을 보이게 된다. 또한 기존의 유기라디칼 양극 물질에 비해 소량의 도전제를 사용함에도 불구하고 전자 전도도가 우수하여 제반 성능 향상을 도모할 수 있다. 이때, 상기 라디칼의 전기화학적 반응 전위는 라디칼의 종류에 따라 각각 상이하게 나타나게 되며, 일례로 니트록시 라디칼의 전기 화학적 반응 전위는 3.75V (vs. Li/Li+) 정도를 나타낼 수 있다.The electrode active material having the electrochemically active radicals fixed on the carrier particles prepared as described above has an energy per unit volume of 300 mAh / cm 3 or more when a carrier having a density of 3 g / cm 3 or more is used. 3 times the capacity increase is shown. In addition, despite the use of a small amount of a conductive agent compared to the conventional organic radical cathode material, it is possible to improve the overall performance due to excellent electronic conductivity. In this case, the electrochemical reaction potential of the radicals are different from each other depending on the type of the radical, for example, the electrochemical reaction potential of the nitrooxy radical may represent about 3.75 V (vs. Li / Li + ).

본 발명은 전술한 전극활물질을 포함하는 전극을 제공한다. 이때, 상기 전극활물질은 양극, 음극 또는 양(兩) 전극 모두에 사용 가능하나, 에너지 밀도 관점에서 양극활물질로 사용하는 양극이 바람직하다. The present invention provides an electrode comprising the electrode active material described above. In this case, the electrode active material may be used for both the positive electrode, the negative electrode, or the positive electrode, but the positive electrode used as the positive electrode active material in terms of energy density is preferable.

상기 담체 입자상에 라디칼이 화학적으로 고정된 전극활물질을 양극 및 음극의 어느 한쪽의 전극활물질로 이용시, 하기와 같은 재료를 다른 전극의 활물질로 이용할 수 있다. When using an electrode active material in which radicals are chemically fixed on the carrier particles as the electrode active material of either the positive electrode or the negative electrode, the following materials may be used as the active material of the other electrode.

본 발명의 전극활물질을 음극활물질로 도입시, 사용 가능한 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 일례로 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들의 조합에 의하여 형성되는 복합산화물 등과 같은 리튬흡착물질(lithium intercalation material) 등이 있다. 또한, 본 발명의 전극활물질을 양극활질로 도입시, 사용 가능한 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 일례로 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite), 금속 산화물, 도전성 고분자 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 있다. 또한, 본 발명의 전극활물질을 전하가 양(兩) 전극 표면에 흡탈착하여 에너지를 저장하는 방식에 의한 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자에 적용하는 경우, 양극 및 음극 모두에 적용 가능하다. When introducing the electrode active material of the present invention as a negative electrode active material, non-limiting examples of the positive electrode active material that can be used can be used a conventional positive electrode active material that can be used for the positive electrode of the conventional electrochemical device, for example lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide And lithium intercalation materials such as a composite oxide formed by lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a combination thereof. In addition, when introducing the electrode active material of the present invention into the positive electrode active material, non-limiting examples of the negative electrode active material that can be used can be used a conventional negative electrode active material that can be used for the negative electrode of the conventional electrochemical device, for example lithium metal or lithium alloy , Lithium adsorbents such as carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite, metal oxides, conductive polymers or other carbons. In addition, when the electrode active material of the present invention is applied to the energy storage element of the adsorption-and-desorption method by the method in which charge absorbs and desorbs on the positive electrode surface to store energy, it is applicable to both the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 전극활물질을 포함하는 전극은 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전술한 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 결착제 및/또는 도전제를 사용할 수 있다.The electrode including the electrode active material of the present invention may be prepared in the form of the electrode active material described above bound to the electrode current collector according to a conventional method known in the art, and if necessary, a binder and / or a conductive agent may be used. Can be.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함하는 전기 화학 소자에 있어서, 상기 양극, 음극 및 양 전극은 전술한 담체 입자상에 라디칼이 화학적으로 고정된 전극활물질로부터 제조된 전극인 것이 특징인 전기 화학 소자를 제공한다.In addition, the present invention is an electrochemical device comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte, wherein the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode is characterized in that the electrode is made from the electrode active material is chemically fixed on the carrier particles described above Provides an electrochemical device.

전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 흡탈착 방식의 에너지 저장 소자인 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차 전지가 바람직하다. Electrochemical devices include all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary, secondary, fuel cells, solar cells, or capacitors, which are energy storage devices of a desorption type. have. In particular, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery among the secondary batteries is preferable.

특히, 종래 리튬 이차 전지는 양극 및 음극의 결정내로 리튬 이온이 흡장 및 탈리되면서 발생하는 리튬의 전기화학적 포텐셜 차이에 의해 전지 전압을 나타내는 것에 비해, 본 발명의 라디칼 전지는 전극 활물질에서 이온이 라디칼과 표면에서 결합하여 기존의 수퍼캐패시터(supercapatiors)와 유사한 표면반응이 일어나게 된다. 이때, 양극활물질로서 라디칼 재료를 사용하면 음이온이 충전시에 라디칼과 반응하여 전하가 저장되고 방전시에는 결합한 음이온이 전해질로 방출되는 식으로 충 /방전이 이루어진다. 반대로 라디칼 재료를 음극으로 적용하면 충전시에 양이온이 라디칼과 반응하여 전하가 저장되게 된다. 이러한 종래 리튬 이온 전지에서의 전극활물질과의 반응 차이가 라디칼 재료로 구성된 전지의 전하 저장 및 방출 속도의 증가를 나타내게 하는 것이다.In particular, the conventional lithium secondary battery exhibits a battery voltage due to the electrochemical potential difference of lithium generated when lithium ions are occluded and desorbed into crystals of a positive electrode and a negative electrode. By combining at the surface, a surface reaction similar to that of conventional supercapatiors occurs. In this case, when a radical material is used as the cathode active material, charge / discharge is performed in such a manner that an anion reacts with the radical during charging and charge is stored, and during discharge, the combined anion is released into the electrolyte. Conversely, when the radical material is applied to the cathode, cations react with the radicals during charging to store charges. The difference in reaction with the electrode active material in such a conventional lithium ion battery is to indicate an increase in the charge storage and release rate of the battery composed of the radical material.

전기 화학 소자는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면 한쌍의 전극, 예컨대 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)시켜 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.The electrochemical device may be manufactured according to conventional methods known in the art, and for example, an electrochemical device may be manufactured by injecting an electrolyte after assembling a separator between a pair of electrodes such as an anode and a cathode. Can be.

본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 이온 전도성을 갖기만 하다면 특별한 제한이 없으며, A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 전해질 염으로서 (CH3)4N염, (C2H5)4N염 등을 사용할 수도 있다.There is no electrolyte which can be used in the present invention is no particular limitation if only to have ion conductivity, A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, a cation an alkali metal such as K + or a combination thereof including ions consisting of and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C ( CF 2 SO 2) 3 - salts comprising the anions or an ion composed of a combination of propylene carbonate (PC like), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl Carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC) , Dissolved or dissociated in an organic solvent consisting of gamma butyrolactone (γ-butyrolactone) or mixtures thereof Can. As the electrolyte salt, a (CH 3 ) 4 N salt, a (C 2 H 5 ) 4 N salt, or the like may be used.

분리막으로는 양 전극의 접촉이 방지될 수 있도록 당 업계에 알려진 통상적인 미세 기공 분리막, 예컨대 폴리올레핀 계열 및/또는 셀룰로오스계 분리막을 사용할 수 있다.As the separator, conventional microporous separators known in the art such as polyolefin-based and / or cellulose-based separators may be used to prevent contact between the two electrodes.

본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세히 설명된다. 단, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 이들만으로 한정하는 것은 아니다.The invention is explained in more detail based on the following examples and experimental examples. However, Examples and Experimental Examples are for illustrating the present invention and are not limited to these.

본 발명에서는 고밀도, 고전도도 및 고표면적을 갖는 담체 표면에 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)을 화학적 결합을 통해 고정시킴으로써, 높은 전도도 및 단위 부피당 에너지 향상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 전극활물질의 구조적 안정성을 도모할 수 있다.In the present invention, by fixing a radical having electrochemical activity on the surface of the carrier having a high density, high conductivity and high surface area through chemical bonding, it is possible to realize high conductivity and energy improvement per unit volume, as well as to provide structural characteristics of the electrode active material. Stability can be attained.

Claims (19)

(a) 담체 입자(matrix particle); 및(a) matrix particles; And (b) 상기 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 화학적 결합(chemical bonding)을 통해 고정된 전기 화학적 활성을 갖는 라디칼(radical)(b) radicals having fixed electrochemical activity through chemical bonding to some or all of the surface of the carrier particles; 을 포함하는 전극활물질.Electrode active material comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 담체 입자는 표면 상에 제 1 극성 작용기를 갖는 것이 특징인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the carrier particle has a first polar functional group on its surface. 제 1항에 있어서, 상기 담체 입자의 크기는 5 내지 100nm 범위인 전극활물질.The electrode active material of claim 1, wherein the carrier particles have a size in the range of 5 to 100 nm. 제 1항에 있어서, 상기 담체 입자의 밀도는 3g/cm3 이상인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the carrier particles have a density of 3 g / cm 3 or more. 제 1항에 있어서, 상기 담체 입자는 전도성(conductivity)을 갖는 것이 특징인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the carrier particles have conductivity. 제 1항에 있어서, 상기 담체 입자의 재질은 탄소재, (준)금속, (준)금속 산 화물 및 무기물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the material of the carrier particles is at least one member selected from the group consisting of carbon materials, (semi) metals, (semi) metal oxides, and inorganic substances. 제 1항에 있어서, 상기 라디칼(radical)은 (i) 라디칼로 변환 가능한 작용기; 및 (ii) 제 2 극성 작용기를 함유하는 화합물로부터 생성된 것인 전극활물질.The method of claim 1, wherein the radical comprises (i) a functional group convertible to a radical; And (ii) a compound containing a second polar functional group. 제 1항에 있어서, 상기 라디칼의 스핀 농도는 ESR 스펙트럼 상에서 1020 스핀/g 이상인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the spin concentration of the radical is 10 20 spin / g or more on the ESR spectrum. 제 1항에 있어서, 상기 전극활물질은 (a) 담체 입자 표면 상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 (b) 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 존재하는 제 2 극성 작용기와의 화학 반응을 통해 담체 입자 상에 고정되는 것이 특징인 전극활물질.The method of claim 1, wherein the electrode active material is subjected to a chemical reaction between (a) a first polar functional group present on the surface of the carrier particle and (b) a second polar functional group present in the compound comprising a functional group convertible to radicals. Electrode active material characterized in that the fixing on the carrier particles. 제 1항에 있어서, 상기 라디칼은 탄소 라디칼, 붕소 라디칼, 황 라디칼, 옥시(oxy) 라디칼, 니트록시(nitroxy) 라디칼, 히드록시(hydroxy 라디칼 및 히드라질(hydrazyl) 라디칼로 구성된 군으로부터 선택된 것인 전극활물질.The method of claim 1, wherein the radical is selected from the group consisting of carbon radicals, boron radicals, sulfur radicals, oxy radicals, nitroxy radicals, hydroxy radicals and hydrazyl radicals. Electrode active materials. 제 7항에 있어서, 상기 화합물은 탄소, 붕소, 황, 옥시, 니트록시기, 히드록시기, N-H기 및 히드라질기로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함 하는 치환 또는 비치환된 선형(linear), 환형(cyclic) 또는 이들의 혼합 구조를 갖는 화합물인 전극활물질. The method of claim 7, wherein the compound is substituted or unsubstituted linear comprising at least one functional group selected from the group consisting of carbon, boron, sulfur, oxy, nitoxy group, hydroxy group, NH group and hydrazyl group, An electrode active material which is a compound having a cyclic or a mixed structure thereof. 제 1항에 있어서, 상기 전극활물질의 단위 부피당 에너지는 300 mAh/cm3 이상인 것이 특징인 전극활물질.The electrode active material according to claim 1, wherein the energy per unit volume of the electrode active material is 300 mAh / cm 3 or more. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 전극활물질을 포함하는 전극.An electrode comprising the electrode active material of any one of claims 1 to 12. 제 13항에 있어서, 상기 전극은 양극인 것이 특징인 전극.The electrode of claim 13, wherein the electrode is an anode. 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함하는 전기 화학 소자에 있어서, 상기 양극, 음극 또는 양 전극은 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 전극활물질을 포함하는 전극인 것이 특징인 전기 화학 소자.An electrochemical device comprising an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte, wherein the anode, the cathode, or the positive electrode is an electrode including the electrode active material of any one of claims 1 to 12. 제 15항에 있어서, 상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지인 전기 화학 소자.The electrochemical device of claim 15, wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery. (a) 담체 입자 표면의 일부 또는 전부에 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물을 화학적 결합을 통해 고정하는 단계; 및(a) immobilizing a compound comprising a functional group convertible into radicals on part or all of the surface of the carrier particle through chemical bonding; And (b) 상기 화합물 내 라디칼로 변환 가능한 작용기를 전기 화학적으로 활성화시켜 라디칼(radical)을 생성하는 단계(b) electrochemically activating a functional group convertible to a radical in the compound to generate a radical 를 포함하는 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 전극활물질의 제조방법.The manufacturing method of the electrode active material in any one of Claims 1-12 containing. 제 17항에 있어서, 상기 단계 (a)는 (i) 담체 입자 표면 상에 존재하는 제 1 극성 작용기와 (ii) 라디칼로 변환 가능한 작용기를 포함하는 화합물에 존재하는 제 2 극성 작용기와의 화학 반응을 통해 담체 입자 상에 고정되는 것이 특징인 제조방법. 18. The chemical reaction of claim 17, wherein step (a) comprises (i) a first polar functional group present on the surface of the carrier particle and (ii) a second polar functional group present in the compound comprising a radical convertible functional group. Method for producing characterized in that the fixing on the carrier particles through. 제 17항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 라디칼을 생성하는 전기 화학적 활성법은 (i) 라디칼이 가질 수 있는 여기 전자 준위(excited energy state) 또는 그 이상에 해당하는 에너지 공급 및 (ii) 산화(환원)제와의 반응으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법인 것이 특징인 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the electrochemical activity of generating radicals in step (b) comprises: (i) supplying energy corresponding to or above the excited energy state of the radicals and (ii) oxidation A production method characterized by at least one method selected from the group consisting of reaction with a (reduction) agent.
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