KR20140072269A - Metal or Metal oxide/Graphene self-assembly Nanocomposite of Three-dimensional structure and Method of preparing the same - Google Patents

Metal or Metal oxide/Graphene self-assembly Nanocomposite of Three-dimensional structure and Method of preparing the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a metal or metal oxide/graphene nanocomposite with a three-dimensional structure and a method for preparing the same. The present invention improves electrical conductivity, charge and discharge characteristics, and life characteristics when compared to existing batteries by effectively controlling the lamination layer and aggregation of graphene by uniformly combining uniform-sized metal or metal oxide with the surface of the graphene. Moreover, the method for preparing a metal or metal oxide/graphene nanocomposite with a three-dimensional structure without an additional post-treatment in a reactive container has time and economic advantages.

Description

3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체 및 이의 제조 방법{Metal or Metal oxide/Graphene self-assembly Nanocomposite of Three-dimensional structure and Method of preparing the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure and a method for manufacturing the same.

본 발명은 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure and a manufacturing method thereof.

그래핀(graphene)은 sp2 탄소원자들이 6각형의 벌집 격자를 이룬 형태의 2차원 나노시트(2D nanosheet) 단일층의 탄소 구조체를 의미하며, 2004년에 영국 Geim 연구진의 기계적 박리법으로 흑연에서 그래핀을 분리한 이후 그래핀에 관한 보고들이 지속되고 있다. 그래핀은 체적 대비 매우 큰 비표면적과 우수한 전자전도 특성 및 물리적, 화학적 안정성으로 인해 획기적인 신소재로 각광받고 있는 물질이다. Graphene is a two-dimensional nanosheet monolayer carbon structure in which the sp 2 carbon atoms form a hexagonal honeycomb lattice. In 2004, Geim scientists in the United Kingdom, Reports of graphene have persisted since graphene separation. Graphene is a new material with remarkable surface area relative to volume, excellent electron conduction properties and physical and chemical stability.

특히 그래핀은 높은 비표면적, 우수한 전기전도도 및 물리적 화학적 안정성으로 인해 나노 크기의 전이금속 산화물을 증착할 수 있는 효율적인 템플레이트(template)로 작용할 수 있으며 전이금속과의 나노 복합화 시 각종 장치의 에너지 저장 소재(리튬이온 이차 전지, 수소저장 연료전지, 초고용량 캐패시터의 전극), 가스 센서, 의공학용 미세부품, 고기능 복합체 등에서 무한한 응용 가능성을 가지고 있다.In particular, graphene can act as an efficient template for depositing nano-sized transition metal oxides due to its high specific surface area, excellent electrical conductivity and physical and chemical stability. It can be used as an energy storage material (Lithium ion secondary battery, hydrogen storage fuel cell, ultra-high-capacity capacitor electrode), gas sensor, microcomputer for medical engineering, and high-performance complex.

하지만 그래핀의 경우 표면에서의 sp2 탄소 결합에 의한 그래핀 층간의 반데르 발스(van der Waals) 작용 때문에 용액 상에서 쉽게 박리되지 못하고 단일층 그래핀(single layer graphene)이 아니라 대부분 두꺼운 복층 그래핀(multilayer graphene)으로 존재하며, 설사 박리되었다 하더라도 다시 재적층(restacking)되는 성질을 가지고 있다. 응집 또는 재적층된 그래핀은 비표면적 및 전기전도도가 저하되는 결과를 초래한다. 따라서 그래핀을 전구체로 이용하여 용액 상에서 전이금속 산화물과의 복합소재를 합성할 경우 단층 그래핀이 가지고 있는 높은 비표면적을 활용하지 못하며 균일한 복합구조를 형성하기 힘든 문제점이 있어, 전이금속 산화물의 활용도를 저해시키는 요인으로 작용한다.However, in the case of graphene, due to the van der Waals action between the graphene layers due to the sp 2 carbon bond at the surface, the graphene layer is not easily peeled off in solution and is not a single layer graphene but mostly thicker graphene graphene (multilayer graphene), and even if it is peeled off, it has a property of restacking again. Aggregated or re-deposited graphene results in reduced specific surface area and electrical conductivity. Therefore, when a composite material with a transition metal oxide is synthesized by using graphene as a precursor in a solution, the high specific surface area of the single-layer graphene can not be utilized and it is difficult to form a uniform composite structure. It is a factor that hinders utilization.

이에 반해 그라파이트 옥사이드(graphite oxide)는 강한 산화 처리를 함으로써 그라파이트 층상구조를 이루고 있는 그래핀 레이어의 표면에 다양한 산소 작용기를 도입한 물질로서 화학적 환원법 혹은 열적 박리법을 통해 그래핀을 대량으로 합성할 때 전구체로 사용되는 물질이다. 그라파이트 옥사이드의 경우 그래핀과는 달리 표면에 존재하는 다양한 산소 작용기 때문에 다른 용액에 도포 후 초음파 처리를 할 경우 그라파이트 옥사이드 단일층(single layer graphite oxide) 혹은 그래핀 옥사이드(graphene oxide)로 쉽게 분산이 되는 성질을 갖고 있다. 따라서 용액 상에 균일하게 분산된 그래핀 옥사이드를 전구체로 이용하여 전이금속 산화물과의 복합소재를 합성할 경우 그래핀 옥사이드는 나노 크기의 전이금속 산화물을 균일하게 증착할 수 있는 template로 작용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 산화 처리를 통해 도입된 그래핀 옥사이드 표면의 다양한 산소 작용기는 그래핀이 가지는 sp2 결합을 부분적으로 끊으며 생성되기 때문에 전기전도도를 저하시키는 문제점이 있다. 따라서 그래핀 옥사이드를 이용하여 나노 크기의 전이금속 산화물과의 복합화 시 그래핀이 가지고 있는 우수한 전기전도도를 이용하기 위해서는 나노 크기의 전이금속 산화물과의 복합소재가 형성된 후 환원제를 이용하거나 혹은 고온 열처리를 통해 다시 그래핀 옥사이드 표면의 산소 작용기를 제거하여 그래핀이 갖는 sp2 결합을 복원시키는 후처리가 반드시 필요한 문제점이 있다.
On the other hand, graphite oxide is a material in which a variety of oxygen functional groups are introduced on the surface of a graphene layer forming a graphite layer structure by a strong oxidizing treatment. When a large amount of graphene is synthesized through a chemical reduction method or a thermal peeling method It is a substance used as a precursor. Unlike graphene, unlike graphene, various oxygen functions on the surface can easily disperse into single layer graphite oxide or graphene oxide when applied to other solutions after ultrasonic treatment. . Therefore, when a composite material of a transition metal oxide is synthesized by using graphene oxide uniformly dispersed in a solution as a precursor, graphene oxide can serve as a template for uniformly depositing nano-sized transition metal oxide . However, since various oxygen functional groups on the surface of graphene oxide introduced through oxidation treatment are generated by partially breaking sp 2 bonds of graphene, there is a problem that electric conductivity is lowered. Therefore, in order to utilize the excellent electrical conductivity of graphene when the graphene oxide is combined with a nano-sized transition metal oxide, a composite material with a nano-sized transition metal oxide is formed and then a reducing agent is used or a high temperature heat treatment There is a problem that the post-treatment for restoring the sp 2 bond of the graphene is necessary to remove oxygen functional groups on the surface of the graphen oxide again.

현재까지의 금속 또는 금속산화물/그래핀 복합체의 제조방법은 그래핀의 재적층 및 응집 현상의 해결방법으로 도전재를 추가적인 첨가를 하는 점 및 그라파이트 옥사이드를 그래핀으로 환원하려면 추가적인 후처리 과정을 통해야 하는 점 등 시간적, 경제적인 단점이 있고, 재적층 및 응집현상 억제 효과도 만족할 만하지 못하다.To date, the process for preparing metal or metal oxide / graphene composites has been limited by the addition of a conductive material as a solution to reattachment and agglomeration of graphene and an additional post-treatment to reduce the graphite oxide to graphene There is a disadvantage in terms of time and economy, and the effect of restraining layer and flocculation phenomenon is also unsatisfactory.

이에, 본 발명은 균일한 크기의 나노입자인 금속 또는 금속산화물을 그래핀 표면에 균일하게 결합시킴으로써, 그래핀의 재적층 및 응집을 효과적으로 제어한 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure that effectively controls the re-layering and aggregation of graphene by uniformly bonding metal or metal oxide, which is a nanoparticle of uniform size, ≪ / RTI >

또한, 도전재의 첨가 및 추가적인 후처리 없이 한 반응용기에서 최종산물인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 합성할 수 있는 제조방법을 제공하고자 한다.It is also intended to provide a production method capable of synthesizing a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure, which is a final product, in one reaction vessel without addition of a conductive material and additional post-treatment.

또한, 상기 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 포함하는 각종 장치의 에너지 저장 소재(리튬 2차 전지, 수소저장 연료전지, 초고용량 캐패시터의 전극), 가스센서, 의공학용 미세부품의 제품을 제공하고자 한다.
In addition, the energy storage materials (lithium secondary battery, hydrogen storage fuel cell, ultra-high capacity capacitor electrode), gas sensor, and fine parts for medical use of various devices including the metal or metal oxide / graphene nanocomposite having the three- ≪ / RTI >

그래핀은 낮은 질량 밀도, 높은 전기전도도, 그리고 높은 비표면적의 특성을 가지며, 독립적으로 존재할 때 그 특성을 잘 발현한다. 즉, 특정 어플리케이션에 적용되기 위해 낱장의 그래핀들이 실제 전극 등에 적용되는 경우, 그래핀 고유의 특성을 잃게 된다. 이는 특정 위치에 여러 낱장의 그래핀이 집중되는 경우 이들 사이의 반데르발스 힘이 발현되고 이 힘에 의해 서로 상호 작용하여 재적층 내지 응집 현상이 그래핀 낱장 사이에서 발생하기 때문이다. 상기 재적층과 응집에 의해 그래핀은 전극 내에 낱장으로 존재하지 못하여 전기전도도 및 높은 비표면적 특성을 잃게 되는 결과를 가져오게 되어 현재 이용되는 그래핀을 이용한 전극과 다공성 탄소 소재는 그 성능 차이가 거의 나지 않고 있다. Graphene has the characteristics of low mass density, high electrical conductivity, and high specific surface area, and exhibits its properties when present independently. That is, when a single graphene is applied to an actual electrode or the like to be applied to a specific application, the characteristic inherent to the graphene is lost. This is because when a number of graphenes concentrate at a specific position, a van der Waals force is generated between them and interacts with each other by this force, so that re-layering or agglomeration occurs between the graphen sheets. Since the graphene does not exist as a single sheet in the electrode due to the rewetting layer and the agglomeration, the electrical conductivity and the high specific surface area characteristic are lost, and the performance difference between the electrode and the porous carbon material using the graphene I'm not getting out.

이에, 본 발명은 균일한 나노크기의 금속 또는 금속산화물을 그래핀의 표면에 균일하게 결합시킴으로써, 그래핀의 비표면적을 증대시키고, 재적층 현상 및 응집을 막아주어 그래핀 고유의 특성을 살린 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 제공하고자 한다. 상기 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체는 다른 측면에서는 균일한 크기의 금속 또는 금속 산화물 나노입자가 그래핀 표면에 균일하게 결합되어 있기 때문에 도전재를 추가하지 않아도 전도성을 향상시켜, 충방전 특성(충방전 용량 및 충방전 속도)을 개선할 수 있으며, 충방전 시 conversion반응으로 부피변화가 큰 물질인 전이금속 및 이의 산화물을 그래핀이 물리적으로 완충역할을 함으로써, 전극의 부피팽창을 억제하여 수명특성을 증대시킬 수 있다.Accordingly, the present invention relates to a method and apparatus for uniformly bonding a uniform nano-sized metal or metal oxide to the surface of graphene, thereby increasing the specific surface area of graphene and preventing re-layering and agglomeration, Dimensional structure of metal or metal oxide / graphene nanocomposite. The metal or metal oxide / graphene nanocomposite having the three-dimensional structure is uniformly bonded to the graphene surface with uniformly sized metal or metal oxide nanoparticles on the other side. Therefore, conductivity is improved without adding a conductive material, The charge / discharge characteristics (charge / discharge capacity and charging / discharging rate) of the electrode can be improved. Since graphene acts as a physical buffer for the transition metal and its oxide, which are large in volume change due to the conversion reaction during charging and discharging, The lifetime characteristics can be increased.

상기 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체는 (a) 그라파이트 옥사이드 용액과 금속 또는 금속산화물의 염을 혼합하여 금속 또는 금속산화물/그라파이트 옥사이드 복합체를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합용액에 환원제를 넣고 교반하여 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 합성하는 단계를 포함하는 방법을 통해 제조된다.. The metal or metal oxide / graphene nanocomposite of the three-dimensional structure is obtained by (a) mixing a graphite oxide solution with a salt of a metal or a metal oxide to form a metal or metal oxide / graphite oxide complex; And (b) adding a reducing agent to the mixed solution and stirring to synthesize a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.

단계 (a)는 그래핀 위에 형성될 금속 또는 금속산화물의 종류를 선택하고 그에 상응하는 금속 또는 금속산화물의 염을 그라파이트 옥사이드 용액과 혼합하는 단계이다. 이 단계를 통해 금속 또는 금속산화물/그라파이트 옥사이드 복합체가 형성된다. 예를 들어, 루테늄염을 그라파이트 옥사이드 수용액에 넣으면, 루테늄 이온(Ru2 +)이 그라파이트 옥사이드 표면의 작용기와 산화환원 반응하여 루테늄 이온(Ru2 +)이 루테늄 산화물(RuO2)이 되어, 루테늄 산화물/ 그라파이트 옥사이드 복합체가 형성된다.Step (a) is to select the type of metal or metal oxide to be formed on the graphene and to mix the corresponding metal or metal oxide salt with the graphite oxide solution. This step forms a metal or metal oxide / graphite oxide complex. For example, when a ruthenium salt is put into an aqueous solution of graphite oxide, a ruthenium ion (Ru 2 + ) reacts with a functional group on the surface of graphite oxide to cause a ruthenium ion (Ru 2 + ) to become ruthenium oxide (RuO 2 ) / Graphite oxide complex is formed.

단계 (a)에서 사용되는 상기 그라파이트 옥사이드 용액은 증류수, 에탄올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 용매를 그라파이트 옥사이드와 혼합하여 형성된 것으로, 사용되는 용매의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 그라파이트 옥사이드 용액과 금속 또는 금속산화물의 염의 혼합 방법 또한 제한되지 않으며, 단순 교반(stirring) 또는 초음파를 이용하여 그라파이트 옥사이드를 용매 중에 균일하게 분산시킬 수 있으면 된다. The graphite oxide solution used in step (a) is formed by mixing one kind of solvent selected from the group consisting of distilled water, ethanol and ethylene glycol with graphite oxide, and the kind of solvent used is not particularly limited. The mixing method of the graphite oxide solution and the salt of the metal or the metal oxide is not limited, and it is only necessary to uniformly disperse the graphite oxide in the solvent using simple stirring or ultrasonic waves.

상기 그라파이트 옥사이드는 분말 제형일 수 있으며, 상기 그라파이트 옥사이드는 브로디(Brodie) 방법, 스타우덴마이어(Staudenmaier) 방법 또는 허머스(Hummer’s) 방법 등 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 제조할 수 있다. The graphite oxide may be in a powder form and the graphite oxide may be prepared by a method commonly used in the art such as Brodie method, Staudenmaier method or Hummer's method .

또한, 상기 그라파이트 옥사이드 용액 내의 그라파이트 옥사이드의 함량은 그라파이트 옥사이드 용액 내의 분산도와 그래핀 구조체의 밀도 등의 요건에 따라 적절히 조절될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 그라파이트 옥사이드 용액 내의 그라파이트 옥사이드의 함량은 용매 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부, 예를 들어, 2 내지 6 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위는, 제조된 그래핀 구조체의 밀도가 지나치게 낮아져 부피당 에너지 밀도가 저하되는 것을 방지하고, 동시에 그라파이트 산화물의 분산도를 높일 수 있는 범위이다. In addition, the content of graphite oxide in the graphite oxide solution can be appropriately adjusted according to requirements such as the dispersion in the graphite oxide solution and the density of the graphene structure. In one embodiment, the amount of graphite oxide in the graphite oxide solution may be from 1 to 10 parts by weight, for example, from 2 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solvent. The content range is a range in which the density of the produced graphene structure is excessively low to prevent the energy density per volume from being lowered and at the same time the degree of dispersion of the graphite oxide can be increased.

한편, 그라파이트 옥사이드 용액과 혼합되는 금속 또는 금속산화물의 염은 본 발명에 따른 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 최종 용도에 따라 그래핀 상에 적층시키길 원하는 금속 또는 금속산화물의 종류를 선택함으로써 결정할 수 있다. 상기 금속 또는 금속산화물의 염을 이루는 금속은 전이금속일 수 있으며, 바람직하게는 주석, 루테늄, 철, 금, 은, 팔라듐, 티타늄 및 망간일 수 있다. 또한 상기 금속 또는 금속산화물의 염은 염산염, 브롬산염, 황산염, 인산염, 질산염, 탄산염 또는 붕산계염인 산부가염의 형태일 수 있다. On the other hand, the metal or metal oxide salt to be mixed with the graphite oxide solution may be a metal or a kind of metal oxide to be laminated on the graphene depending on the end use of the metal or metal oxide / graphene nanocomposite according to the present invention Can be determined. The metal forming the salt of the metal or metal oxide may be a transition metal, and preferably tin, ruthenium, iron, gold, silver, palladium, titanium, and manganese. The salt of the metal or metal oxide may be in the form of an acid addition salt, such as a hydrochloride, a bromate, a sulfate, a phosphate, a nitrate, a carbonate, or a borate salt.

그라파이트 옥사이드가 균일하게 분산된 용액에 금속 또는 금속산화물의 염을 가하게 되면, 금속 또는 금속산화물의 염은 용매에서 금속 또는 금속산화물로 쉽게 석출되어 그라파이트 옥사이드 표면과 결합하게 된다. When a salt of a metal or a metal oxide is added to a solution in which graphite oxide is uniformly dispersed, a salt of a metal or a metal oxide easily precipitates as a metal or a metal oxide in a solvent and bonds with the graphite oxide surface.

한편, 단계 (b)는 단계 (a)를 통해 얻은 금속 또는 금속산화물/그라파이트 옥사이드 복합체를 포함한 용액에 환원제를 가하여, 그라파이트 옥사이드를 그래핀(Graphene 또는 Reduced Graphene Oxide)으로 환원시키는 단계이다. 환원제가 그라파이트 옥사이드의 표면에 존재하는 작용기, 예를 들면, 카르복실기(-COOH), 포르밀기(-CHO) 및 카보닐기(-CO-) 등을 물(H2O)로 환원시킴으로써 그라파이트 옥사이드를 그래핀으로 환원시키면서 3차원 하이드로젤을 형성하게 된다. 상기 과정에서 그래핀의 탄소원자 간에 sp2결합이 복원되고, sp2결합의 복원에 따라 π-π 결합을 형성하면서 기공을 가지는 3차원 구조체가 형성된다.The step (b) is a step of reducing a graphite oxide to a graphene (Graphene or Reduced Graphene Oxide) by adding a reducing agent to the solution containing the metal or the metal oxide / graphite oxide complex obtained through the step (a). Reducing the graphite oxide to water (H 2 O) by reducing the functional groups present on the surface of the graphite oxide such as carboxyl group (-COOH), formyl group (-CHO) and carbonyl group (-CO-) Thereby forming a three-dimensional hydrogel. In the above process, the sp 2 bond is restored between the carbon atoms of the graphene, and the three-dimensional structure having pores is formed while forming the π-π bond according to the restoration of the sp 2 bond.

단계 (b)에서 그라파이트 옥사이드의 환원을 위해 사용되는 환원제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 환원제는 통상적으로 사용되는 환원제일 수 있으며, 그라파이트 옥사이드 표면의 작용기를 물로 환원시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 가능하다. 환원제는 예를 들어 아스코르브산(C6H8O6), 황화나트륨(Na2S), 요오드화수소(HI), 아황산수소나트륨(NaHSO3), 황산나트륨(Na2SO3), 중황산나트륨(NaHSO4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 하이드라진(N2H4)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The kind of the reducing agent used for reduction of the graphite oxide in the step (b) is not particularly limited. The reducing agent may be a conventionally used reducing agent, and any reducing agent capable of reducing the functional group on the surface of graphite to water can be used. Examples of the reducing agent include ascorbic acid (C 6 H 8 O 6 ), sodium sulfide (Na 2 S), hydrogen iodide (HI), sodium hydrogensulfite (NaHSO 3 ), sodium sulfate (Na 2 SO 3 ), sodium bisulfate 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrazine (N 2 H 4 ).

상기 환원제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 충분한 환원을 유도하면서, 동시에 잉여 환원제가 남지 않는 정도를 사용하면 족하다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 환원제는 예를 들어, 그라파이트 옥사이드 100 중량부를 기준으로, 200 내지 2,000 중량부, 예컨대, 300 내지 800 중량부로 사용될 수 있다. The content of the reducing agent is not particularly limited, and it may be sufficient to induce sufficient reduction while remaining the residual reducing agent at the same time. The reducing agent may be used in an amount of 200 to 2,000 parts by weight, for example, 300 to 800 parts by weight, based on 100 parts by weight of the graphite oxide.

그래핀 표면에 형성되는 금속/금속산화물의 입자 크기는 그 입경이 1 내지 10 nm일 수 있다. The particle size of the metal / metal oxide formed on the graphene surface may be 1 to 10 nm in particle size.

상기 제조방법은 단계 (c) 상기 단계 (b)에서 합성된 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 세정 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include a step (c) of washing and drying the metal or metal oxide / graphene nanocomposite having the three-dimensional structure synthesized in the step (b).

상기 세정은 상기 합성된 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체에 남아있을 수 있는 혼합용액 중 잉여 금속 또는 금속산화물의 염, 잉여 금속 또는 금속산화물/그라파이트 옥사이드, 잉여 환원제등의 부가적인 화합물을 제거하기 위한 것으로서, 상기의 물질이 제거될 때까지 반복 수행할 수 있다. 세정 용액으로는 통상의 용매가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 탈이온수, 에탄올, 아세톤, 메탄올, 프로판올 등이 사용될 수 있다. 유기물의 제거를 위해서는 유기용매의 사용이 바람직하다. The cleaning may be carried out by addition of a surplus metal or a salt of a metal oxide, a surplus metal or a metal oxide / graphite oxide, a surplus reducing agent or the like in a mixed solution that may remain in the synthesized three-dimensional metal or metal oxide / graphene nanocomposite This can be repeated to remove the compound, until the material is removed. As the cleaning solution, a conventional solvent can be used. For example, deionized water, ethanol, acetone, methanol, propanol, etc. can be used. The use of organic solvents is preferred for removal of organic materials.

상기 건조는 일반 건조, 오븐 건조, 동결 건조 등과 같은 통상의 건조방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 건조는 상온 내지 70 ℃에서 수행될 수 있다.
Conventional drying methods such as general drying, oven drying, freeze drying and the like may be used for the drying. For example, drying may be carried out at ambient temperature to 70 ° C.

본 발명은 또한 상기 제조방법에 따라 제조된 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 제공한다.The present invention also provides a three-dimensional structure metal or metal oxide / graphene nanocomposite produced according to the above-described production method.

상기 제조방법에 따라 얻어진 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체는 금속/금속산화물이 그래핀 표면에 결합해 있기 때문에 그래핀의 재적층을 제어함으로써 그래핀 고유의 장점을 살릴 수 있을 뿐만 아니라, 그래핀 표면에 금속/금속산화물이 균일하게 결합되어 있기 때문에 상기 복합체는 높은 비표면적을 갖게 되며, 추가적인 도전재의 첨가 없이도 우수한 전기전도도를 나타내고, 충방전시 나타나는 전극의 부피팽창을 억제하며, 이에 따라 우수한 고율 특성 및 우수한 수명 특성을 나타내게 된다. Since the metal / metal oxide / graphene nanocomposite having the three-dimensional structure obtained according to the above manufacturing method is bonded to the graphene surface of the metal / metal oxide, it is possible to take advantage of graphene's inherent advantage by controlling the re- In addition, since the metal / metal oxide is uniformly bonded to the surface of the graphene, the composite has a high specific surface area, exhibits excellent electrical conductivity without addition of an additional conductive material, suppresses the volume expansion of the electrode upon charge and discharge , Thereby exhibiting excellent high-rate characteristics and excellent lifetime characteristics.

또한, 3 차원 구조로 인하여 전극 제조시 바인더 없이 전극을 제조할 수 있고 전극물질과 전해질 간의 이동이 용이하여 용량 특성 향상과 출력 특성 향상을 기대 할 수 있다.
In addition, due to the three-dimensional structure, it is possible to manufacture an electrode without a binder in the manufacture of an electrode and to facilitate the movement between the electrode material and the electrolyte, thereby improving capacity characteristics and improving output characteristics.

또한, 본 발명은 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체로 이루어진 음극 소재, 상기 음극 소재로 이루어진 음극, 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
The present invention also provides a negative electrode made of a metal or a metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure, a negative electrode made of the negative electrode material, and a lithium secondary battery including the negative electrode.

본 발명은 1 step process로 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 형성할 수 있는 제조 방법상의 이점이 있으며, 또한 균일한 크기의 나노입자인 금속 또는 금속산화물을 그래핀 표면에 균일하게 결합시킴으로써, 그래핀의 재적층 및 응집에 대해 효과적인 제어를 가능케 하여, 추가적인 도전재의 첨가없이도 기존의 전지와 비교하여 전기전도도 및 수명특성을 우수하게 향상시켰다.
The present invention has an advantage in a manufacturing method capable of forming a three-dimensional metal or metal oxide / graphene nanocomposite in a one-step process, and also has the advantage that uniformly sized nanoparticles of metal or metal oxide are uniformly Thereby effectively controlling the re-layering and agglomeration of the graphene, thereby improving electrical conductivity and lifetime characteristics compared with conventional batteries without adding additional conductive material.

도 1은 3차원 구조의 RuO2/그래핀 나노복합체의 실사이다.
도 2는 3차원 구조의 RuO2/그래핀 나노복합체의 FETEM이다.
도 3은 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 실사이다.
도 4는 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 FETEM이다.
도 5는 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 XRD이다.
도 6은 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 SEM이다.
도 7은 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 SEM-EDAX이다.
도 8은 그래핀(a)과 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체(b)의 XPS이다.
도 9는 3차원 구조의SnO2/그래핀 나노복합체를 포함한 전극의 충방전 용량 특성평가를 통해 얻어낸 전극의 단위 무게당 활물질의 용량을 보여주는 그래프이다.
도 10은 3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체를 포함한 전지의 우수한 수명 특성을 보여주는 그래프이다.
FIG. 1 is a photograph of RuO 2 / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.
2 is an FETEM of a RuO 2 / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.
3 is a photograph of a SnO 2 / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.
4 is an FETEM of a three-dimensional structure SnO 2 / graphene nanocomposite.
5 is XRD of a three-dimensional structure SnO 2 / graphene nanocomposite.
6 is a SEM of a three-dimensional structure SnO 2 / graphene nanocomposite.
7 is SEM-EDAX of a three-dimensional structure SnO 2 / graphene nanocomposite.
8 is XPS of graphene (a) and SnO 2 / graphene nanocomposite (b) having a three-dimensional structure.
9 is a graph showing the capacity of an active material per unit weight of an electrode obtained by evaluating charge / discharge capacity characteristics of an electrode including a SnO 2 / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.
10 is a graph showing excellent lifetime characteristics of a battery including a three-dimensional structure SnO 2 / graphene nanocomposite.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

3차원 구조의 RuO2/그래핀 나노복합체의 제조Fabrication of RuO 2 / graphene nanocomposite with three-dimensional structure

허머스방법(hummer's method)을 이용하여 만든 그라파이트 옥사이드 분말 4 mg을 증류수 100 ml에 첨가한 다음, 초음파를 처리하여 그라파이트 옥사이드를 증류수 내에 균일하게 분산시켰다. 상기 그라파이트 옥사이드 수용액에 삼염화루테늄(RuCl3) 0.02 mg을 넣고 12시간 교반하였다. 이어서 상기 혼합용액에 환원제로 아황산수소나트륨(NaHSO3) 4 mg을 넣고, 10분간 교반하여 3차원 구조의 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체를 합성하였다. 상기 합성된 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체를 아세톤, 에탄올, 증류수 순으로 순차적으로 세척하여 불순물이 완전히 제거될 때까지 반복하여 세정하였다. 제조된 3차원 구조의 RuO2/그래핀 복합체를 70 ℃에서 12시간 건조하였다.
4 mg of the graphite oxide powder prepared by the Hummer's method was added to 100 ml of distilled water and the graphite oxide was uniformly dispersed in the distilled water by treating with ultrasonic waves. 0.02 mg of ruthenium trichloride (RuCl 3 ) was added to the graphite oxide aqueous solution, followed by stirring for 12 hours. Subsequently, 4 mg of sodium hydrogen sulfite (NaHSO 3 ) was added as a reducing agent to the mixed solution, and the mixture was stirred for 10 minutes to synthesize a three-dimensional ruthenium oxide / graphene nanocomposite. The synthesized ruthenium oxide / graphene nanocomposite was sequentially washed with acetone, ethanol and distilled water in this order, and washed repeatedly until the impurities were completely removed. The prepared three-dimensional RuO 2 / graphene composite was dried at 70 ° C for 12 hours.

도 1은 상기 실시예 1에 따라 제조한 3차원 구조의 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체의 사진으로서, 3차원 구조체가 형성되었음을 확인할 수 있다.FIG. 1 is a photograph of a three-dimensional ruthenium oxide / graphene nanocomposite prepared according to Example 1, and it can be confirmed that a three-dimensional structure is formed.

FETEM(Field Emission Transmission Electron Micsroscope)을 상기 3차원 구조의 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체의 표면을 관찰하였다. 도 2는 상기 실시예 1에 따라 제조한 3차원 구조의 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체의 FETEM 사진으로서, 그래핀 상에 루테늄 산화물이 입경 약 1 내지 10 nm의 나노입자 형태로 균일하게 형성되어 있으며, 그 형태가 모두 구형임을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 방법에 따르면 그래핀 표면에 전이금속 산화물을 나노 크기의 입자 형태로 균일하게 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
Field Emission Transmission Electron Micsroscope (FETEM) was used to observe the surface of the three-dimensional ruthenium oxide / graphene nanocomposite. FIG. 2 is a photograph of an FETEM of a three-dimensional ruthenium oxide / graphene nanocomposite fabricated according to Example 1, wherein ruthenium oxide is uniformly formed on graphene in the form of nanoparticles having a particle size of about 1 to 10 nm , It can be confirmed that all the shapes are spherical. That is, according to the method of the present invention, the transition metal oxide can be uniformly formed on the graphene surface in the form of nano-sized particles.

3차원 구조의 SnO2/그래핀 나노복합체의 제조Fabrication of SnO 2 / graphene nanocomposite with three-dimensional structure

허머스방법(hummer's method)를 이용하여 만든 그라파이트 옥사이드 분말 4 mg을 증류수 100 ml에 첨가한 다음, 초음파를 처리하여 그라파이트 옥사이드를 증류수 내에 균일하게 분산시켰다. 상기 그라파이트 옥사이드 수용액에 염화제일주석(SnCl2) 0.01 mg을 넣고 12시간 교반하였다. 이어서 상기 혼합용액에 환원제로 아황산수소나트륨(NaHSO3) 4 mg을 넣고, 10분간 교반하였다. 아세톤, 에탄올, 증류수 순으로 순차적으로 세척하여 불순물이 완전히 제거될 때까지 반복하여 세정하였다. 제조된 3차원 구조의 SnO2/그래핀 복합체를 70 ℃ 에서 12시간 건조하였다.4 mg of the graphite oxide powder prepared by the Hummer's method was added to 100 ml of distilled water and the graphite oxide was uniformly dispersed in the distilled water by ultrasonic treatment. 0.01 mg of tin chloride (SnCl 2 ) was added to the graphite oxide aqueous solution and stirred for 12 hours. Subsequently, 4 mg of sodium hydrogen sulfite (NaHSO 3 ) was added to the mixed solution as a reducing agent, and the mixture was stirred for 10 minutes. Acetone, ethanol and distilled water in that order, and washed repeatedly until the impurities were completely removed. The prepared three-dimensional SnO 2 / graphene composite was dried at 70 ° C for 12 hours.

도 3은 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 사진으로서, 3차원 구조체가 형성되었음을 확인할 수 있다.FIG. 3 is a photograph of a tin oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure according to Example 2, which shows that a three-dimensional structure was formed.

FETEM(Field Emission Transmission Electron Micsroscope)을 상기 3차원 구조의 루테늄 산화물/그래핀 나노복합체의 표면을 관찰하였다. 도 4는 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 FETEM 사진으로서, 그래핀 상에 주석 산화물이 입경 약 1 내지 10 nm의 나노입자 형태로 균일하게 형성되어 있으며, 그 형태가 모두 구형 구형임을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 방법에 따르면 그래핀 표면에 전이금속 산화물을 나노크기의 입자 형태로 균일하게 형성할 수 있음을 확인할 수 있다. Field Emission Transmission Electron Micsroscope (FETEM) was used to observe the surface of the three-dimensional ruthenium oxide / graphene nanocomposite. FIG. 4 is an FETEM image of a three-dimensional tin oxide / graphene nanocomposite fabricated according to Example 2, wherein tin oxide is uniformly formed on graphene in the form of nanoparticles having a particle size of about 1 to 10 nm , It can be confirmed that all of the shapes are spherical. That is, according to the method of the present invention, the transition metal oxide can be uniformly formed on the graphene surface in the form of nano-sized particles.

상기 나노복합체의 성분 분석을 위해 XRD 분석을 수행하였다. 도 5는 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 XRD 그래프로서, 주석산화물의 존재를 확인할 수 있다. XRD analysis was performed to analyze the components of the nanocomposite. FIG. 5 is an XRD graph of a tin oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure prepared according to Example 2, wherein tin oxide is present.

도 6은 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 SEM 사진으로서, 3차원 구조의 포어가 형성된 주석 산화물/그래핀 복합체가 생성되었음을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a SEM photograph of a three-dimensional tin oxide / graphene nanocomposite prepared according to Example 2, which shows that a tin oxide / graphene complex having a three-dimensional structure pore is formed.

도 7은 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 SEM-EDAX 분석 결과로서, 3차원 구조의 포어가 형성된 그래핀 표면에 주석 산화물이 생성되었음을 확인할 수 있다.FIG. 7 is a SEM-EDAX analysis result of a tin oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure according to Example 2. As a result, tin oxide was formed on the surface of a graphene having a three-dimensional structure.

도 8은 상기 실시예 2에 따라 제조한 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석 결과로서, (a)는 그라파이트 옥사이드이며, (b)는 3차원 구조 주석 산화물/그래핀 복합체이다. 284.5 eV는 C-C 오비탈에서 나오며 287.6 eV는 표면에 있는 C-O 작용기들에서 발현된다. 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 복합체의 경우 C-C 피크가 증가함을 통해 전도도가 향상되었음을 알 수 있다. 8 is a graph showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of a tin oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure according to Example 2. FIG. 8A is a graphite oxide, Tin oxide / graphene complex. 284.5 eV from the C-C orbitals and 287.6 eV from the C-O functional groups on the surface. In the case of the tin oxide / graphene complex of the three-dimensional structure, the conductivity is improved by increasing the C-C peak.

또한 (b)에서는 SnO2의 입자형성 확인이 가능하다. Sn의 3d, 4s, 4p, 4d는 SnO2에서 기인한다.
In (b), it is possible to confirm the formation of SnO 2 particles. Sn, 3d, 4s, 4p and 4d are derived from SnO 2 .

실험예 1Experimental Example 1

충방전 용량 확인 Checking charge / discharge capacity

상기 실시예 2에 따라 제조된 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노 복합체의 전기화학적 특성을 분석하였다. 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노 복합체를 리튬이온 전지 음극재료로 사용하여, 반전지(half-cell)에서 전극의 충방전 용량을 평가하였다. 3차원 구조 주석 산화물/그래핀 복합체 95 중량부에 바이던로 PVDF 5 중량부를 혼합하고, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 전극 슬러리를 제조한 후, 이를 구리 집전체 상에 2~3 mg 도포 및 건조하여 전극을 제조하였다. 기준 전극 및 상대 전극으로 리튬 금속을 사용하였고, 전해질로는 1M의 LiPF6 in EC/DMC(1/1)을 사용하였다. 전압 범위는 0.1~3 V로 하였고, 충방전 속도를 0.1 A/g 로부터 4 A/g까지 변화시켰다. 도 9는 전극의 단위 무게당 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 용량을 나타내는 그래프로서, 충방전 속도가 0.1 A/g 일 때, 충방전 용량은 600 mAh/g 이상의 값을 가졌고, 특히 충방전 속도가 4 A/g일 때, 충방전 용량이 200 mAh/g 이상의 값을 가짐을 알 수 있다. 이는 기존에 보고된 SnO2 리튬 이차 전지 음극이 충방전 속도가 2 A/g 에서 충방전 용량이 200 mAh/g 이하의 값을 나타낸 것과 비교하여 매우 우수한 충방전 용량을 보여준다.
The electrochemical characteristics of the three-dimensional tin oxide / graphene nanocomposite prepared according to Example 2 were analyzed. The charge / discharge capacity of the electrode was evaluated in a half-cell using a three-dimensional tin oxide / graphene nanocomposite as a lithium ion battery cathode material. 5 parts by weight of PVDF was mixed with 95 parts by weight of a three-dimensional structure tin oxide / graphene composite and added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare an electrode slurry. To 3 mg were coated and dried to prepare an electrode. Lithium metal was used as a reference electrode and a counter electrode, and 1M LiPF 6 in EC / DMC (1/1) was used as an electrolyte. The voltage range was 0.1 ~ 3 V and the charge / discharge rate was changed from 0.1 A / g to 4 A / g. 9 is a graph showing the capacity of the metal or metal oxide / graphene nanocomposite per unit weight of the electrode. When the charge / discharge rate is 0.1 A / g, the charge / discharge capacity is 600 mAh / g or more, It can be seen that when the discharge speed is 4 A / g, the charge / discharge capacity has a value of 200 mAh / g or more. This indicates that the SnO 2 lithium secondary battery anode has a very excellent charge / discharge capacity as compared to the charge / discharge rate of 2 A / g and the charge / discharge capacity of 200 mAh / g or less.

실험예 2Experimental Example 2

부피팽창 억제 효과(수명) 확인Check volume expansion effect (life)

상기 실시예 2에 따라 제조된 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노 복합체를 리튬이온 배터리의 음극재료로 사용한 후, 반전지(half-cell)에서 전극의 부피팽창 억제 효과(수명)를 평가하였다. 전극의 제조방법은 상기 실험예 1과 동일하다. 도 10은 본 발명에 따라 제조된 3차원 구조의 주석 산화물/그래핀 나노복합체의 수명 특성을 보여주는 그래프로서, 60 cycle 이상에서 충방전 용량을 유지하였다. 이는 충방전 시 conversion 반응으로 부피변화가 큰 물질인 주석산화물을 그래핀 구조가 물리적으로 완충역할을 하여 나타난 것으로 기존의 SnO2 리튬 이차전지 음극보다 매우 우수한 부피팽창 억제 효과(수명)를 보여준다.The tin oxide / graphene nanocomposite of the three-dimensional structure prepared according to Example 2 was used as a negative electrode material of a lithium ion battery, and then the volume expansion inhibition effect (lifetime) of the electrode was evaluated in a half-cell . The electrode was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 above. FIG. 10 is a graph showing lifetime characteristics of a three-dimensional tin oxide / graphene nanocomposite fabricated according to the present invention. The charge / discharge capacity was maintained at 60 cycles or more. This is because the graphene structure physically buffered tin oxide, which is a material that has a large volume change due to the conversion reaction during charging and discharging. The conventional SnO 2 (Life span) of lithium secondary battery cathodes.

Claims (15)

(a) 그라파이트 옥사이드 용액과 금속 또는 금속 산화물의 염을 혼합하여 금속 또는 금속산화물/그라파이트 옥사이드 복합체를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합용액에 환원제를 넣고 교반하여 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 합성하는 단계를 포함하는 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
(a) mixing a graphite oxide solution with a salt of a metal or a metal oxide to form a metal or metal oxide / graphite oxide complex; And (b) adding a reducing agent to the mixed solution and stirring to synthesize a three-dimensional metal or metal oxide / graphene nanocomposite.
제 1항에 있어서,
상기 그라파이트 옥사이드 용액은 증류수, 에탄올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 용매와 그라파이트 옥사이드를 혼합하여 형성되는 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the graphite oxide solution is formed by mixing one solvent selected from the group consisting of distilled water, ethanol and ethylene glycol, and graphite oxide, and a method for producing the metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure.
제 2항에 있어서,
상기 그라파이트 옥사이드는 상기 용매 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부로 혼합되는 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the graphite oxide is mixed in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent.
제 1항에 있어서,
상기 금속 또는 금속산화물은 전이금속 또는 이들의 산화물로 이루어진 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal or metal oxide is composed of a transition metal or an oxide thereof, wherein the metal or metal oxide is a transition metal or an oxide thereof.
제 4항에 있어서,
상기 전이금속은 주석, 루테늄, 철, 금, 은, 팔라듐, 티타늄 및 망간으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the transition metal is at least one selected from the group consisting of tin, ruthenium, iron, gold, silver, palladium, titanium and manganese.
제 1항에 있어서,
상기 금속 또는 금속산화물의 염은 염산염, 브롬산염, 황산염, 인산염, 질산염, 탄산염 또는 붕산계염인 산부가염의 형태인 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the salt of the metal or the metal oxide is in the form of an acid addition salt of a hydrochloride, a bromate, a sulfate, a phosphate, a nitrate, a carbonate or a borate salt.
제 1항에 있어서,
상기 환원제는 아스코르브산(C6H8O6), 황화나트륨(Na2S), 요오드화수소(HI), 아황산수소나트륨(NaHSO3), 황산나트륨(Na2SO3), 중황산나트륨(NaHSO4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 하이드라진(N2H4)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The reducing agent ascorbic acid (C 6 H 8 O 6) , sodium sulfide (Na 2 S), hydrogen iodide (HI), sodium bisulfite (NaHSO 3), sodium sulfate (Na 2 SO 3), sodium bisulfate (NaHSO 4) , Sodium borohydride (NaBH 4 ), and hydrazine (N 2 H 4 ). The method for producing the metal or metal oxide / graphene nanocomposite according to claim 1,
제 1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 합성된 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체를 세정하고 건조하는 단계 (c)를 더 포함하는 것인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
(C) washing and drying the metal or metal oxide / graphene nanocomposite having the three-dimensional structure synthesized in the step (b), and drying the metal or metal oxide / graphene nanocomposite Gt;
제 1항의 방법에 따라 제조된 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체
A three-dimensional structure metal or metal oxide / graphene nanocomposite prepared according to the method of claim 1
제 9항에 있어서,
상기 금속 또는 금속산화물의 입경이 1 nm 이상 10 nm 이하인 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체.
10. The method of claim 9,
The metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure in which the metal or metal oxide has a particle diameter of 1 nm or more and 10 nm or less.
제 9항에 따른 3차원 구조의 금속 또는 금속산화물/그래핀 나노복합체로 이루어진 음극 소재.
A negative electrode material comprising a metal or metal oxide / graphene nanocomposite having a three-dimensional structure according to claim 9.
제 11항에 따른 음극 소재로 이루어진 음극.
An anode made of a cathode material according to claim 11.
제 12항에 따른 음극을 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising a negative electrode according to claim 12.
제 13항에 있어서,
충방전 속도가 4 A/g 일 때, 충방전 용량이 200 mAh/g 이상인 리튬 이차전지.
14. The method of claim 13,
And a charge / discharge capacity of 200 mAh / g or more when the charge / discharge speed is 4 A / g.
제 13항에 있어서,
100 싸이클 이상에서 충방전 용량을 유지할 수 있는 수명특성을 갖는 것인 리튬 이차전지.
14. The method of claim 13,
And has a lifetime characteristic capable of maintaining the charge / discharge capacity at 100 cycles or more.
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