KR20160031184A - 공기 금속 전지용 양극 촉매 및 제조방법 - Google Patents
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Abstract
[화학식1]
(XpX'(1-p))α(YqY'(1-q))(1-α)(ZrZ'(1-r))O(3-δ)
(여기서 X는 란타넘족 원소 중 하나 이상의 원소를, Y는 알칼리 토금속 원소 중 하나 이상의 원소를, Z는 철족원소 중 하나 이상의 원소를, O는 산소를 의미한다)
Description
도 2 는 종래 양극촉매로 사용되는 Ba0 .5Sr0 .5Co0 .8Fe0 .2O 의 SEM 사진(a)과 실시예에 의한 양극촉매의 SEM 사진(b)이다.
도 3 는 실시예 및 비교예에 대한 양극촉매의 ORR 성능을 측정한 선형 주사 볼타모그램 그래프이다.
도 4 는 실시예 및 비교예에 대한 양극촉매의 OER 성능을 측정한 선형 주사 볼타모그램 그래프이다.
Claims (20)
- 하기 [화학식 1]로 표현되는 페로브스카이트 구조 화합물을 포함하는 공기 전지용 양극 촉매.
[화학식1]
(XpX'(1-p))α(YqY'(1-q))(1-α)(ZrZ'(1-r))O(3-δ)
(여기서 X 및 X'은 서로 독립적으로 란타넘족 원소 중 하나 이상의 원소를, Y 및 Y'은 서로 독립적으로 알칼리 토금속 원소 중 하나 이상의 원소를, Z 및 Z'은 서로 독립적으로 철족원소 중 하나 이상의 원소를, O는 산소를 의미한다. 또한, 여기서 α는 0.1 내지 0.5 이고, p, q, 또는r 은 0초과 1이하이다.)
- 제 1 항에 있어서,
상기 X는 란탄(La)인 공기 전지용 양극 촉매.
- 제 2 항에 있어서,
상기 Y는 하기 [화학식2]로 표현되고, 상기 Z는 하기 [화학식 3]으로 표현되는 공기 전지용 양극 촉매.
[화학식 2]
BaβSr(1-β)
[화학식 3]
CoγFe(1-γ)
(여기서, β는 0.3 내지 0.7이고, γ는 0.6 내지 1.0 이다)
- 제 3 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 구조 화합물의 입경은 0.2㎛ 내지 3.2㎛ 인 공기 전지용 양극 촉매.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페로브스카이트 구조 화합물의 표면에는 하기 [화학식 4 ]로 표현되는 능면체 구조의 화합물이 형성되어 있는 공기 전지용 양극 촉매.
[화학식4]
XZO(3-ε)
(여기서 X는 란타넘족 원소 중 하나 이상의 원소를, Y는 알칼리 토금속 원소 중 하나 이상의 원소를, Z는 철족원소 중 하나 이상의 원소를, O는 산소를 의미한다.
- 제 4 항에 있어서,
상기 [화학식4]는 LaCoO(3-ε) 인 공기 전지용 양극 촉매.
- 제 5 항에 있어서,
상기 능면체 구조의 화합물의 입경은 0.8㎚ 내지 1.2㎚ 인 공기 전지용 양극 촉매.
- 암모니아를 포함하는 완충용액에 란타넘족 원소의 질산화합물, 알칼리 토금속 원소의 질산화합물, 철족원소의 질산화합물 및 카복실산을 첨가하여 전구체 용액을 제조하는 단계;
상기 전구체 용액을 교반한 후 1차 열처리하여 전구체를 제조하는 단계; 및
상기 전구체를 분쇄한 후 2차 열처리 하는 단계;를 포함하는 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 란타넘족 원소의 질산화합물은 질산 란타늄인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 알칼리 토금속 원소의 질산화합물은 질산 바륨, 질산 스트론튬, 또는 이들의 조합인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 철족원소의 질산화합물은 질산 코발트, 질산 철, 또는 이들의 조합인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 질산 란타늄 : 질산 바륨 : 질산 스트론튬 : 질산 코발트 : 질산 철의 몰비율은,
0.4 내지 0.8 : 0.5 내지 0.9 : 0.5 내지 0.9 : 1.4 내지 1.8 : 0.2 내지 0.6 인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 첨가되는 질산 란타늄의 양은,
첨가되는 질산 란타늄, 질산 바륨, 질산 스트론튬, 질산 코발트 및 질산 철의 중량 대비 19 내지 23 wt%인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 암모니아를 포함하는 완충용액은,
수산화 암모늄 용액 및 상기 수산화 암모늄의 몰(mol)량 대비 0.9 내지 1.1몰(mol)량의 에틸렌디아민테트라에세틱산을 혼합하여 제조한 것인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 카복실산은 구연산인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 구연산은 수산화 암모늄의 몰(mol)량 대비 1.3 내지 1.7 몰(mol)량 첨가되는 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 전구체 용액의 pH는 7 내지 8 인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 교반은 80℃ 내지 120℃에서, 20시간 내지 28시간 교반하는 것인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,
상기 1 차 열처리 하는 단계는,
180℃ 내지 240℃ 에서, 4시간 내지 8시간 행하는 것인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 2 차 열처리 하는 단계는,
1050℃ 내지 1150℃ 에서 3시간 내지 5시간 행하는 것인 공기 전지용 양극 촉매 제조방법.
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