KR20220018693A - 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리 - Google Patents

실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 100 부피비에 대하여, 실리콘 분말 3 내지 20 부피비 및 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 80 내지 97 부피비이고, 상기 첨가제는 분산제 및 점도조절제를 포함하는 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리가 제공된다.

Description

실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리{Mixed dispersion for wet grinding of silicon and method for manufacturing nano silicon slurry using same and nano silicon slurry prepared thereby}
본 발명은 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 및 이를 이용한 나노 실리콘 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리에 관한 것이다.
이차 전지는 가역성이 우수한 전극 재료를 사용하여 충·방전이 가능한 전지로서, 대표적으로 리튬 이차 전지가 상용화되었다. 상기 리튬 이차 전지는 스마트폰, 휴대용 컴퓨터 및 전자 종이와 같은 소형 IT기기의 소형 전력원으로서뿐만 아니라 자동차와 같은 이동 수단에 탑재되거나 스마트 그리드와 같은 전력 공급망의 전력 저장소에 사용되는 중대형 전력원으로서도 그 응용이 기대되고 있다.
리튬 이차 전지의 음극 재료로서 일반적으로 흑연이 사용되지만 흑연이 저장할 수 있는 이온의 수에 제한이 있다. 이에 에너지 저장량이 높고 많은 이온을 저장할 수 있는 실리콘 기반의 음극재가 흑연을 대체할 효율적이고 지속가능한 대안으로 등장하였다. 실리콘은 이론 용량이 약 3,600 mAh/g으로 크기 때문에 용량 측면에서 그 실용화가 매우 중요하다. 그러나, 실리콘은 충전 시의 부피가 방전 시의 부피에 비해 3 배 정도 증가하기 때문에, 충·방전 과정에서 부피 변화로 인하여 활물질 사이의 전기적 연결 및 집전체와 활물질 사이의 전기적 연결이 파괴되거나, 전해질에 의한 활물질의 침식에 의한 Li2O와 같은 고체성 전해질 인터페이스(Solid Electrolyte Interface, SEI)층의 형성과 같은 비가역 반응의 진행과 이로 인한 수명 열화로 이의 실용화에 큰 장벽이 있다.
활물질의 부피 팽창과 수축을 최소화하여 수명을 개선하면서, 비교적 고용량의 전지를 구현하기 위해서 기존 많은 방법들이 제안되었으나, 상업적으로 가장 가능성이 있는 방법은 실리콘 입자를 나노화 하는 것이다. 그러나, 나노화된 실리콘 입자의 경우에도 그 정도는 작을지라도 반복적 부피 팽창/수축에 의한 입자의 미분화 및 이에 따른 수명의 급격한 저하로 인하여 실용화 수준에 미치지 못하고 있다. 따라서, 실리콘에 탄소를 결합해 실리콘-탄소 복합체를 만들면 실리콘의 장점(높은 에너지 저장 능력)과 탄소의 장점(탄성)을 모두 얻어 충 방전 시 부피 변화를 억제하면서도 전지의 용량을 최대화할 수 있는 장점이 있다.
리튬이온 이차전지 음극활물질로 사용할 수 있는 실리콘/흑연 복합음극재의 원료인 실리콘 나노분말을 제조할 수 있는 방법 중 하나로 습식 밀링(stirred media milling)이 있다. 이 방법은 분쇄하고자 하는 원료분말을 적절한 용액과 함께 혼합해 시작 슬러리를 만들어 직경 수 밀리미터 이하의 작은 비드(beads)가 고속으로 회전운동을 하고 있는 밀링 장비와 혼합탱크 사이를 순환 유동 시키면서 입자크기 및 입도분포가 목표값에 도달할 때까지 수 시간에서 수 십 시간동안 연속해서 분쇄하는 것이다. 습식밀링 방법에 흔히 사용하는 용액으로는 물과 에탄올, 이소프로필알코올 등이 있다. 실리콘 분말을 습식 분쇄할 때 물 또는 에탄올과 같이 산소원자를 포함하는 물질의 용액을 사용하면 밀링 과정에서 실리콘 파면과 용액 사이에서 비가역 화학반응이 일어나 실리콘 파면에 산화물층이 형성되기 때문에 밀링이 진행되면서 실리콘 입자가 작아질수록 실리콘 분말의 산소함량은 증가하게 된다. 예를 들어, 선행기술(한국등록특허 10-1550781)에서와 같이 물 또는 물과 에탄올 혼합용액을 사용해 밀링할 경우 산소 함량이 10%에서 23.5%까지 증가하게 되고 이 경우 비록 전지의 용량유지율은 개선되지만 초기 효율이 떨어지는 문제를 피할 수 없다. 이 문제를 개선하기 위해 다양한 항산화제를 첨가해 산화반응을 억제하는 방법도 있으나(한국등록특허 10-1773719), 용액과 실리콘 파면에서의 산화반응을 근본적으로 피할 수는 없다.
한국등록특허 10-1550781
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 실리콘-탄소 복합체를 제조하기 위한 원소재인 나노 실리콘을 포함하는 슬러리를 제조하되, 실리콘 분말을 분산액 내에 안정적으로 분산시키고, 슬러리 점도를 낮추어 밀링 과정에서 충분한 슬러리 순환유량을 유지할 수 있게 하고, 밀링 과정에서 실리콘의 산화 반응을 억제할 수 있는 혼합 분산액 및 이를 이용한 슬러리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노 실리콘 슬러리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 100 부피비에 대하여, 실리콘 분말 3 내지 20 부피비 및 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 80 내지 97 부피비이고, 상기 첨가제는 분산제 및 점도조절제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합 분산액의 혼합비가 실리콘 분말 5 내지 15 부피비, 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 85 내지 95 부피비일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분산제는 분자량이 100 내지 500 g/mol인 지방산, 알코올, 아민계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점도조절제는 분자량이 200 내지 1,000 g/mol인 음이온계 또는 비이온계 계면활성제일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄화수소 분산매는 상압에서 끓는점이 100 내지 320 ℃인 알케인, 사이클로 알케인, 알킨(alkene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 0.1 내지 100 중량% 및 점도조절제 0.01 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 1 내지 20 중량% 및 점도조절제 0.05 내지 1 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘 분말은 1 내지 20 마이크로 크기의 직경을 가지고, 실리콘 및 실리콘 합금 분말을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 나노 실리콘 슬러리 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 분말 3 내지 20 부피비 및 탄화수소 분산매, 분산제 및 점도조절제의 합이 80 내지 97 부피비인 혼합 분산액을 준비하는 단계; 및 상기 혼합 분산액을 습식 분쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습식 분쇄를 수행하는 동안 또는 분쇄가 완료된 후, 탄소전구체를 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소전구체를 포함하는 나노 실리콘 슬러리에 흑연 분말을 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습식 분쇄는 순환유동형 수직식 또는 수평식 비드밀링 공정을 적용하여 수행될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 나노 실리콘 슬러리가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 분말, 탄화수소 분산매, 분산제 및 점도조절제를 포함하는 혼합 분산액을 습식 분쇄하여 얻어지고 상기 실리콘 분말은 50 내지 500 나노 크기의 직경을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소전구체를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 탄소전구체 및 나노 실리콘 분말을 포함하는 나노 실리콘 슬러리; 및 흑연 분말;을 포함하는 탄소-나노실리콘 복합체 분말 제조용 탄소-나노 실리콘 슬러리가 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘 분말을 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 내에 안정적으로 분산시키고, 실리콘 습식 분쇄 과정에서 충분한 슬러리 순환유량을 유지할 수 있고, 실리콘의 산화 반응을 억제하는 효과를 제공할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분쇄방법으로 얻은 실리콘 나노분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 2은 본 발령의 실시예에 따른 분쇄방법으로 얻은 실리콘 나노분말의 입도분포이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실리콘-탄소 복합체를 제조하기 위한 원소재인 실리콘을 포함하는 슬러리를 제조하기 위한 습식 분쇄용 혼합 분산액이 제공된다. 상기 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 100 부피비에 대하여, 실리콘 분말 3 내지 20 부피비 및 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 80 내지 97 부피비이고, 상기 첨가제는 분산제 및 점도조절제를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 실리콘 분말 5 내지 15 부피비, 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 85 내지 95 부피비일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 물 또는 에탄올과 같은 산소를 다량 포함하는 용매 대신에 상온에서 액체이면서 점도가 낮은 산소가 없는 지방족 탄화수소(aliphatic hydrocarbons)를 분산매(dispersion medium)로 사용하되, 실리콘 분말이 잘 분산되지 않고 덩어리 형태로 뭉치는 문제를 해결하기 위해 분산제를 첨가할 수 있다. 상기 분산제는 분자량이 100 내지 500 g/mol인 지방산, 알코올, 아민계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 분산제는 분산매 내에 실리콘 입자들을 젖게 하고 분쇄를 도우며 입자들의 재응집을 방지하는 역할을 할 수 있다.
한편, 첨가된 원소재 실리콘의 함량이 높으면 혼합 분산액의 점도가 너무 높아지는 문제점이 있으므로, 고 실리콘함량 혼합용액의 점도를 적정하게 조절하기 위한 물질로서 점도조절제를 첨가할 수 있다. 상기 점도조절제는 분자량이 200 내지 1,000 g/mol인 음이온계 또는 비이온계 계면활성제일 수 있다. 상기 음이온계 계면활성제는 고액계면에서 실리콘 입자의 성질을 변화시켜 슬러리 점도를 낮추어 밀링 과정에서 충분한 슬러리 순환유량을 유지할 수 있게 한다. 또한, 분산액에 대한 분산효과를 높이는 역할을 할 수 있다.
상기 탄화수소 분산매는 상압에서 끓는점이 100 내지 320 ℃인 알케인, 사이클로 알케인, 알킨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 대표적인 탄화수소 분산매로는 옥테인(octane), 데케인(decane), 도데케인(dodecane) 등과 같은 지방족탄화수소가 사용될 수 있으나, 소량의　톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 탄화수소를 포함하는 분산매도 사용할 수 있다. 상기 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 0.1 내지 100 중량% 및 점도조절제 0.01 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 1 내지 20 중량% 및 점도조절제 0.05 내지 1 중량%를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 분말은 마이크로 크기의 직경을 가지고, 실리콘 및 실리콘 합금 분말을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 분말은 이후에 습식 분쇄 과정을 거쳐 나노 크기 레벨의 나노실리콘으로 크기가 현저하게 감소하게 된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분쇄방법으로 얻은 실리콘 나노분말의 주사전자현미경 사진이다. 마이크로 분말이 나노 크기로 분쇄되고, 실리콘 파면에 산화물층이 형성되지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 나노 실리콘 슬러리의 제조 방법은 상기 혼합 분산액을 볼-밀과 같은 분쇄기에 투입하여 습식 분쇄하는 과정을 거쳐 수행된다. 상기 습식 분쇄는 순환유동형 수직식 또는 수평식 비드밀링 공정을 적용하여 수행될 수 있다. 상기 습식 분쇄를 수행하는 동안 또는 분쇄가 완료된 후, 탄소전구체를 투입할 수 있다.
또한, 상기 탄소전구체를 포함하는 나노 실리콘 슬러리에 리튬 2차 전지 음극의 활물질에 해당되는 탄소, 즉 흑연 분말을 추가로 투입할 수 있다. 이에 의해 제조되는 탄소-나노 실리콘 슬러리를 대기 중에서 건조하거나 혹은 동결건조하여 과립화한 후 진공 또는 불활성 분위기를 가지는 고온의 열처리로(800℃ 이상)에서 열처리함으로써 탄소전구체를 탄화처리한다. 이러한 처리 과정에서 탄소전구체는 비정질 탄소화되며 추후 고체 바인더 역할을 수행하게 된다. 탄화처리가 완료된 후 최종 형태는 복수개의 분말이 서로 뭉쳐있는 분말 응집체이며, 탄소바인더, 흑연 및 나노실리콘을 포함하는 탄소-나노실리콘 복합체 분말이 제조된다. 이를 집전판(구리 혹은 알루미늄 소재)의 표면에 도포한 후 건조처리하여 2차 전지용 음극을 제조할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 제조예 및 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예들이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.2g, 도데케인(n-dodecane) 6.2g, 도데카놀(dodecanol) 0.6g을 직경 0.3mm 크기의 지르코니아 비드 40g과 함께 실리콘카바이드 재질의 용기에 넣고 실험용 밀링 장비를 이용해 (공전속도 2000rpm, 자전속도 800rpm 조건) 60분간 분쇄했다. 이렇게 만들어진 나노실리콘 분말이 분산된 슬러리의 점도와 입도 분포를 측정하여 도 2에 나타내었다. 점도의 측정은 10 cP에서 1000 cP사이에서 정확한 점도값을 알고 있는 3종류의 실리콘오일을 주사기에 넣고 일정 수의 액적이 떨어지는 시간을 측정하는 방법으로 3회 측정해 평균낙하시간을 얻은 다음 낙하시간과 점도 사이의 상관관계로부터 도출한 실험식을 이용해 밀링 후 슬러리 액적의 평균 낙하시간으로부터 점도값을 얻었다. 입도분포는 밀링 종료 후 얻은 슬러리를 소량 채취해 이소프로필알콜로 희석하고 초음파분산처리 후에 동적산란법(dynamic light scattering)으로 측정하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 도데카놀대신 같은 양의 2-부틸옥탄올(2-butyloctanol)을 첨가한 것 이외에 다른 모든 조건은 동일하게 적용하였다.
실시예 3
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.5 g, 도데케인 6.75 g, 2-옥탄올(2-octanol) 0.75 g을 사용해 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 도데카놀을 첨가하지 않고 다른 조건은 동일하게 적용하였다.
비교예 2
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.2 g, 도데케인 6.62 g, 2-옥탄올 0.18 g을 사용해 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
실시예 4
1~ 5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.0 g, 도데케인 3.5 g, 도데카놀 0.5 g, 비이온계 계면활성제인 secondary alcohol ethoxylate (Tergitol 15-S-5) 0.02 g을 사용해 상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
비교예 3
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.2 g, 도데케인 4.2 g, 도데카놀 0.6g을 사용해 상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
실시예 5
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.0 g, 데케인(n-decane) 3.5 g, 도데카놀 0.5 g, 음이온계 계면활성제인 도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate) 0.02 g을 사용해 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
실시예 6
실시예 5에서 데케인 대신 같은 양의 데킨(n-decene)을 사용한 것을 제외하고 나머지는 동일한 방법을 적용했다.
실시예 7
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.2g, 도데케인 3.0g, 옥타데키놀(octadecenol) 0.6 g을 사용해 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
비교예 4
1~5 마이크론 크기의 실리콘 분말 1.0 g, 파라자일렌(p-xylene) 3.5 g, 도데카놀 0.5 g을 사용해 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다.
실험예
위 실시예와 비교예를 표 1에 정리하였다. 표 1에서 알 수 있듯이 슬러리의 고형분율이 15% 일 경우 분산제로 2-옥탄올, 도데카놀, 2-부틸옥탄올 등의 지방 알콜(fatty alcohols)을 실리콘 중량의 50%를 첨가하면, 분쇄 과정에서 슬러리 점도를 100 cP 이하로 유지할 수 있으나, 비교예 1과 같이 지방알콜을 첨가하지 않거나 비교예 2와 같이 지방알콜 첨가량이 적절한 수준 이하로 낮으면 슬러리 점도를 1000 cP 이하로 낮출 수 없었다.
슬러리 고형분율이 20% 이상에서는 비교예 3과 같이 계면활성제를 첨가하지 않으면 슬러리 점도를 1000 cP 이하로 낮출 수 없었다. 그러나 실시예 4 및 5와 같이 비이온계 또는 음이온계 계면활성제를 첨가하면 슬러리 점도를 100 cP 이하로 낮게 유지할 수 있었다.
비교예 4와 같이 슬러리를 구성하는 주 용매로 p-xylene과 같은 지방족탄화수소(aliphatic hydrocarbons)가 아닌 방향족 탄화수소만을 사용할 경우 지방알콜을 첨가해도 슬러리 점도를 1000 cP 이하로 낮게 유지할 수 없었다.
표 1에 나타낸 것처럼 슬러리 점도를 100 cP 이하로 낮게 유지할 경우에는 실시예 1에서 서술한 조건으로 밀링했을 때 D90 크기를 240 ~ 290 nm 이하로 얻을 수 있었다.
Si고형분율
(wt%)		 용매 분산제
(wt%)		 점도조절제
(wt%)		 점도
(cP)		 입자크기
(D90, nm)
실시예1 15 도데케인 도데카놀(50) x < 50 290
실시예2 15 도데케인 2-부틸옥탄올(50) x < 100 240
실시예3 16.7 도데케인 2-옥탄올(50) x < 150 250
실시예4 20 도데케인 도데카놀(50) Tergitol (2) < 150 260
실시예5 20 데케인 도데카놀(50) SDS (2) < 50 270
실시예6 20 데킨 도데카놀(50) SDS (2) < 50 270
실시예7 25 도데케인 옥타데키놀(50) x 450 290
실시예8 22 도데케인 2-옥틸도데카놀(50) x 600 270
실시예9 12.5 도데케인 2-옥타놀(100) x <50 290
비교예1 15 도데케인 x X >>1000 n/a
비교예2 15 도데케인 2-옥탄올(15) x >1000 n/a
비교예3 20 도데케인 도데카놀(50) x >1000 n/a
비교예4 15 p자일렌 도데카놀(50) X >>1000 n/a
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (16)

  1. 실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액 100 부피비에 대하여,
    실리콘 분말이 3 내지 20 부피비이고, 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 80 내지 97 부피비이고,
    상기 첨가제는 분산제 및 점도조절제를 포함하는,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 분산액의 혼합비가 실리콘 분말 5 내지 15 부피비, 탄화수소 분산매 및 첨가제의 합이 85 내지 95 부피비인,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산제는 분자량이 100 내지 500 g/mol인 지방산, 알코올, 아민계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 점도조절제는 분자량이 200 내지 1,000 g/mol인 음이온계 또는 비이온계 계면활성제인,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화수소 분산매는 상압에서 끓는점이 100 내지 320 ℃인 알케인, 사이클로 알케인, 알킨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 0.1 내지 100 중량% 및 점도조절제 0.01 내지 10 중량%를 포함하는,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄화수소 분산매 100 중량%에 대하여 분산제 1 내지 20 중량% 및 점도조절제 0.05 내지 1 중량%를 포함하는,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 분말은 1 내지 20 마이크로 크기의 직경을 가지고,
    실리콘 및 실리콘 합금 분말을 포함하는,
    실리콘 습식 분쇄용 혼합 분산액.
  9. 실리콘 분말 3 내지 20 부피비 및 탄화수소 분산매, 분산제 및 점도조절제의 합이 80 내지 97 부피비인 혼합 분산액을 준비하는 단계; 및
    상기 혼합 분산액을 습식 분쇄하는 단계;를 포함하는,
    나노 실리콘 슬러리 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 습식 분쇄를 수행하는 동안 또는 분쇄가 완료된 후, 탄소전구체를 투입하는 단계를 포함하는,
    나노 실리콘 슬러리 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 탄소전구체를 포함하는 나노 실리콘 슬러리에 흑연 분말을 투입하는 단계를 더 포함하는,
    나노 실리콘 슬러리 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 습식 분쇄는 순환유동형 수직식 또는 수평식 비드밀링 공정을 적용하여 수행되는,
    나노 실리콘 슬러리 제조 방법.
  13. 실리콘 분말, 탄화수소 분산매, 분산제 및 점도조절제를 포함하는 혼합 분산액을 포함하고,
    상기 실리콘 분말은 50 내지 500 나노 크기의 직경을 가지는,
    나노 실리콘 슬러리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    탄소전구체를 더 포함하는,
    나노 실리콘 슬러리.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄화수소 분산매는 상압에서 끓는점이 100 내지 320 ℃인 알케인, 사이클로 알케인, 알킨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인,
    나노 실리콘 슬러리.
  16. 탄소전구체 및 나노 실리콘 분말을 포함하는 나노 실리콘 슬러리; 및
    흑연 분말;을 포함하는
    탄소-나노실리콘 복합체 분말 제조용 탄소-나노 실리콘 슬러리.
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