실리콘 탄소나노섬유 복합체를 활용한 고성능 이차전지 개발
출원번호
1020220070661
등록번호
권리구분
권리기간
~
문의처
070-8065-4613
기관의 인기특허
기술 정보
발명명칭
질소 도핑 및 탄소 매트릭스 캡슐화된 실리콘 탄소나노섬유 복합체, 이의 제 조 방법 및 이를 포함하는 이차전지
기술분야
고성능 이차전지
거래방식
#특허판매#노하우#라이선스#연구협력
매도가격
가격 협의
문의처
070-8065-4613
기술 소개
발명의 배경
- 리튬 이차 전지의 중요성
- 리튬 이차 전지는 높은 에너지 밀도와 긴 주기 수명을 지녀, 오늘날 다양한 전자 기기 및 전기 자동차의 핵심 부품으로 사용되고 있습니다.
- 기술이 발전하면서 점차 고용량 및 고성능의 전지에 대한 요구가 증가함에 따라 새로운 소재와 기술을 활용한 이차전지가 연구되고 있습니다.
- 실리콘 음극재의 잠재력과 제한점
- 이와 관련하여 풍부한 매장량과 낮은 가격, 높은 이론적 비용량을 지닌 실리콘을 음극재로 사용하는 방법이 개발되었습니다.
- 하지만, 실리콘계 물질은 전도도가 낮고 충·방전 시 부피 변화가 크다는 문제가 있어 실리콘을 사용한 리튬이차전지의 상용화가 어려운 실정입니다.
기술 소개
- 실리콘 탄소나노섬유 복합체의 개발
- 계명대학교 이창섭 교수 연구팀은 우수한 기계적 강도와 전기 전도성 및 구조 안정성을 지닌 실리콘 탄소나노섬유 복합체를 개발했습니다.
- 실리콘 탄소나노섬유 복합체는 개질 실리콘 나노입자를 제조하는 단계와 혼합물을 제조하는 단계, 조립체를 제조하는 단계, 중간체를 제조하는 단계, 하소 단계를 통해 제조할 수 있습니다.
- 이 복합체는 표면에 질소로 도핑된 환원 그래핀 옥사이드 네트워크, 실리콘 활성 입자, 그리고 탄소나노섬유로 구성되어 제조되었습니다.
효과 및 장점
- 복합체의 구조 및 원리
- 복합체는 내부에 다수의 공극을 형성하여 이차전지 충·방전 시 부피 변화를 견딜 수 있어 전극 손상이 적고 우수한 기계적 안정성을 지닙니다.
- 질소 도핑된 환원 그래핀 옥사이드 네트워크는 복합체의 전기 전도성을 더욱 향상시키며, 전하 이송 효율성을 높입니다.
- 탄소나노섬유는 전기 전도성이 뛰어나고, 기계적 강도가 높으며, 높은 비표면적과 화학적 안정성을 가지고 있습니다.
- 따라서, 탄소나노섬유를 이용하여 3차원 구조를 형성하면 비표면적이 효과적으로 증가해 전해액의 침투가 용이하고, 그래핀 층의 적층 현상이 감소 되며, 전자와 리튬 이온의 이송 거리가 단축됩니다.
- 고성능 이차전지의 제조
- 개발된 복합체를 음극재로 사용하여 리튬이차전지를 제조할 경우, 충·방전 시 부피 변화로 인한 손상을 방지할 수 있으며 고용량 고성능의 이차전지를 생산할 수 있습니다.
- 추가적으로 개발된 복합체는 혼합 및 성형이 쉬워 기존 제품에 비해 생산성과 경제성을 높일 수 있습니다.
제품화 및 활용 계획
- 시장에서의 경쟁력
- 본 발명을 활용하여 리튬이차전지를 제조함으로써 점차 증가하는 이차전지 시장에서 높은 경쟁력을 지닌 이차전지를 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.
매도/수 절차
절차과정
연구자의 보유기술
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