벌집구조의 입자형상을 가진 리튬-바나듐 산화물의 제조방법 및 이에 따라 제조한 리튬-바나듐 산화물

폴리스티렌 주형 침전법과 잔류 탄소 분포를 결합한 벌집형 Li3VO4 음극재

본 기술은 폴리스티렌 주형을 이용한 용액 침전법으로 벌집 구조 또는 중공 구조의 Li3VO4 입자를 합성하고, 열처리로 주형을 제거하면서 입자 표면에 미량의 탄소를 균일하게 남겨 전기 전도도를 개선하는 기술입니다.

기존 리튬 바나듐 산화물은 벌크 형태여서 비표면적이 작아 전극 반응 속도가 제한되었습니다. 또한 전기 전도도가 낮아 고출력·고용량 배터리가 요구하는 성능을 충족하기 어려운 한계가 존재했습니다.

본 기술은 계면활성제 없이 유화 중합한 폴리스티렌 비드를 주형으로 삼아 Li3VO4를 코팅·침전시키고, 350~450℃ 열처리로 주형을 태워 없애 벌집 및 중공 구조를 만들면서 표면에 0.5~1.0 중량%의 잔류 탄소를 분포시키도록 구성됩니다. 급속 충전이 필요한 하이브리드 차량용 셀이나 고출력 에너지저장장치의 음극에 적용될 수 있어, 별도의 탄소 코팅 공정 없이도 넓은 반응 면적과 도전 경로를 한 번에 확보할 수 있습니다.

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Key Features:

• 계면활성제 없이 합성되어 벌집 구조 형성을 위한 주형 역할을 하는 폴리스티렌을 준비하는 제1단계
• 폴리스티렌 함유 수용액에 수산화리튬과 물을 첨가한 뒤 산화바나듐 수용액을 넣어 침전반응으로 분말을 얻는 제2단계
• 침전반응으로 얻어진 분말을 세척한 후 건조시켜 리튬 바나듐 산화물의 입자 성장을 유도하는 제3단계
• 분말을 350 내지 450 ℃에서 열처리하여 폴리스티렌을 제거하는 동시에 입자 표면에 잔류 탄소를 균일하게 분포시키는 제4단계

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