본 기술은 벌크 타입 금속 산화물을 질소 분위기에서 열처리해 산소 함량이 낮고 기공이 형성된 금속 화합물 구조체를 만든 뒤, 산소 분위기에서 다시 열처리하여 비표면적이 넓고 결정립이 미세한 질소 도핑 금속 산화물 구조체를 얻는 Top-down 공정 기술입니다.
기존 벌크 소재는 비표면적이 낮고 결정립이 커서 이온 확산 경로가 비효율적이었고, 그 결과 리튬 이차 전지의 전기화학적 성능이 제한되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 금속 원소가 4~8족인지 9족인지에 따라 1차와 2차 열처리 온도의 대소 관계를 달리 제어하며, 암모니아 분위기의 1차 열처리로 산질화물 등 다공성 전구체를 생성하고 산소 분위기의 2차 열처리로 질소 도핑과 아나타제 상 같은 준안정 결정 구조를 형성하도록 구성됩니다. 티타늄·니오븀·코발트·철 산화물계 음극 소재와 광촉매·센서용 다공성 산화물 생산에 적용될 수 있어, 상용 벌크 분말을 원료로 별도 템플릿 없이 나노 다공 구조를 얻을 수 있다는 점이 강점입니다.
본 발명은 삼성전자 미래기술육성센터의 순차적 기상 반응을 이용한 고용량/고속충전용 전극소재 개발 연구 지원을 통해 개발되었습니다.
US11084011B2, WO2017-209517A1
