본 기술은 벌크형 전이금속 산화물을 질소 가스 분위기에서 열처리해 산소 일부를 질소로 치환하고 기공을 만든 중간 생성물을 얻은 뒤, 산소 가스 분위기에서 추가 열처리하여 질소가 도핑된 다공성 전이금속 화합물을 제조하는 기술입니다.
기존 벌크형 전이금속 산화물은 비표면적이 작고 결정립이 커서, 리튬 이차 전지의 전극 활물질로 쓰면 리튬 이온 확산 속도가 제한되고 용량과 수명 특성이 낮아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 TiO2 또는 Co3O4 벌크 산화물을 암모니아 분위기에서 질화 처리해 티타늄 산질화물이나 코발트 일산화물 중간 생성물을 만든 다음, 산소 분위기에서 산화 처리하여 원래와 동일한 결정 구조를 유지하면서 기공이 도입되고 결정립이 작아진 나노 다공 구조로 변환하도록 구성됩니다. 휴대기기와 전동공구용 리튬 이차 전지의 고용량 음극 활물질에 적용될 수 있어, 조성비는 원료와 같게 유지하면서도 내부 기공 면적을 외부 표면적 이상으로 키워 전해질 접촉 면적을 크게 넓힐 수 있습니다.
본 발명은 삼성전자 미래기술육성센터의 순차적 기상 반응을 이용한 고용량/고속충전용 전극소재 개발 연구 지원을 통해 개발되었습니다.
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