본 기술은 층상이중수산화물(LDH) 전구체를 아세틸렌 같은 탄화수소 기체 분위기에서 300℃ 이하로 열처리해, 상전이와 탄소 코팅을 한 번에 진행시키는 탄소-코팅 금속산화물 나노복합체 제조 방법입니다. 얻어진 복합체는 C-AO-AB2O4 형태로 2가 금속 산화물과 스피넬 산화물이 탄소에 덮인 나노결정 구조를 가집니다.
전이금속 산화물 음극 소재는 충방전 사이클 동안 부피가 팽창하고 전기 전도도가 낮았습니다. 또한 결정화를 위해 고온에서 소성하면 입자가 커져 비표면적이 줄고 구조적 안정성까지 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 Mg, Zn, Ni, Co 등 2가 양이온과 Fe, Al, Mn 등 3가 양이온으로 이루어진 LDH를 탄소수 1~10의 알칸·알켄·알킨 기체 아래에서 30분 이하로 짧게 열처리해 상전이를 유도하고 동시에 나노입자 표면에 탄소를 증착합니다. 저온·단시간 공정이라 입자 성장이 억제되어 나노결정이 유지되고, 탄소층이 전도 경로를 제공하여 700 mAh/g 이상의 정전 용량을 냅니다. 리튬 이차전지 전환반응형 음극, 고출력 전동공구용 셀, 저온 공정 기반 전극 소재 양산 라인에 적용될 수 있어 고온 소성 설비 없이 에너지 소비를 줄이면서 전도성과 구조 안정성을 갖춘 나노 산화물 음극재를 얻을 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 우수한 출력특성을 갖는 리튬이차전지 전극용 2차원 나노구조복합체의 화학적 합성법 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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