나트륨 이차전지용 음극활물질의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 나트륨 이차전지용 음극활물질, 및 이를 포함하는 나트륨 이차전지

수열합성 구형 TiO2 2차입자 탄소코팅 기반 고탭밀도 나트륨전지 음극재

본 기술은 수열합성법으로 만든 나노 크기 1차 입자가 응집된 마이크로 크기의 구형 이산화티탄(TiO2) 입자 표면에 5~10 중량%의 탄소를 균일하게 코팅하여, 전기전도성과 나트륨 이온 반응성을 높인 음극활물질 제조 기술입니다.

기존 나트륨 이차전지용 음극 소재는 나트륨 이온의 큰 크기 탓에 이동 속도가 느리고 가역 용량이 낮았습니다. 또한 용량이 급격히 퇴화하고 탭밀도가 낮아 에너지 밀도가 떨어지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 사염화티타늄(TiCl4) 전구체, 우레아 가수분해제, 구형화제를 사용한 수열합성으로 1차 입자 제어가 쉬운 구형 2차 입자 TiO2를 얻은 다음, 수크로스 기반 열처리로 표면에 탄소를 고르게 입혀 전자전도도와 탭밀도(0.8~1.2 g/㎤)를 함께 개선하도록 구성됩니다. 리튬 자원 의존도를 낮추려는 저가형 전력저장장치와 가정용 축전 시스템의 나트륨 이온전지 음극에 적용될 수 있어 체적당 저장 용량을 확보하면서 소재 원가 부담도 덜 수 있습니다.

‍

‍

Key Features:

• 나노 크기의 1차 입자로 이루어진 마이크로 크기의 구형 2차 이산화티탄 입자를 제조하는 단계
• 제조된 이산화티탄 입자를 이용하여 5 내지 10 중량%의 탄소를 포함하는 이산화티탄 탄소 복합체를 제조하는 단계
• 티탄 전구체 용액에 우레아와 구형화제를 첨가한 후 100 내지 150℃에서 20 내지 30시간 수열 반응시키는 단계
• 이산화티탄에 수크로스 카본 전구체 용액을 혼합해 건조한 뒤 350 내지 420℃에서 열처리하는 단계

‍