KR100902217B1 - Composite containing antimony and carbon component, method for preparing the same, rechargeable battery comprising the composite and method for using the rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료로 사용되는 안티몬 및 1종 이상의 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 크기의 복합체, 그 제조 방법, 상기 복합체 특히 나노 크기의 복합체를 포함하는 이차 전지 특히 리튬 이차 전지 및 그 이용 방법을 제공한다. 본 발명의 안티몬 및 1종 이상의 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 복합체를 이차 전지, 특히 리튬 이차 전지의 음극물질로서 사용하는 경우 충전 및 방전 동안 나타나는 응집현상을 제어할 수 있고, 음극물질의 부피 변화로 인한 물질의 파괴현상을 최소화하여 기계적 안정성을 확보할 수 있으며, 용량과 사이클 수명도 향상할 수 있다. 특히, 본 발명의 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 복합체가 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 물질로 사용되는 경우에는 뛰어난 고율특성도 함께 발현할 수 있다.In the present invention, a composite, especially a nano-sized composite containing antimony and at least one carbon component, used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular, a lithium secondary battery, a method for preparing the same, a secondary battery including the composite, particularly a nano-sized composite, in particular lithium A secondary battery and a method of using the same are provided. When the composite including the antimony and at least one carbon component of the present invention, in particular a nanocomposite, is used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular a lithium secondary battery, it is possible to control the aggregation phenomenon during charge and discharge, and to change the volume of the negative electrode material. By minimizing the destruction of materials due to the mechanical stability can be secured, and the capacity and cycle life can be improved. In particular, when the composite containing the antimony and carbon components of the present invention, in particular, the nanocomposite is used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular a lithium secondary battery, it can also exhibit excellent high rate characteristics.
안티몬, 탄소, 복합체, 고에너지볼밀링, 고율특성, 이차 전지, 음극재료 Antimony, Carbon, Composite, High Energy Ball Milling, High Rate Properties, Secondary Battery, Anode Material
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체와 비교예인 안티몬의 X-선 회절분석 특성 결과 그래프 및 투과전자현미경 사진들이다.1 is a graph and transmission electron micrographs of the results of X-ray diffraction analysis of the antimony and Super P-containing nanocomposite and Comparative Example antimony according to Example 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체와 비교예인 안티몬을 이용한 경우에 있어서의 제 1, 2, 5, 10 사이클에 대한 충전 및 방전 거동을 각각 보여주는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing charge and discharge behaviors for the first, second, fifth, and tenth cycles when the nanocomposites containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention and antimony, a comparative example, are used. .
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체를 이용한 경우의 제 1 사이클의 충전 및 방전 거동을 더욱 자세히 관찰하기 위하여 전압을 용량에 대하여 미분한 용량 차분 곡선 및 상 변화를 정확하게 관찰하기 위한 Ex-situ X-선 회절분석 특성 결과 그래프를 나타내는 것이다.3 is a differential capacitance curve and phase obtained by differentiating voltage with respect to capacity in order to observe the charging and discharging behavior of the first cycle in the case of using the nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention. Ex-situ X-ray diffraction analysis results graph to accurately observe the change is shown.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬과 Super P를 함유하는 나노 복합체 및 실시예 2에 따른 안티몬, Super P 및 흑연을 함유하는 복합체를 음극 재료로 사용하는 이차 전지에 대한 사이클 특성 데이터를 보여주는 그래프이다.4 is a cycle characteristic data for a secondary battery using a nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention and a composite containing antimony, Super P and graphite according to Example 2 as a negative electrode material It is a graph showing.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체를 음극 재료로 사용하는 이차 전지에 대한 고율 특성 데이터를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing high-rate characteristic data of a secondary battery using a nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention as a negative electrode material.
본 발명은 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체, 그 제조 방법, 상기 복합체를 포함하는 이차 전지 및 그 이용 방법을 제공하는 것이다.
이하의 본 발명의 명세서 전체에 있어서 "나노 크기"란 1nm-100nm의 크기를 의미하는 것으로서 이러한 나노 크기의 개념은 나노 과학(nanoscience) 내지 나노 기술(nanotechnology) 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 잘 알려져 있다.The present invention provides a composite containing antimony and a carbon component, a method for producing the same, a secondary battery including the composite, and a method of using the same.
In the following description of the present invention, the term "nano size" refers to a size of 1 nm-100 nm, and the concept of nano size refers to those skilled in the art of nanoscience to nanotechnology. It is well known.
휴대전화나 노트북 컴퓨터 등 휴대용 무선 정보통신기기의 급속한 발달에 따라 리튬 이차 전지는 고에너지 밀도를 갖는 휴대용 전원으로서 크게 주목받아 왔다. 리튬은 에너지밀도가 3860 mAh/g로서 다른 어떠한 재료보다도 에너지 밀도가 높기 때문에 리튬을 음극 재료로 하는 이차 전지의 용량은 가장 우수하다.BACKGROUND ART With the rapid development of portable wireless information communication devices such as mobile phones and notebook computers, lithium secondary batteries have attracted great attention as portable power sources having high energy density. Since lithium has an energy density of 3860 mAh / g and a higher energy density than any other material, the capacity of a secondary battery having lithium as a negative electrode material is the best.
그러나 이와 같은 전지 용량의 우수성에도 불구 하고 리튬을 이차 전지의 음극 재료로 사용하는 경우 이차 전지의 충전시 수지상 성장에 의한 안전성 문제가 발생하고, 또한 낮은 충전 및 방전 효율 등의 문제와 고율 충 방전 특성이 나쁘다는 문제점들도 존재한다.However, despite the superior battery capacity, when lithium is used as a negative electrode material of a secondary battery, safety problems due to dendritic growth during charging of the secondary battery occur, and also problems such as low charging and discharging efficiency and high rate charge and discharge characteristics. There are also problems of this badness.
이러한 문제점들을 해결하고자 리튬 합금에 대한 연구가 진행되고 있다. In order to solve these problems, research on lithium alloys is underway.
상기 리튬 합금 물질은 탄소 음극 물질의 제한된 용량보다 더 높은 무게당/부피당 충전 및 방전 용량을 구현할 수 있으며, 높은 충전 및 방전 전류에도 사용 가능하다는 장점을 가진다.The lithium alloy material can achieve higher charge / discharge capacity per weight / volume than the limited capacity of the carbon anode material, and has the advantage of being usable for high charge and discharge currents.
그러나 리튬 합금 물질은 충전 및 방전시에 상 변화로 인하여 부피변화가 발생하게 되고, 이에 따라 발생한 응력이 활물질의 파괴를 일으켜서 사이클에 따른 용량 감소를 발생시키는 큰 문제점을 가진다. However, the lithium alloy material has a big problem that the volume change occurs due to the phase change during charging and discharging, and the stress generated thereby causes the destruction of the active material, thereby causing a capacity reduction along the cycle.
따라서 현재 실리콘 및 주석을 이차 전지의 음극 소재로 사용하는 방법에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이 방법은 먼저 실리콘 또는 주석과 금속 전구체를 탄소와 함께 액상에서 균일하게 혼합시킨 다음 상온 및 가온 하에서 증발시켜 함유된 실리콘 또는 주석 및 금속을 탄소 내에 모두 침전시켜 전극 활물질로 사용하는 방법이다. Therefore, research on the method of using silicon and tin as a negative electrode material of a secondary battery has been actively conducted. This method is a method in which silicon or tin and a metal precursor are uniformly mixed together with carbon in a liquid phase, and then evaporated under normal temperature and warming to precipitate all the contained silicon or tin and metal in carbon to be used as an electrode active material.
그러나 이 방법은 초기의 수회 사이클이 진행되는 동안 전극 용량은 증대되지만 초기 효율이 좋지 못하며, 고율 충전 및 방전 특성과 사이클 특성은 여전히 개선되지 않는다는 문제점이 있다.However, this method has the problem that the electrode capacity increases during the initial several cycles, but the initial efficiency is not good, and the high rate charge and discharge characteristics and the cycle characteristics are still not improved.
한편, 안티몬은 이론용량이 660 mAh/g 혹은 4420 mAh/cm3로서 현재 상용화되는 탄소음극 물질보다 무게당 용량이 약 2배이고 부피당 용량은 약 5배 정도 크므로 안티몬을 음극 물질로 사용하는 것을 생각해 볼 수 있다.Antimony, on the other hand, has a theoretical capacity of 660 mAh / g or 4420 mAh / cm 3 , which is about twice the capacity per weight and about five times the volume per volume of commercially available carbon cathode materials. can see.
그러나 안티몬을 사용한 전극은 충전 및 방전시에 상 변화로 인하여 부피변화가 발생하게 되고, 이에 따라 발생한 응력이 활물질의 파괴를 일으켜서 사이클에 따른 용량 감소를 발생시키는 큰 문제점이 존재한다. However, in the electrode using antimony, the volume change occurs due to the phase change at the time of charging and discharging, and there is a big problem in that the stress generated thereby causes the destruction of the active material, thereby causing the capacity reduction along the cycle.
이러한 부피변화를 최소화하기 위한 방안으로서 나노 크기의 안티몬을 사용하는 것이 제안되었다. It is proposed to use nano-sized antimony as a way to minimize the volume change.
그러나 종래의 나노 크기의 안티몬, 즉 나노 안티몬은 환원 방법이나 공침 방법과 같은 복잡한 화학적 방법을 이용하여 제조되었고, 이러한 화학적 과정 중 남겨진 염(Salt)들에 의한 비가역적인 부 반응들로 인하여 초기 효율이 매우 저조하다는 단점이 있었다. However, conventional nano-sized antimony, ie nano antimony, was prepared using complex chemical methods such as reduction or coprecipitation, and the initial efficiency was reduced due to irreversible side reactions by salts left during this chemical process. The disadvantage was very low.
나아가, 제조된 나노 안티몬 역시 충전 및 방전이 진행되는 동안 응집현상이 발생하여 입자가 조대화하는 현상이 나타나 다시 부피 변화가 발생하게 되고 이에 따라 사이클에 따른 급격한 용량 감소를 발생시키는 단점도 나타내었다. In addition, the prepared nano antimony also exhibited a disadvantage that agglomeration occurred during charging and discharging, resulting in coarsening of particles, thereby causing a volume change and a rapid decrease in capacity according to the cycle.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료로 이용되어 기존의 음극 재료와 달리 초기 효율이 우수하고, 입자 조대화에 의한 부피 변화의 문제점이 없으며, 특히 고율 특성을 달성할 수 있고, 사이클 수명을 매우 향상시킬 수 있는, 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체, 이를 포함하는 이차 전지 및 그 이용 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to be used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular lithium secondary battery, unlike the existing negative electrode material is excellent in the initial efficiency, the volume change by coarse particles The present invention provides a composite containing antimony and a carbon component, a secondary battery including the same, and a method of using the same, which have no problems, and in particular, can achieve high rate characteristics and greatly improve cycle life.
본 발명의 다른 목적은 또한, 화학적 방법 등의 복잡하고 비효율적인 과정을 거치지 않고도 간단하고 효율적으로 안티몬을 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 물질로 이용 가능하게 할 수 있는, 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is also to contain antimony and carbon components, which can make antimony useful as a negative electrode material of secondary batteries, especially lithium secondary batteries, simply and efficiently without undergoing complex and inefficient processes such as chemical methods. It is to provide a method for producing a composite.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 안티몬 분말 및 탄소 성분 분말을 제공 하는 단계(S1); 상기 안티몬 분말을 탄소 성분 분말과 혼합하는 단계(S2); 및 상기 혼합물을 고에너지 볼밀링하여 안티몬과 탄소 성분을 함유하는 복합체를 제조하는 단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체의 제조 방법에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above, providing an antimony powder and a carbon component powder (S1); Mixing the antimony powder with a carbon component powder (S2); And high energy ball milling the mixture to produce a composite containing antimony and a carbon component (S3). A method of preparing a composite containing antimony and carbon components is provided.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 제조 방법은, 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 분말에 흑연 분말을 추가로 혼합하는 단계(S4); 및 상기 혼합물을 볼밀링하는 단계(S5);를 더 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the manufacturing method comprises the steps of further mixing the graphite powder to the composite powder containing the antimony and carbon component (S4); And ball milling the mixture (S5).
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서는, 상기 안티몬 분말을 50 wt% 이상 100 wt% 미만으로 포함하고, 상기 탄소 성분 분말을 0 wt% 초과 50 wt% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, in the step S1, it is preferable to include the antimony powder to 50 wt% or more and less than 100 wt%, and to include the carbon component powder to more than 0 wt% to 50 wt% or less. .
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서의 탄소 성분으로 아세틸렌 블랙, 슈퍼 피(Super P) 블랙, 카본 블랙, 덴카(Denka) 블랙, 활성카본(Activated carbon), 흑연, 하드 카본 또는 소프트 카본 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 탄소 성분으로 Super P 블랙과 같은 나노 크기를 가지는 탄소 성분을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the carbon component in the step S1 as acetylene black, Super P black, carbon black, Denka black, activated carbon, graphite, hard carbon or It is preferable to use any one of soft carbon, and it is more preferable to use a carbon component having a nano size such as Super P black as the carbon component.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S3 단계에서는 상기 복합체를 나노 크기의 복합체가 되도록 볼밀링하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, in the step S3 it is preferable to ball mill the composite to be a nano-sized composite.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S4 단계에서는 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 분말을 20 wt% 이상 100 wt% 미만으로 포함하고, 상기 추가로 혼합되는 흑연 분말을 0 wt% 초과 80 wt% 이하로 포함하는 것이 바람직하 다.In one embodiment of the present invention, in the step S4, the composite powder containing the antimony and the carbon component of 20 wt% or more less than 100 wt%, the graphite powder to be further mixed more than 0 wt% 80 It is preferably included in wt% or less.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 이차 전지의 음극 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체에 의하여 달성된다.The object of the present invention as described above is achieved by a composite containing antimony and a carbon component, which is used as a negative electrode material of a secondary battery.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체가 음극 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 이차 전지에 의하여 달성된다.The object of the present invention as described above is achieved by a secondary battery, wherein a composite containing antimony and a carbon component is used as the negative electrode material.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 이차 전지는 리튬 이차 전지인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery is preferably a lithium secondary battery.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 복합체는 나노 크기의 복합체인 것이 바람직하다.In one embodiment of the invention, the composite is preferably a nano-sized composite.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 상기 리튬 이차 전지의 전위 영역을 제 1 사이클의 용량 차분 곡선에서 Li2Sb 상이 형성되는 반응 전위로부터 Sb 상이 형성되는 반응 전위 또는 충전 용량까지로 또는 Li2Sb 상이 형성되는 충전 용량부터 Sb 상이 형성되는 반응 전위 또는 충전 용량까지로 제한하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 이용 방법에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above is to change the potential region of the lithium secondary battery from the reaction potential at which the Li 2 Sb phase is formed to the reaction potential or charge capacity at which the Sb phase is formed or the Li 2 Sb at the capacity difference curve of the first cycle. It is achieved by the method of using a lithium secondary battery characterized by limiting from the charge capacity in which the phase is formed to the reaction potential or charge capacity in which the Sb phase is formed.
이하, 본 발명에 따른 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체, 그 제조 방법, 상기 복합체를 포함하는 이차 전지 및 그 이용 방법을 상술한다.Hereinafter, a composite containing an antimony and a carbon component according to the present invention, a manufacturing method thereof, a secondary battery including the composite and a method of using the same will be described in detail.
본 발명에서는 안티몬(Antimony)의 특히 강한 취성을 이용하여 안티몬 분말과 탄소 성분 분말을 고에너지 볼밀링을 수행한다. 금속 중 안티몬은 취성이 강하므로 강한 에너지를 줄 수 있는 고에너지 볼밀링을 수행하면 골고루 잘 부서지게 되고 이에 따라 탄소 성분과 함께 잘 섞이어 미세한 복합체 바람직하게는 나노 크기의 복합체 입자를 형성할 수 있다. 이러한 고에너지 볼밀링에 의하면 기존의 화학적 합성 방법을 수행하지 않고도 간단하고 효율적으로 안티몬과 탄소를 포함하는 복합체 바람직하게는 나노 복합체를 제조할 수 있다. In the present invention, high energy ball milling is performed on the antimony powder and the carbon component powder by using particularly strong brittleness of antimony. Since antimony is brittle in the metal, high-energy ball milling that can give a strong energy is evenly broken and thus can be mixed well with the carbon component to form fine composite particles, preferably nano-sized composite particles. . According to such high energy ball milling, a complex, preferably a nanocomposite, containing antimony and carbon can be prepared simply and efficiently without performing a conventional chemical synthesis method.
또한, 제조된 복합체는 비가역적인 부 반응이 없어 초기 효율의 저하가 없고 또한 이차 전지 특히 리튬 이차 전지에 이용되는 경우 충전 및 방전이 진행되는 동안 응집현상이 발생하지 않아 입자가 조대화하는 현상이 없다. 따라서 부피 변화의 발생이나 이에 따른 용량 감소의 문제점이 없다. 나아가, 이러한 복합체의 특성은 특히 복합체가 나노 크기일 경우 특히 우수하다.In addition, the prepared composite is not irreversible side reactions, there is no degradation of the initial efficiency, and when used in secondary batteries, particularly lithium secondary batteries, there is no phenomenon that the particles do not coarsen due to the aggregation phenomenon during charging and discharging progress. . Therefore, there is no problem of the occurrence of volume change or a decrease in the volume. Furthermore, the properties of such composites are particularly good when the composites are nano sized.
본 발명에서는 먼저 안티몬 분말과 탄소 성분 분말을 제공한다(S1). In the present invention, an antimony powder and a carbon component powder are first provided (S1).
상기 탄소 성분으로는 아세틸렌 블랙, 슈퍼 피(Super P) 블랙, 카본 블랙, 덴카(Denka) 블랙, 활성카본(Activated carbon), 흑연(Graphite), 하드카본, 소프트 카본 등이 사용된다. 이러한 탄소 성분은 안티몬과 반응성이 없으며 전도도를 형성하며 응집현상을 막아줄 수 있다.As the carbon component, acetylene black, Super P black, carbon black, Denka black, activated carbon, graphite, hard carbon, soft carbon and the like are used. These carbon components are not reactive with antimony and can form conductivity and prevent aggregation.
상기 탄소 성분 중 슈퍼 피는 처음부터 나노 크기를 갖는 것이므로 후술하는 바와 같은 나노 복합체 생성에 있어서 특히 바람직하다. 즉, 강한 취성의 안티몬을 특히 나노 크기를 가지는 슈퍼 피와 혼합하고 볼밀링하는 경우 나노 복합체를 매우 효과적으로 얻을 수 있다.Super blood of the carbon component is particularly preferred in the production of nanocomposites as described below since they have a nano size from the beginning. In other words, nanocomposites can be obtained very effectively when strong brittle antimony is mixed and ball milled, particularly with nano-sized super blood.
이어 상기 안티몬 분말과 상기 탄소 성분 분말을 혼합한다(S2).Then, the antimony powder and the carbon component powder are mixed (S2).
상기 안티몬과 탄소 성분 분말의 혼합 시, 안티몬 분말은 50 wt% 이상 및 100 wt% 미만으로, 상기 탄소 성분 분말은 0 wt% 초과 및 50 wt% 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.When the antimony and the carbon component powder is mixed, the antimony powder is preferably mixed at 50 wt% or more and less than 100 wt%, and the carbon component powder is mixed at more than 0 wt% and 50 wt% or less.
상기 안티몬 분말이 50 wt% 미만으로 포함되는 경우 즉 탄소 성분 분말이 50 wt% 를 초과하여 포함되는 경우에는 탄소 성분이 과도하게 볼 밀링되는데 이 경우 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 제 1 사이클에서 충전 및 방전 용량 및 효율이 떨어지게 되고 결국 전체적인 용량과 효율이 떨어지게 된다.When the antimony powder is included in less than 50 wt%, that is, when the carbon component powder is included in excess of 50 wt%, the carbon component is excessively ball milled, in which case charging and The discharge capacity and the efficiency are lowered and the overall capacity and efficiency is lowered.
다음으로 상기 혼합물을 원통형 바이얼에 볼과 함께 잠입하여 고에너지 볼밀링기에 장착시킨 후 분당 300회 이상의 회전속도로 기계적 합성을 수행한다(S3). Next, the mixture is immersed with a ball in a cylindrical vial, mounted on a high energy ball mill, and then subjected to mechanical synthesis at a rotational speed of 300 times or more (S3).
이때, 볼과 분말과의 무게 비는 10~30:1로 유지하도록 하며, 산소 및 수분의 영향을 최대한 억제하기 위해서 아르곤 가스 분위기의 글러브 박스(glove box) 내에서 기계적 합성을 준비한다.At this time, the weight ratio of the ball and the powder is maintained at 10 to 30: 1, and in order to suppress the effects of oxygen and moisture to the maximum, prepare a mechanical synthesis in a glove box (glove box) of argon gas atmosphere.
상기 고에너지를 줄 수 있는 기계적 합성법인 볼 밀링법으로는 vibrotary-mill, z-mill, planetary ball-mill, attrition-mill 등과 같이 고에너지 볼밀링을 위하여 사용되는 모든 볼 밀링 기계를 사용할 수 있다.As the ball milling method, which is a mechanical synthesis method that can give the high energy, all ball milling machines used for high energy ball milling such as vibrotary-mill, z-mill, planetary ball-mill, and attrition-mill may be used.
한편, 본 발명에서는 상기 복합체 특히 나노 복합체 분말에 흑연을 추가로 혼합하고(S4) 볼밀링한다(S5). 이 과정은 상기 얻어진 복합체 특히 나노 복합체에 다시 흑연을 넣음으로써 흑연의 안정된 사이클 특성을 이용하고자 하는 것이다. Meanwhile, in the present invention, graphite is further mixed (S4) and ball milled to the composite, in particular, the nanocomposite powder. This process is intended to take advantage of the stable cycle characteristics of graphite by putting graphite back into the obtained composite, in particular nanocomposite.
이때, S5 단계에서 흑연이 혼합된 최종 복합체를 나노 크기로 하는 것도 가능하지만 이는 흑연 자체가 나노 크기가 아니므로 많은 시간이 걸리고 나노 크기로 하지 않더라도 흑연의 안정된 사이클 특성을 이용할 수 있다는 점에서 굳이 최종 복합체를 나노 크기로 할 필요는 없다.In this case, it is also possible to make the final composite mixed with graphite in the S5 step to a nano size, but since the graphite itself is not nano size, it takes a lot of time, and it is necessary to use the stable cycle characteristics of the graphite even without the nano size. The composite does not have to be nano sized.
한편, 상기 S4 단계에서는 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 분말을 20 wt% 이상 100 wt% 미만으로 포함하고, 상기 추가로 혼합되는 흑연 분말을 0 wt% 초과 80 wt% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the step S4 it is preferable that the composite powder containing the antimony and the carbon component to 20 wt% or more and less than 100 wt%, and the graphite powder to be further mixed to include more than 0 wt% to 80 wt% or less. Do.
흑연이 80wt%를 초과, 즉 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 분말이 20w% 미만으로 존재하는 경우, 충전 및 방전 용량이 큰 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 분말에 기인한 전체 활물질의 충전 및 방전 용량 향상 효과가 작아진다. 또한, 밀링으로 인하여 깨진 흑연의 결정 구조의 비중이 커서 초기 효율의 저하된다는 단점이 있다.When graphite contains more than 80 wt%, i.e., less than 20 w% of the composite powder containing the antimony and carbon components, the filling of the entire active material due to the composite powder containing the antimony and carbon components with a large charge and discharge capacity. And the effect of improving the discharge capacity becomes small. In addition, the specific gravity of the crystal structure of the broken graphite due to milling has a disadvantage in that the initial efficiency is lowered.
본 발명에서는 상기와 같이 제조된 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 크기의 복합체를 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료로서 이용한다. 상기 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 크기의 복합체는 향상된 고율 특성 및 충전, 방전 특성을 가지므로 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 활물질 재료로 사용하는 것에 적합하다. In the present invention, a composite containing an antimony and a carbon component prepared as described above, in particular a nano-sized composite, is used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular a lithium secondary battery. Composites containing antimony and carbon components, particularly nano-sized composites, have improved high rate characteristics, charge and discharge characteristics, and thus are suitable for use as a negative electrode active material for secondary batteries, particularly lithium secondary batteries.
더욱이, 상기 안티몬 및 탄소 성분 함유 나노 복합체의 경우 상술한 바와 같은 전기화학적 특징에 더하여 탄소 성분이 나노 물질의 응집현상을 제어할 수 있으므로 이차 전지 특히 리튬 이차 전지에서 반복적 충전 및 방전을 매우 효과적으로 가능하게 한다. 이에 따라, 기존의 상용화된 흑연의 이론 용량에 비해서 높은 부피당 용량을 가지며, 사이클 수명도 매우 우수하게 된다.Furthermore, in the case of the nanocomposite containing antimony and carbon component, in addition to the electrochemical characteristics described above, the carbon component can control the aggregation phenomenon of the nanomaterial, thereby making it possible to effectively perform repeated charging and discharging in a secondary battery, especially a lithium secondary battery. do. As a result, it has a higher capacity per volume than the theoretical capacity of conventional commercialized graphite, and also has a very good cycle life.
한편, 본 발명에서는 전류 집전체와 입자 간의 전기적 접촉 및 입자 간의 전 기적 접촉을 증대시키는 도전재로 사용될 수 있는 재료(예컨대, 탄소나 금속)를 상기 복합체 외에 더 포함하여 사용할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, a material (eg, carbon or metal) that can be used as a conductive material to increase the electrical contact between the current collector and the particles and the electrical contact between the particles may be further included and used.
본 발명에서는 상기한 복합체 특히 나노 복합체를 음극 재료로 이용하는 이차 전지 특히 리튬 이차 전지를 사용함에 있어서 고용량을 유지하면서도 다수의 사이클로 충전 및 방전하여 안정한 수명을 나타내도록 하기 위하여 전지의 전위 영역을 조절하거나 또는 충전 용량을 조절하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the use of the secondary battery, especially the lithium secondary battery, which uses the above-described composite, in particular, the nanocomposite as a negative electrode material, the potential region of the battery is adjusted to maintain stable capacity by charging and discharging a plurality of cycles while maintaining high capacity, or It is desirable to adjust the filling capacity.
이때, 상기 전위 영역 또는 용량 제한은 제 1 사이클의 용량 차분 곡선에서 Li2Sb 상이 형성되는 반응 전위로부터 Sb 상이 형성되는 반응 전위 또는 충전 용량으로 조절하거나 또는 Li2Sb 상이 형성되는 충전 용량으로부터 Sb 상이 형성되는 반응 전위 또는 충전 용량까지 제한하도록 하면 결정 구조가 안정하게 되므로 아래 실험예에서도 확인할 수 있듯이 고용량을 유지하면서도 다수의 사이클로 충전 및 방전을 하여 안정한 수명을 확보할 수 있게 되며, 고율 특성도 향상된다. At this time, the potential region or capacity limit is adjusted from the reaction potential at which the Li 2 Sb phase is formed in the capacity difference curve of the first cycle to the reaction potential at which the Sb phase is formed or the charging capacity, or the Sb phase from the charge capacity at which the Li 2 Sb phase is formed. By limiting the reaction potential or the charge capacity to be formed, the crystal structure becomes stable, and as can be seen in the following experimental example, it is possible to secure stable life by charging and discharging in a number of cycles while maintaining a high capacity, and also improves high rate characteristics. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것이 아니고 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있으며, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by explaining preferred embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples, and various forms of embodiments can be implemented within the scope of the appended claims, and the following examples are only common to those skilled in the art to complete the present disclosure. It is intended to facilitate the implementation of the invention to those with knowledge.
[실시예 1: 안티몬 및 Super P 함유 나노 복합체 제조]Example 1 Preparation of Antimony and Super P-Containing Nanocomposite
시중에서 쉽게 구입 가능한 입자크기가 100 mesh 이하인 안티몬(Antimony) 분말과 안티몬과 반응성이 없으며 전도도를 형성하며 응집현상을 막아줄 수 있는 탄소("Super P") 분말을 80:20의 질량비로 섞은 후, 지름 5.5 cm, 높이 9 cm의 SKD11 재질의 원통형 바이얼에 3/8인치 크기의 볼과 함께 장입하여 볼밀기(vibrating mill)에 장착시킨 후 분당 600회의 회전속도로 기계적 합성을 수행하였다. After mixing commercially available antimony powder with particle size of 100 mesh or less and carbon (“Super P”) powder which is not reactive with antimony and forms conductivity and prevents coagulation, at a mass ratio of 80:20 , A diameter of 5.5 cm and a height of 9 cm were loaded with a 3/8 inch size ball into a cylindrical vial of SKD11, mounted on a ball mill (vibrating mill), and mechanical synthesis was performed at 600 revolutions per minute.
이때 볼과 분말과의 무게비는 20:1로 유지하였으며 산소 및 수분의 영향을 최대한 억제하기 위해서 아르곤 가스 분위기의 글러브 박스 내에서 기계적 합성을 준비하였다. At this time, the weight ratio between the ball and the powder was maintained at 20: 1, and mechanical synthesis was prepared in a glove box in an argon gas atmosphere to suppress the effects of oxygen and moisture as much as possible.
상기 기계적 합성을 12 시간 수행하여 안티몬과 탄소 혼합물로부터 안티몬 및 Super P 함유 나노 복합체가 형성되었다.The mechanical synthesis was carried out for 12 hours to form an antimony and Super P-containing nanocomposite from an antimony and carbon mixture.
[실시예 2: 안티몬, Super P 및 흑연 함유 복합체 제조]Example 2: Preparation of Antimony, Super P, and Graphite-Containing Composites
상기 합성된 안티몬 및 Super P 함유 나노 복합체와 천연흑연(Natural Grapphite) 분말을 50:50의 질량비로 섞은 후, 지름 5.5 cm, 높이 9 cm의 SKD11 재질의 원통형 바이얼에 3/8인치 크기의 볼과 함께 장입하여 볼밀기(vibrating mill)에 장착시킨 후 분당 600회의 회전속도로 기계적 합성을 수행하였다. After mixing the synthesized antimony and Super P-containing nanocomposite and natural graphite (Natural Grapphite) powder in a mass ratio of 50:50, the ball diameter of 3/8 inches in a cylindrical vial of 5.5 cm diameter and 9 cm height SKD11 material Charged together, mounted on a ball mill (vibrating mill) and mechanical synthesis was carried out at a rotation speed of 600 times per minute.
이때 볼과 분말과의 무게비는 20:1로 유지하였으며 산소 및 수분의 영향을 최대한 억제하기 위해서 아르곤 가스 분위기의 글러브 박스 내에서 기계적 합성을 준비하였다. At this time, the weight ratio between the ball and the powder was maintained at 20: 1, and mechanical synthesis was prepared in a glove box in an argon gas atmosphere to suppress the effects of oxygen and moisture as much as possible.
상기 기계적 합성을 1 시간 수행하여 안티몬-탄소(Super P) 나노 복합체와 흑연으로부터 안티몬-탄소(Super P)-흑연의 복합체가 형성되었다.The mechanical synthesis was performed for 1 hour to form an antimony-carbon (Super P) -graphite composite from the antimony-carbon (Super P) nanocomposite and graphite.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체와 비교예인 안티몬의 X-선 회절분석 특성 결과 그래프 및 투과전자현미경 사진들이다.1 is a graph and transmission electron micrographs of the results of X-ray diffraction analysis of the antimony and Super P-containing nanocomposite and Comparative Example antimony according to Example 1 of the present invention.
도 1a는 비교예로서 안티몬의 X선 회절분석 특성을 나타낸다. 한편, 도 1b의 X선 회절 분석은 안티몬과 Super P를 함유하는 복합체가 형성되었음을 보여준다. 도 1c와 1d에서는 상기 복합체가 나노 크기의 복합체임을 고분해능-투과전자현미경 및 주사-투과전자현미경 사진으로 각각 보여준다. 참고로, 도 1d의 주사-투과전자현미경 사진에서 가벼운 원소인 탄소는 어두운 부분으로 나타나며, 무거운 원소인 안티몬은 밝은 부분으로 나타난다.1A shows X-ray diffraction characteristics of antimony as a comparative example. Meanwhile, X-ray diffraction analysis of FIG. 1B shows that a complex containing antimony and Super P was formed. 1C and 1D show that the complex is a nano-sized complex in high resolution-transmission electron microscope and scanning-transmission electron micrograph, respectively. For reference, in the scanning-transmission electron micrograph of FIG. 1D, carbon, a light element, appears as a dark portion, and antimony, a heavy element, appears as a bright portion.
[실험 : 제조된 실시예들의 복합체를 리튬 이차 전지의 음극 활물질로 사용한 경우의 충전 및 방전 특성 확인 실험][Experiment: Test of charging and discharging characteristics when the composite of the prepared examples was used as a negative electrode active material of a lithium secondary battery]
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체와 비교예인 안티몬을 이용한 경우에 있어서의 제 1, 2, 5, 10 사이클에 대한 충전 및 방전 거동을 각각 보여주는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing charge and discharge behaviors for the first, second, fifth, and tenth cycles when the nanocomposites containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention and antimony, a comparative example, are used. .
도 2a는 비교예에 관한 것이고, 도 2b는 실시예에 관한 것이다. 도 2a에 나타난 바와 같이 비교예인 안티몬 자체의 사이클 특성은 좋지 않음을 알 수 있지만, 도 2b의 실시예인 안티몬과 Super P 함유 나노 복합체는 리튬의 반복적인 충전 및 방전이 가능하였으며, 제 1 사이클의 충전 및 방전 효율이 약 88% 정도로써 기존의 여러 방법으로 합성한 안티몬 계열의 어떤 음극물질보다 매우 우수함을 알 수 있었다.2A relates to a comparative example, and FIG. 2B relates to an example. As shown in FIG. 2A, the cycle characteristics of the antimony itself, which is a comparative example, are not good. However, the antimony and Super P-containing nanocomposite of the embodiment of FIG. 2B were capable of repeatedly charging and discharging lithium, and the first cycle of charging. And the discharge efficiency is about 88%, it can be seen that it is much superior to any of the antimony-based negative electrode material synthesized by a number of existing methods.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체를 이용한 경우의 제 1 사이클의 충전 및 방전 거동을 더욱 자세히 관찰하기 위하여 전압을 용량에 대하여 미분한 용량 차분 곡선 및 상 변화를 정확하게 관찰하기 위한 Ex-situ X-선 회절분석 특성 결과 그래프를 나타내는 것이다. 참고로, 도 3에서 ●는 Sb를 나타내고, ■는 Li2Sb를 나타내고, ▲는 Li3Sb를 나타낸다. 3 is a differential capacitance curve and phase obtained by differentiating voltage with respect to capacity in order to observe the charging and discharging behavior of the first cycle in the case of using the nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention. Ex-situ X-ray diffraction analysis results graph to accurately observe the change is shown. For reference, in Fig. 3,? Represents Sb,? Represents Li 2 Sb, and? Represents Li 3 Sb.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 0.8 V에서 Li2Sb 상을 형성함을 알 수 있으며, 또한 전위가 더 낮아짐에 따라 최종적으로 Li3Sb 상이 형성됨을 알 수 있다. 나아가, 2V에서 Sb 상이 형성되는 것을 알 수 있다. As can be seen from Figure 3, it can be seen that the formation of a Li 2 Sb at 0.8 V, can also see the final Li 3 Sb different forms with potential is lowered further. Furthermore, it can be seen that the Sb phase is formed at 2V.
상기 각 상이 형성되는 구체적인 반응 전위는 물론 전해액과 실험온도 및 전지조립 방법 등에 따라 달라질 수 있다.Specific reaction potentials in which the respective phases are formed may of course vary depending on the electrolyte, the experiment temperature, and the battery assembly method.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체 및 실시예 2에 따른 안티몬, Super P 및 흑연을 함유하는 복합체를 음극 재료로 사용하는 이차 전지에 대한 사이클 특성 데이터를 보여주는 그래프이다.4 is a cycle characteristic data for a secondary battery using a nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention and a composite containing antimony, Super P and graphite according to Example 2 as a negative electrode material It is a graph showing.
즉 도 4는 우선 비교예인 안티몬(Sb)의 0~2 V의 전위 영역에서의 충전 및 방전 사이클 특성 그래프를 보여주고, 또한, 기계적 합성방법을 통하여 제조된 실시예 1인 안티몬-탄소(Super P) 나노 복합체 물질(Sb/C)을 리튬 이차 전지의 음극 활물질로서 적용하였을 경우, Li3Sb 상이 형성되는 반응 전위에서 Sb 상이 형성되는 반응 전위까지의 전위 영역(0~2 V)과 Li2Sb 상이 형성되는 반응 전위에서 Sb 상이 형성되는 반응 전위까지의 전위 영역(0.8~2 V)의 두 가지 전위영역에 대한 충전 및 방전 사이클 특성 그래프를 보여주며, 실시예 2인 안티몬-탄소(Super P)-흑연 복합체 물질(Sb/C/G)을 리튬 이차 전지의 음극 활물질로서 적용하였을 경우 0~2 V의 전위영역에서의 충전 및 방전 사이클 특성 그래프를 보여준다. That is, Figure 4 first shows the charge and discharge cycle characteristic graph in the potential region of 0 ~ 2 V of the antimony (Sb) of the comparative example, and also the antimony-carbon (Super P) of Example 1 manufactured by a mechanical synthesis method ) When the nanocomposite material (Sb / C) is applied as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, a potential region (0 to 2 V) and Li 2 Sb from a reaction potential at which a Li 3 Sb phase is formed to a reaction potential at which a Sb phase is formed It shows charge and discharge cycle characteristic graphs for the two potential regions of the potential region (0.8 to 2 V) from the reaction potential at which the phase is formed to the reaction potential at which the Sb phase is formed, and according to Example 2, antimony-carbon (Super P) When graphitized composite material (Sb / C / G) is applied as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, a graph of charge and discharge cycle characteristics in a potential region of 0 to 2 V is shown.
도 4로부터 확인할 수 있듯이, Li2Sb상을 형성하는 반응 전위인 0.8 V에서 Sb 상을 형성하는 반응 전위인 2 V까지의 전위영역의 경우 330 mAh/g 혹은 2200 mAh/cm3 이상의 고용량을 유지하면서 최소 100 사이클 이상의 매우 안정한 수명을 보여주는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 4, a high capacity of 330 mAh / g or 2200 mAh / cm 3 or more is maintained in the potential region of 0.8 V, which is a reaction potential for forming a Li 2 Sb phase, to 2 V, which is a reaction potential for forming an Sb phase. While showing a very stable life of at least 100 cycles.
그리고, 추가적으로 흑연과의 복합체(실시예 2)를 형성하였을 시 전위 제한 없이도 약 460 mAh/g의 고용량을 유지하며 최소 100 사이클 이상의 매우 안정한 수명을 확보할 수 있음을 보여준다.In addition, when the composite with graphite (Example 2) is formed, it shows that it is possible to maintain a very stable life of at least 100 cycles while maintaining a high capacity of about 460 mAh / g without limiting potential.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 안티몬 및 Super P를 함유하는 나노 복합체를 음극 재료로 사용하는 이차 전지에 대한 고율 특성 데이터를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing high-rate characteristic data of a secondary battery using a nanocomposite containing antimony and Super P according to Example 1 of the present invention as a negative electrode material.
도 5는 실시예 1에 있어서 Li2Sb 상과 Sb 상의 구조적 안정성을 이용하여 충전 용량을 제한하였을 경우의 우수한 고율특성을 나타내는 것을 보여준다. Figure 5 shows that in Example 1 using the structural stability of the Li 2 Sb phase and Sb phase exhibits excellent high rate characteristics when the charge capacity is limited.
충전용량을 350 mAh/g 혹은 2345 mAh/cm3 으로 제한하였을 경우, 1C의 충방전 속도에서도 최소 100 사이클 이상에서도 매우 안정한 수명을 보여주는 것을 알 수 있으며, 0.3C의 충방전 속도에서는 150 사이클 이상, 2C의 충방전 속도에서는 60 사이클 이상에서도 매우 안정한 수명을 보여주는 것을 알 수 있다. When the charging capacity is limited to 350 mAh / g or 2345 mAh / cm 3 , it can be seen that the battery exhibits a very stable life even at least 100 cycles even at 1C charge and discharge rate. It can be seen that the charge and discharge rate of 2C shows a very stable life even more than 60 cycles.
여기에서 C는 충전용량(350 mAh/g 혹은 2345 mAh/cm3)을 기준으로 1시간 동안에 완전히 충전된 것을 의미한다. 즉, 1C는 1시간, 2C는 30분 동안에 완전히 충전됨을 나타낸다.Here, C means fully charged in 1 hour based on the charging capacity (350 mAh / g or 2345 mAh / cm 3 ). That is, 1C indicates full charge in 1 hour and 2C in 30 minutes.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 안티몬 및 탄소 성분 함유 복합체 특히 나노 복합체를 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 물질로 사용하며, 이 경우 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 충전 및 방전시 음극에서 발생하는 음극물질의 부피 변화로 인한 물질의 파괴현상을 전위 제한 및 충전 용량 제한을 통하여 최소화할 수 있게 된다. 이에 따라 이차 전지 특히 리튬 이차 전지 음극에서 가장 중요시되는 기계적 안정성을 확보할 수 있고, 용량과 사이클 수명도 향상할 수 있다. As described above, in the present invention, an antimony and carbon component-containing composite, particularly a nanocomposite, is used as a negative electrode material of a secondary battery, in particular, a lithium secondary battery, and in this case, a negative electrode generated in a negative electrode during charging and discharging of a secondary battery, particularly a lithium secondary battery. The destruction of the material due to the volume change of the material can be minimized through the potential limitation and the charge capacity limitation. Accordingly, the mechanical stability which is most important in the secondary battery, in particular, the lithium secondary battery negative electrode, can be ensured, and the capacity and cycle life can be improved.
나아가, 일정 전위 영역에 있어서 상기 안티몬 및 탄소 함유 복합체 특히 나노 복합체가 사용되는 이차 전지 특히 리튬 이차 전지는 최소 100 사이클 이상의 안정한 수명 및 330 mAh/g 혹은 2200 mAh/cm3 이상의 고용량을 가지게 된다. Furthermore, the secondary battery, in particular the lithium secondary battery, in which the antimony and carbon-containing composites, in particular, nanocomposites are used in a constant potential region, has a stable life of at least 100 cycles and a high capacity of at least 330 mAh / g or 2200 mAh / cm 3 .
특히, 충전용량을 350 mAh/g 혹은 2345 mAh/cm3 으로 제한하였을 경우, 상기 안티몬 및 탄소 함유 복합체 특히 나노 복합체가 사용되는 이차 전지는 1C의 빠른 충전 및 방전 속도에서도 최소 100 사이클 이상에서도 매우 안정한 수명을 보여주는 것을 알 수 있으며, 높은 고율 특성을 필요로 하는 시스템에 적용될 수 있다. In particular, when the charging capacity is limited to 350 mAh / g or 2345 mAh / cm 3 , the secondary battery using the antimony and carbon-containing composites, particularly nanocomposites, is very stable even at a fast charging and discharging speed of 1C even at least 100 cycles. It can be seen that it shows lifetime and can be applied to systems requiring high high rate characteristics.
나아가, 추가적으로 흑연을 함유하도록 한 복합체를 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료로 사용하였을 시, 전위 제한 없이도 약 460 mAh/g의 고용량을 유지하며 최소 100 사이클 이상의 매우 안정한 수명을 확보할 수 있음을 보여준다.Furthermore, when a composite containing graphite is used as a negative electrode material of a secondary battery, especially a lithium secondary battery, it is possible to maintain a high capacity of about 460 mAh / g without limiting potential and to obtain a very stable life of at least 100 cycles. Shows.
본 발명에 따른 안티몬 및 탄소 성분 함유 복합체 특히 나노 복합체는 리튬 이차 전지에 적용되는 경우 특히 우수한 성능을 나타내지만 반드시 리튬 이차 전지에 사용되는 것에 한정되지 않으며 상기한 안티몬 및 탄소 성분 함유 복합체의 특성으로부터 분명하듯이 마그네슘 이차 전지 등 기타 다른 이차 전지에 적용되는 경우에도 높은 용량과 긴 사이클 수명 등의 향상된 성능을 달성할 수 있다.The antimony and carbon component-containing composites, in particular the nanocomposites according to the present invention, exhibit particularly good performance when applied to lithium secondary batteries, but are not necessarily limited to those used in lithium secondary batteries and are clear from the characteristics of the antimony and carbon component-containing composites described above. As described above, even when applied to other secondary batteries such as magnesium secondary batteries, improved performance such as high capacity and long cycle life can be achieved.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 안티몬 및 탄소 성분을 함유하는 복합체 특히 나노 복합체는 화학적 방법 등의 복잡하고 비효율적인 과정을 거치지 않고도 간단하고 효율적으로 제조된 것으로서 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료로 이용되어 기존의 이차 전지 특히 리튬 이차 전지의 음극 재료와 달리 초기 효율이 우수하고, 입자 조대화에 의한 부피 변화의 문제점이 없다. 그리고 이러한 복합체 특히 나노 복합체를 이용하는 이차 전지 특히 리튬 이차 전지는 고율 특성을 달성할 수 있고, 사이클 수명을 매우 향상시킬 수 있다.As described above, the composite including the antimony and carbon components of the present invention, particularly the nanocomposite, is produced simply and efficiently without undergoing a complicated and inefficient process such as a chemical method. Unlike the negative electrode material of the conventional secondary battery, in particular, lithium secondary battery is used, the initial efficiency is excellent, there is no problem of volume change due to coarse particles. In addition, the secondary battery, in particular, the lithium secondary battery using the composite, in particular, the nanocomposite, can achieve high rate characteristics and greatly improve cycle life.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 벗어나지 않는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations without departing from the spirit of the invention.
Claims (16)
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| US20040137327A1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-15 | Gross Karl J. | Synthesis of carbon/silicon composites |
| KR20050013841A (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-05 | 강원대학교산학협력단 | A negative active material for lithium secondary battery and a method for preparing same |
| KR20070082784A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-22 | 주식회사 엘지화학 | Electrode active material and secondary battery using the same |
-
2007
- 2007-03-22 KR KR1020070028122A patent/KR100902217B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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