KR102618548B1 - 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102618548B1 KR102618548B1 KR1020180122039A KR20180122039A KR102618548B1 KR 102618548 B1 KR102618548 B1 KR 102618548B1 KR 1020180122039 A KR1020180122039 A KR 1020180122039A KR 20180122039 A KR20180122039 A KR 20180122039A KR 102618548 B1 KR102618548 B1 KR 102618548B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mixed conductor
- cation
- mixed
- precursor
- lithium
- Prior art date
Links
- 239000011533 mixed conductor Substances 0.000 title claims abstract description 156
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 57
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 249
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 79
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 52
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- -1 alkali metal cation Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 20
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 11
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 36
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 7
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 5
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 4
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012697 Mn precursor Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021617 Indium monochloride Inorganic materials 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-O Pyrazolium Chemical compound C1=CN[NH+]=C1 WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M indium(1+);chloride Chemical compound [In]Cl APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Inorganic materials [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016467 AlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020213 PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020210 Pb(Mg3Nb2/3)O3—PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O Piperidinium(1+) Chemical compound C1CC[NH2+]CC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-O hydron;1,3-oxazole Chemical compound C1=COC=[NH+]1 ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-O hydron;pyrimidine Chemical compound C1=CN=C[NH+]=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O sulfonium Chemical compound [SH3+] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBKMJZAKWQTTHC-UHFFFAOYSA-N 4-methyldioxolane Chemical compound CC1COOC1 LBKMJZAKWQTTHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001780 ECTFE Polymers 0.000 description 1
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005690 GdF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008731 Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008547 Li2O—Al2O3—SiO2—P2O5—TiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013375 LiC Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910019800 NbF 5 Inorganic materials 0.000 description 1
- MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] Chemical compound P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020346 SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004529 TaF 5 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K aluminum;lithium;titanium(4+);phosphate Chemical compound [Li+].[Al+3].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- IEFUHGXOQSVRDQ-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-methyl-1-propylpiperidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCCC1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F IEFUHGXOQSVRDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- MPMSMUBQXQALQI-UHFFFAOYSA-N cobalt phthalocyanine Chemical compound [Co+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 MPMSMUBQXQALQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- FWLDHHJLVGRRHD-UHFFFAOYSA-N decyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCCCCCCOC(=O)C=C FWLDHHJLVGRRHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011532 electronic conductor Substances 0.000 description 1
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCC QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006242 ethylene acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940071264 lithium citrate Drugs 0.000 description 1
- WJSIUCDMWSDDCE-UHFFFAOYSA-K lithium citrate (anhydrous) Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O WJSIUCDMWSDDCE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N lithium hydride Chemical compound [LiH] SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000103 lithium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000659 lithium lanthanum titanates (LLT) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019988 mead Nutrition 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N methyl propan-2-yl carbonate Chemical compound COC(=O)OC(C)C RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 229920001490 poly(butyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000120 polyethyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N pyridazine Chemical compound C1=CC=NN=C1 PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N trilithium;azanide Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[NH2-] BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
하기 화학식 1로 표시되는 혼합전도체(mixed conductor), 이를 포함하는 전기화학 소자 및 혼합전도체 제조방법이 제공된다:
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서, A는 1가 양이온이며, G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서, A는 1가 양이온이며, G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
Description
혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전지와 같은 전기화학 소자에서, 전기화학 반응은 복수의 전극 사이에서 분리된 이동 경로에 따라 이온과 전자가 이동한 후, 이들이 전극에서 결합함에 의하여 수행된다.
전극 내에 이온의 이동을 위한 이온 전도체 및 전자의 이동을 위한 전자 전도체가 혼합되어 배치된다.
전극에서 이온 전도체로서 예를 들어 유기 액체 전해질이 사용되며, 전자 전도체로서 탄소계 도전제가 사용된다. 유기 액체 전해질 및 탄소계 도전재가 전기화학 반응에 수반되는 라디칼 등에 의하여 쉽게 분해됨에 의하여 전지의 성능이 열화된다. 전극 내에서 탄소계 도전재는 이온의 확산/전달을 방해하고, 액체 전해질은 전자의 전달을 방해하므로 전지의 내부 저항이 증가한다.
따라서, 전기화학 반응의 부산물에 대하여 화학적으로 안정하며, 이온 및 전자를 동시에 전달하는 전도체가 요구된다.
선행기술 1 : Hannah Song, et. al., "Stabilization of Oxygen-deficient Structure for Conducting Li4Ti5O12-d by Molybdenum Doping in a Reducing Atmosphere", SCIENTIFIC REPORTS, 4:4350 (2014. 03. 12.)
선행기술 2 : Peter Jakes, et. al., "Mixed Ionic?Electronic Conducting Li4Ti5O12 as Anode Material for Lithium Ion Batteries with Enhanced Rate Capability-Impact of Oxygen Non-Stoichiometry and Aliovalent Mg2+-Doping Studied by Electron Paramagnetic Resonance", Z. Phys. Chem., 2015, 229(9), pp1439-1450 (2015. 09. 04.)
한 측면은 화학적으로 안정하며, 이온 및 전자를 동시에 전달하는 새로운 혼합전도체를 제공하는 것이다.
다른 한 측면은 상기 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자를 제공하는 것이다.
또 다른 한 측면은 상기 혼합전도체의 제조방법을 제공하는 것이다.
한 측면에 따라,
하기 화학식 1로 표시되는 혼합전도체(mixed conductor)가 제공된다:
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서,
A는 1가 양이온이며,
G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며,
G는 Ti 및 Cr 이외의 원소이며,
δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며,
0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
다른 한 측면에 따라
상기 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자가 제공된다.
또 다른 한 측면에 따라,
A 원소 전구체, 티타늄 전구체, 및 B 원소 전구체를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및
상기 혼합물을 고상(solid phase)에서 반응시켜 혼합전도체를 준비하는 단계;를 포함하는 혼합전도체 제조방법이 제공된다.
한 측면에 따르면 화학적으로 안정하며 이온 및 전자를 동시에 전달하는 혼합전도체를 사용함에 의하여 전기화학 소자의 열화가 억제된다.
도 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 혼합전도체에 대한 XRD 스펙트럼이다.
도 2a는 Li4Ti5O12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2b는 Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2c는 Li3 . 5Ti4NbO12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2d는 Li3 . 5Ti4TaO12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2e는 Li4Ti5O11 .5의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 Li4Ti5O12의 스피넬 유사 결정구조(spinel like crystal structure)를 보여주는 모식도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 리튬-공기 전지의 구조를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
리튬-공기 전지 500 절연케이스 320
제2 집전체 310 음극 300
제1 집전체 210 양극 200
전해질막 400 고체전해질막 450
공기주입구 230a 공기배출구 230b
누름부재 220
도 2a는 Li4Ti5O12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2b는 Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2c는 Li3 . 5Ti4NbO12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2d는 Li3 . 5Ti4TaO12의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2e는 Li4Ti5O11 .5의 전체 상태 밀도(Total Density of State, DOS)의 계산 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 Li4Ti5O12의 스피넬 유사 결정구조(spinel like crystal structure)를 보여주는 모식도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 리튬-공기 전지의 구조를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
리튬-공기 전지 500 절연케이스 320
제2 집전체 310 음극 300
제1 집전체 210 양극 200
전해질막 400 고체전해질막 450
공기주입구 230a 공기배출구 230b
누름부재 220
이하에서 설명되는 본 창의적 사상(present inventive concept)은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 창의적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 창의적 사상의 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 창의적 사상을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 나타내려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하에서 사용되는 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 "혼합전도체(mixed conductor)"는 이온전도도 및 전자전도도를 동시에 제공하는 전도체를 의미한다. 예를 들어, 본 명세서의 혼합전도체는 Li4Ti5O12에 비하여 향상된 이온전도도 및 전자전도도를 동시에 제공한다.
이하에서 예시적인 구현예들에 따른 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 혼합전도체의 제조방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
일구현예에 따른 혼합전도체(mixed conductor)는 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서, A는 1가 양이온이며, G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 및 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며, G는 Ti 및 Cr 이외의 원소이며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
혼합전도체가, 1가 양이온을 가지는 A 원소, Ti 원소 및 1가 양이온 내지 6가 양이온 중 하나 이상을 가지는 G 원소를 상술한 조성에 따라 포함하며, 산소 결함을 포함함에 의하여 향상된 이온 전도도 및 전자 전도도를 동시에 제공한다. 또한, 혼합전도체가 무기 산화물(inorganic oxide)이므로 전기화학 반응에 수반되는 라디칼 등에 대하여 화학적으로 안정하다.
혼합전도체는 예를 들어 하기 화학식 2로 표시된다:
<화학식 2>
L4± xTi5 - yMzO12 -δ
상기 식에서, L은 1가 알칼리 금속 양이온이며, M은 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며, M은 Ti 및 Cr 이외의 원소이며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
혼합전도체가 포함하는 L은 예를 들어 Li, Na, 및 K 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 혼합전도체가 포함하는 M은 예를 들어 Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, As, Se, 및 Te 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.
혼합전도체는 예를 들어 하기 화학식 3으로 표시된다:
<화학식 3>
Li4 ± xTi5 - yMzO12 -δ
상기 식에서, M은 Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, As, Se, 및 Te 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0.3<x<2, 0.3<y<2, 0.3<z<2, 0<δ이다.
화학식 1 내지 3에서 예를 들어, 0<δ≤3, 0<δ≤2, 0<δ≤1.5, 0<δ≤1, 0<δ≤0.5, 또는 0<δ≤0.3이다.
혼합전도체는 구체적으로 예를 들어 Li4 ± xTi5 - yMgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySrzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySczO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yYzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yLazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySmzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yEuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yDyzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yErzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yTmzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yYbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yLuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yZrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHfzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yVzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yTazO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yMozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yWzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yMnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTczO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yRezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yFezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yRuzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yOszO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yRhzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yIrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNizO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yPtzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yZnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yAlzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yInzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTlzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySbzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yBizO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAszO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), 및 Li4 ± xTi5 - yTezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ) 중에서 선택된 하나 이상이다. 상술한 구체적인 혼합전도체에서 예를 들어, 0<δ≤3, 0<δ≤2, 0<δ≤1.5, 0<δ≤1, 0<δ≤0.5, 또는 0<δ≤0.3이다.
혼합전도체는 예를 들어 전자전도도(electronic conductivity)가 이온전도도(ionic conductivity) 보다 더 높다. 혼합전도체가 이온 전도도 및 전자 전도도를 동시에 제공하나, 이온 전도도에 비하여 전자 전도도가 더 높다. 혼합전도체의 전자전도도가 이온 전도도에 비하여 예를 들어 1×10 S/cm 이상, 5×10 S/cm 이상, 1×102 S/cm 이상, 5×102 S/cm 이상, 또는 1×103 S/cm 이상 더 높다. 또한, 혼합전도체의 전자 전도도는 예를 들어 Li4Ti5O12에 비하여 1×103 S/cm 이상 현저히 더 높다.
혼합전도체의 전자전도도(electronic conductivity)는 예를 들어, 1.0×10-6 S/cm 이상, 5.0×10-6 S/cm 이상, 1.0×10-5 S/cm 이상, 5.0×10-5 S/cm 이상, 1.0×10-4 S/cm 이상, 5.0×10-4 S/cm 이상, 또는 1.0×10-3 S/cm 이상이다. 혼합전도체가 이러한 높은 전자전도도를 가짐에 의하여 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자의 내부 저항이 감소한다.
혼합전도체의 이온전도도(ionic conductivity)는 예를 들어, 1.0×10-7 S/cm 이상, 5.0×10-7 S/cm 이상, 1.0×10-6 S/cm 이상, 5.0×10-6 S/cm 이상, 또는 1.0×10-5 S/cm 이상이다. 혼합전도체가 이러한 높은 이온전도도를 가짐에 의하여 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자의 내부 저항이 감소한다.
혼합전도체는 예를 들어 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)를 가지는 상(phase)을 포함한다. 혼합전도체가 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)를 가지는 상(phase)을 포함함에 의하여 전기화학적으로 안정하다.
혼합전도체는 예를 들어 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.5°±2.5°에서의 피크 강도(Ib)에 대한 회절각 2θ=18°±2.5°에서의 (111) 결정면에 대한 피크 강도(Ia)의 피크 강도 비(ratio) Ia/Ib가 1 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 또는 0.4 이하이다. 혼합전도체가 이러한 피크 강도비를 가짐에 의하여 전자전도도 및 이온전도도가 더욱 향상된다.
혼합전도체는 예를 들어, 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase) 이외의 다른 상(other phase)을 더 포함한다. 예를 들어, 혼합전도체가 Fd-3m 공간군(space group)에 속하는 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase)을 포함하고, 이에 더하여 Li2TiO3, Gd2Ti2O7, GdTiO3, LiNbO3, 및 Nb2O5 중에서 선택된 하나 이상의 이와 구분되는 다른 상(other phase)을 포함한다. 혼합전도체가 이러한 복수의 서로 다른 상을 포함하는 다결정성(polycrystalline)을 가짐에 의하여 전자전도도 및 이온전도도가 더욱 향상된다.
혼합전도체의 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 예를 들어 Li4Ti5O12 의 밴드 갭에 비하여 더 작다. 예를 들어, 혼합전도체의 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 2.0eV 이하, 1.8eV 이하, 1.6eV 이하, 1.4eV 이하, 또는 1.2eV 이하이다. 혼합전도체의 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 이러한 낮은 값을 가짐에 의하여 가전자대(valence band)로부터 전도대(conduction band)로의 전자 이동이 용이하므로 혼합전도체의 전자전도도가 향상된다.
혼합전도체 있어서, Ti가 예를 들어 3가와 4가 사이의 산화수(oxidation number)를 가진다. 예를 들어, 혼합전도체에서 Ti가 서로 다른 복수의 산화수를 가지는 혼합 산화수 상태(mixed valence state)를 가짐에 의하여 페르미 에너지(Fermi energy, Ef) 근처에 새로운 상태 밀도 함수(state density function)가 추가되어, 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 감소된다. 결과적으로 혼합전도체의 전자전도도가 더욱 향상된다.
혼합전도체에서 G가 예를 들어 Ti의 산화수 중 하나 이상과 서로 다른 산화수(oxidation number)를 가진다. 예를 들어, 혼합전도체에서 Ti와 산화수가 다른 G를 추가적으로 포함함에 의하여, 페르미 에너지(Fermi energy, Ef) 근처에 새로운 상태 밀도 함수(state density function)가 추가되어, 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 감소된다. 결과적으로 혼합전도체의 전자전도도가 더욱 향상된다.
혼합전도체에서 산소 결함(oxygen vacancy)를 포함함에 의하여 향상된 이온 전도도를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 혼합전도체가 산소 결함을 포함함에 의하여 상태 밀도 함수(state density function)의 위치가 페르미 에너지(Fermi energy, Ef) 근처로 이동하여, 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 감소된다. 결과적으로 혼합전도체의 전자전도도가 더욱 향상된다.
혼합전도체에서, 예를 들어, 도 3을 참조하면, A가 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)의 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site), 8배위(octahedral) 16c 자리(site), 및 8배위(octahedral) 16d 자리(site) 중 하나 이상에 배치된다. 도 3을 참조하면, A가 리튬인 경우에, 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서 8배위(octahedral) 16c 자리(site)를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로 리튬 전이(lithium transition) 시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)가 예를 들어 Li4Ti5O12 에서의 리튬의 전이 시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)에 비하여 더 작다. 혼합전도체가 Li4Ti5O12 에 비하여 더 작은 리튬 전이 시의 활성화에너지를 가짐에 의하여, 혼합전도체 내에서 리튬 이온의 전달/확산이 보다 용이해진다. 결과적으로, 혼합전도체의 이온 전도도가 Li4Ti5O12 에 비하여 증가한다.
다른 구현예에 따른 전기화학 소자는 상술한 혼합전도체를 포함한다. 전기화학 소자가, 화학적으로 안정하며 이온 및 전자를 동시에 전달하는 혼합전도체를 포함함에 의하여, 전기화학 소자의 열화가 억제된다.
전기화학 소자는 예를 들어 전지(battery), 축전지(accumulator), 수퍼커패시터(supercpacitor), 연료전지(fuel cell), 센서(sensor), 및 변색 소자(electrochromic device) 중에서 선택된 하나 이상이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 전기화학 소자로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
전지는 예를 들어 1차 전지 또는 2차 전지이다. 전지는 예를 들어 리튬전지, 나트륨전지, 등이나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 전지로 사용되는 것이라면 모두 가능하다. 리튬전지는 예를 들어 리튬 이온 전지, 리튬-공기 전지 등을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬전지로 사용되는 것이라면 모두 가능하다. 변색 소자는 전기화학 거울(mirror), 창문(window), 스크린(screen), 페케이드(faㅷade) 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 변색 소자로 사용되는 것이라면 모두 가능하다.
혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자는 예를 들어 리튬-공기 전지이다.
리튬-공기 전지는 양극을 포함한다. 양극은 공기극이다. 양극은 예를 들어 양극 집전체 상에 배치된다.
양극은 도전성 재료를 포함한다. 도전성 재료는 예를 들어 다공성이다. 도전성 재료가 다공성을 가짐에 의하여 공기의 침투가 용이하다. 도전성 재료는 다공성 및/또는 도전성을 갖는 재료로서 당해 기술분야에서 사용하는 것이라면 모두 가능하며, 예를 들어 다공성을 갖는 탄소계 재료이다. 탄소계 재료는 예를 들어 카본 블랙류, 그래파이트류, 그라펜류, 활성탄류, 탄소섬유류 등이나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 탄소계 재료로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 도전성 재료는 예를 들어 금속성 재료이다. 금속성 재료는 예를 들어 금속 섬유, 금속 메쉬, 금속 분말 등이다. 금속 분말을 예를 들어 구리, 은, 니켈, 알루미늄 등이다. 도전성 재료는 예를 들어 유기 도전성 재료이다. 유기 도전성 재료는 예를 들어 폴리리페닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체 등이다. 도전성 재료들은 예를 들어 단독 또는 혼합하여 사용된다. 양극이 도전성 재료로서 혼합전도체를 포함하며, 양극은 혼합전도체 외에 상술한 도전성 재료를 더 포함하는 것이 가능하다.
양극은 예를 들어 산소의 산화/환원을 위한 촉매를 더 포함한다. 촉매는 예를 들어 백금, 금, 은, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴과 같은 귀금속계 촉매, 망간산화물, 철산화물, 코발트산화물, 니켈산화물 등과 같은 산화물계 촉매, 또는 코발트 프탈로시아닌과 같은 유기 금속계 촉매 등이나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 산소의 산화/환원 촉매로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
촉매는 예를 들어 담체에 담지된다. 담체는 예를 들어 산화물 담체, 제올라이트 담체, 점토계 광물 담체, 카본 담체 등이다. 산화물 담체는 예를 들어 Al, Si, Zr, Ti, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Sb, Bi, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo 및 W로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 금속산화물 담체이다. 산화물 담체는 예를 들어 알루미나, 실리카, 산화지르코늄, 이산화티탄 등을 포함한다. 카본 담체는 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 태널 블랙, 램프 블랙 등의 카본 블랙류, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등의 흑연류, 활성탄류, 탄소 섬유류 등이나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 담체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
양극은 예를 들어 바인더를 더 포함한다. 바인더는 예를 들어 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함한다. 바인더는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌-부타디엔 고무, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 불화비니리덴-펜타플루오로 프로필렌 공중합체, 프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로 에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합제 등의 단독 또는 혼합물이나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
양극은 예를 들어 도전성 재료, 산소 산화/환원 촉매, 및 바인더를 혼합한 후 적당한 용매를 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후 기재 표면에 도포 및 건조하거나, 전극 밀도의 향상을 위하여 기재에 압축 성형하여 제조한다. 기재는 예를 들어 양극 집전체, 세퍼레이트 또는 고체전해질막이다. 양극 집전체는 예를 들어 가스확산층이다. 도전성 재료는 혼합전도체를 포함하며, 양극에서 산소 산화/환원 촉매 및 바인더는 요구되는 양극의 종류에 따라 생략 가능하다.
리튬-공기 전지는 음극을 포함한다. 음극은 리튬을 포함한다.
음극은 예를 들어 리튬 금속 박막 또는 리튬 기반의 합금 박막이다. 리튬 기반의 합금은 예를 들어 알루미늄, 주석, 마그네슘, 인듐, 칼슘, 티타늄, 바나듐 등과 리튬의 합금이다.
리튬-공기 전지는 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질층을 포함한다.
전해질층은 고체 전해질, 겔 전해질, 및 액체 전해질 중에서 선택된 하나 이상의 전해질을 포함한다. 고체 전해질, 겔 전해질 및 액체 전해질은 특별히 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용하는 전해질이라면 모두 가능하다.
고체 전해질은 이온 전도성 무기물을 포함하는 고체 전해질, 이온성 액체 고분자(polymeric ionic liquid, PIL)와 리튬염을 포함하는 고체 전해질, 이온 전도성 고분자(ionically conducting polymer)와 리튬염을 포함하는 고체 전해질, 및 전자 전도성 고분자를 포함하는 고체 전해질 중에서 선택된 하나 이상을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 고체 전해질로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
이온 전도성 무기물은 유리 또는 비정질 금속 이온 전도체, 세라믹 활성 금속 이온 전도체, 및 유리 세라믹 활성 금속 이온 전도체 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 이온 전도성 무기물로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 이온 전도성 무기물은 예를 들어 이온 전도성 무기 입자 또는 이의 시트 형태의 성형체이다.
이온 전도성 무기물은 예를 들어 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -y TiyO3(PLZT)(0≤x<1, 0≤y<1), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), HfO2, SrTiO3, SnO2, CeO2, Na2O, MgO, NiO, CaO, BaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), Li1 +x+ y(Al, Ga)x(Ti, Ge)2 -xSiyP3-yO12(0≤x≤1, 0≤y≤1), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마늄티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3,0<y<2, 0<z<4) 계열 글래스, P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 계열 글래스, Li2O, LiF, LiOH, Li2CO3, LiAlO2, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2계 세라믹스, 가넷(Garnet)계 세라믹스(Li3 + xLa3M2O12(M = Te, Nb, Zr)) 중에서 선택된 하나 이상 또는 이들의 조합물이다.
이온성 액체 고분자(polymeric ionic liquid, PIL)는 예를 들어 i)암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계, 피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과, ii) BF4-, PF6-, AsF6-, SbF6-, AlCl4-, HSO4-, ClO4-, CH3SO3-, CF3CO2-, (CF3SO2)2N-, Cl-, Br-, I-, BF4-, SO4 -, PF6-, ClO4-, CF3SO3-, CF3CO2-, (C2F5SO2)2N-, (C2F5SO2)(CF3SO2)N-, NO3 -, Al2Cl7 -, AsF6 -, SbF6 - , CF3COO-, CH3COO-, CF3SO3 -, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N- , (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, SF5CF2SO3 -, SF5CHFCF2SO3 -, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (O(CF3)2C2(CF3)2O)2PO- 및 (CF3SO2)2N- 중에서 선택된 하나 이상의 음이온을 포함하는 반복단위를 함유한다. 이온성 액체 고분자는 예를 들어 폴리(디알릴디메틸암모늄트리플루오로메탄술포닐이미드)(poly(diallyldimethylammonium)TFSI), 폴리(1-알릴-3-메틸이미다졸리움 트리플루오로메탄술포닐이미드) 및 폴리(N-메틸-N-프로필피페리디니움비스트리플루오로메탄술포닐이미드) (poly((N-Methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)) 등이다.
이온 전도성 고분자는 예를 들어 에테르계, 아크릴계, 메타크릴계 및 실록산계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 이온 전도성 반복단위(conductive repeating unit)를 포함한다.
이온 전도성 고분자는 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐술폰(polysulfone) 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리2-에틸헥실메타크릴레이트, 폴리데실아크릴레이트 및 폴리에틸렌비닐아세테이트, 인산 에스테르 고분자, 폴리에스테르 술파이드, 폴리불화비닐리덴(PVdF), Li 치환된 나피온(Nafion ) 등을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 이온 전도성 고분자로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
전자 전도성 고분자는 예를 들어 폴리페닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 전자 전도성 고분자로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
겔 전해질은 예를 들어 양극과 음극 사이에 배치되는 고체 전해질에 저분자 용매를 추가적으로 첨가하여 얻어진다. 겔 전해질은 예를 들어 고분자에 저분자 유기 화합물인 용매, 올리고머 등을 추가적으로 첨가하여 얻어지는 겔 전해질이다. 겔 전해질은 예를 들어 상술한 고분자 전해질에 저분자 유기 화합물인 용매, 올리고머 등을 추가적으로 첨가하여 얻어지는 겔 전해질이다.
액체 전해질은 용매 및 리튬염을 포함한다.
용매는 유기 용매, 이온성 액체, 및 올리고머 중에서 선택된 하나 이상을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 상온(25℃)에서 액체이며 용매로서 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.
유기 용매는 예를 들어 에테르계 용매, 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 및 케톤계 용매 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 유기 용매는 예를 들어 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란,디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 숙시노나이트릴, 디에틸렌글리콜디메틸에테르(DEGDME), 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르(TEGDME), 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME, Mn=~500), 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 및 테트라히드로퓨란 중에서 선택된 하나 이상을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 상온에서 액체인 유기 용매라면 모두 가능하다.
이온성 액체(ionic liquid, IL)는 예를 들어 i)암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계, 피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과, ii) BF4-, PF6-, AsF6-, SbF6-, AlCl4-, HSO4-, ClO4-, CH3SO3-, CF3CO2-, (CF3SO2)2N-, Cl-, Br-, I-, BF4-, SO4 -, PF6-, ClO4-, CF3SO3-, CF3CO2-, (C2F5SO2)2N-, (C2F5SO2)(CF3SO2)N-, NO3 -, Al2Cl7 -, AsF6 -, SbF6 - , CF3COO-, CH3COO-, CF3SO3 -, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N- , (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, SF5CF2SO3 -, SF5CHFCF2SO3 -, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (O(CF3)2C2(CF3)2O)2PO- 및 (CF3SO2)2N- 중에서 선택된 하나 이상의 음이온을 포함한다.
리튬염은 LiTFSI, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiNO3, (lithium bis(oxalato) borate(LiBOB), LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC(SO2CF3)3, LiN(SO3CF3)2, LiC4F9SO3, LiAlCl4 및 LiTfO(lithium trifluoromethanesulfonate) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 리튬염의 농도는 예를 들어 0.01 내지 5.0 M 이다.
리튬-공기 전지는 예를 들어 양극과 음극 사이에는 세퍼레이터를 더 포함한다. 세퍼레이터는 리튬 공기 전지의 사용 범위에 견딜 수 있는 조성이라면 한정되지 않는다. 세퍼레이터는 예를 들어 폴리프로필렌 소재의 부직포나 폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포 등의 고분자 부직포, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지의 다공성 필름, 글래스 파이버(glass fiber) 등을 포함하며, 이들을 2종 이상 병용하여 포함하는 것도 가능하다.
전해질층은 예를 들어 세퍼레이터에 고체 고분자 전해질이 함침된 구조 또는 세퍼레이터 액체 전해질이 함침된 구조를 가진다. 세퍼레이터에 고체 고분자 전해질이 함침된 전해질층은 예를 들어 세퍼레이터의 일면 및 양면 상에 고체 고분자 전해질 필름을 배치한 후 이들을 동시에 압연하여 준비된다. 세퍼레이터에 액체 전해질이 함침된 전해질층은 세퍼레이터에 리튬염이 포함된 액체전해질을 주입하여 준비된다.
리튬-공기 전지는 케이스 내의 일측면에 음극을 배치하고 음극상에 전해질층을 배치하고 전해질층 상에 양극을 배치하고, 양극 상에 다공성 양극 집전체를 배치하고, 다공성 양극 집전체 상에 공기가 공기극에 전달될 수 있는 누름부재를 배치하고 눌러 셀을 고정시킴에 의하여 완성된다. 케이스는 음극이 접촉하는 상부와 공기극이 접촉하는 하부로 분리될 수 있으며, 상부와 하부 사이에 절연수지가 개재되어 양극과 음극을 전기적으로 절연시킨다.
리튬-공기 전지는 1차 전지, 2차 전지에 모두 사용 가능하다. 리튬-공기 전지의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 코인형, 버튼형, 시트형, 적층형, 원통형, 편평형, 뿔형 등이다. 리튬-공기 전지는 전기 자동차 용 중대형 전지에도 적용 가능하다.
리튬-공기 전지의 일 구현예를 도 4에 모식적으로 도시한다. 리튬-공기 전지(500)은 제1 집전체(210)에 인접하는 산소를 활물질로 하는 양극(200), 제2 집전체(310)에 인접하는 리튬을 함유하는 음극(300)과의 사이에 제1 전해질층(400)이 개재된다. 제1 전해질층(400)은 액체전해질이 함침된 세퍼레이터이다. 양극(200)과 제1 전해질층(400) 사이에 제2 전해질층(450)이 배치된다. 제2 전해질층(450)은 리튬이온전도성 고체전해질막이다. 제1 집전체(210)는 다공성으로서 공기의 확산이 가능한 가스확산층(Gas diffusion layer)의 역할도 수행할 수 있다. 제1 집전체(210) 상에 공기가 양극에 전달될 수 있는 누름부재(220)가 배치된다. 양극(200)과 음극(300) 사이에 절연수지 재질의 케이스(320)가 개재되어 양극(200)과 음극(300)을 전기적으로 분리한다. 공기는 공기주입구(230a)로 공급되어 공기배출구(230b)로 배출된다. 리튬-공기 전지(500)는 스테인레스스틸 용기 내에 수납될 수 있다.
리튬-공기 전지의 "공기(air)"는 대기 공기로 제한되는 것은 아니며, 산소를 포함하는 기체의 조합, 또는 순수 산소 기체를 포함할 수 있다. 이러한 용어 "공기"에 대한 넓은 정의가 모든 용도, 예를 들어 공기 전지, 공기 공기극 등에 적용된다.
다른 일구현예에 따른 혼합전도체 제조방법은 A 원소 전구체, 티타늄 전구체, 및 G 원소 전구체를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및 혼합물을 고상(solid phase)에서 반응시켜 혼합전도체를 준비하는 단계;를 포함한다. 고상법(solid phase method)으로 혼합전도체를 제조함에 의하여 간단하게 혼합전도체의 대량 생산이 가능하다.
혼합물을 준비하는 단계는 예를 들어 A 원소 전구체, 티타늄 전구체, 및 G 원소 전구체를 유기 용매 및/또는 수용액 하에서 볼밀(ball mill)을 사용하여 수행된다. 유기 용매는 2-프로판올과 같은 알코올이나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 용매로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 혼합물을 고상(solid phase)에서 반응시킨다는 것은 용매가 없는 상태에서 열처리 등에 의하여 반응이 진행됨을 의미한다.
제조되는 혼합전도체는 예를 들어 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서, A는 1가 양이온이며, G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며, G는 Ti 및 Cr 이외의 원소이며, δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며, 0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다.
A 원소 전구체는 예를 들어 A의 염 또는 A의 산화물이며, 티타늄 전구체는 예를 들어 티타늄염 또는 티타늄 산화물이며, G 원소 전구체는 예를 들어 G의 염 또는 G의 산화물이다.
A 원소 전구체는 예를 들어 리튬 전구체이다. 리튬 전구체는 예를 들어 Li2CO3, LiNO3, LiNO2, LiOH, LiOH.H2O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH3OOLi, Li2O, Li2SO4, 리튬디카르복실레이트(lithium dicarboxylate), 리튬시트레이트(lithium citrate), 지방산 리튬(lithium fatty acid), 및 알킬리튬(alkyl lithium) 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
Ti 전구체는 예를 들어 TiO2, TiCl4, Ti(SO4)2, Ti2O3, TiO 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 티타늄(Ti) 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
G원소 전구체는 예를 들어 Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, As, Se, 및 Te 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 전구체이다. 예를 들어 G 원소 전구체는 Nb 전구체, Ta 전구체, Gd 전구체, 또는 In 전구체이다. Nb 전구체는 예를 들어 NbO2, Nb2O5, NbF4, NbF5, Nb(OCH2CH3)5, NbCl5 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 Nb 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. Ta 전구체는 예를 들어 Ta2O5, TaF5, Ta(OCH2CH2CH2CH3)5 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 Ta 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. Gd 전구체는 예를 들어 GdCl3, GdF3, Gd(NO3)3, Gd(SO4)3, Gd2O3 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 Gd 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. In 전구체는 예를 들어 InCl2, InCl, InF3, In(NO3)3, In(SO4)3, In2O3, InCl3 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 In 전구체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다.
혼합전도체 제조방법에서, 혼합물을 고상에서 반응시켜 혼합전도체를 준비하는 단계는, 혼합물을 건조 및 산화성 분위기에서 1차 열처리하여 1차 열처리 결과물을 준비하는 단계; 1차 열처리 결과물을 분쇄 및 프레스하여 펠렛을 준비하는 단계; 및 펠렛을 a) 환원성 분위기, b) 산화성 분위기, 또는 c) 산화성 분위기 및 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계;를 포함한다.
2차 열처리에서, a) 환원성 분위기, b) 산화성 분위기, 또는 c) 산화성 분위기 및 환원성 분위기는 목적하는 혼합전도체가 포함하는 금속의 산화수에 따라 선택된다.
a) 환원성 분위기는 환원성 기체를 포함하는 분위기이다. 환원성 기체는 예를 들어 수소(H2)이나 반드시 수소로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 환원성 기체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 환원성 분위기는 환원성 기체와 불활성 기체의 혼합물일 수 있다. 불활성 기체는 예를 들어 질소, 아르곤 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 불활성 가스로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 환원성 분위기에서 환원성 기체의 함량은 예를 들어 전체 기체의 1 내지 99%, 2 내지 50%, 또는 5 내지 20%이다. 환원성 분위기에서 열치리가 수행됨에 의하여 혼합전도체에 산소 결함(oxygen vacancy)이 도입된다.
b) 산화성 분위기는 산화성 기체를 포함하는 분위기이다. 산화성 기체는 예를 들어 산소 또는 공기이나 반드시 산소 또는 공기로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 산화성 기체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 산화성 분위기는 산화성 기체와 불활성 기체의 혼합물일 수 있다. 불활성 기체는 환원성 분위기에서 사용하는 불활성 기체와 동일한 기체를 사용하는 것이 가능하다.
c) 산화성 분위기 및 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계는 산화성 분위기에서 열처리 및 환원성 분위기에서 열처리를 순차적으로 수행하는 2차 열처리하는 단계를 의미한다. 산화성 분위기 및 환원성 분위기는 상술한 a) 산화성 분위기 및 b) 환원성 분위기와 동일하다.
1차 열처리는 예를 들어 600 내지 1000℃, 700 내지 900℃, 600 내지 800℃, 또는 750 내지 850℃에서 수행된다. 1차 열처리 시간은 2 내지 10 시간, 3 내지 9 시간, 4 내지 8 시간, 또는 4 내지 6시간이다. 2차 열처리는 예를 들어 7007000 내지 1400℃, 800 내지 1300℃, 900 내지 1200℃, 또는 900 내지 1100℃에서 수행된다. 2차 열처리 시간은 6 내지 48 시간, 10 내지 40 시간, 15 내지 35 시간, 또는 20 내지 30시간이다. 1차 열처리 및 2차 열처리가 이러한 조건에서 수행됨에 의하여 제조된 혼합전도체의 전기화학적 안정성이 더욱 향상된다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
(혼합전도체의 제조)
실시예
1:
Li
4
.
5
Ti
4
.
5
Nb
0
.
5
O
12
-δ
리튬전구체인 Li2CO3, 티타튬 전구체인 TiO2, Nb 전구체인 Nb2O5를 화학양론적 비율로 혼합하고 에탄올(ethanol)과 혼합한 후, 지르코니아 볼을 포함하는 볼밀(ball mill)을 사용하여 280 rpm으로 4 시간 동안 분쇄 및 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 90℃에서 6 동안 건조시킨 후, 700℃의 공기 분위기에서 5시간 동안 1차 열처리하였다. 1차 열처리 결과물을 볼밀을 사용하여 분쇄한 후, 등방 압력(isostatic pressure)으로 프레스(press)하여 펠렛(pellet)을 준비하였다. 준비된 펠렛은 950℃의 환원성 분위기에서 24시간 동안 2차 열처리하여 혼합전도체를 제조하였다. 환원성 분위기는 수소 5% 및 아르곤 95%의 분위기이었다. 제조된 혼합전도체의 조성은 Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
2:
Li
3
.
5
Ti
4
.
0
Nb
1
.
0
O
12
-δ
리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Nb 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li3 . 5Ti4 . 0Nb1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
3:
Li
3
.
5
Ti
4
.
0
Ta
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Ta 전구체인 Ta2O5를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Ta 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li3 . 5Ti4 . 0Ta1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
4:
Li
4
.
5
Ti
4
.
5
Gd
0
.
5
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Gd 전구체인 Gd2O3를 사용한 것을 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li4 . 5Ti4 . 5Gd0 . 5O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
5:
Li
5
.
0
Ti
4
.
0
Gd
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Gd 전구체인 Gd2O3를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Gd 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 0Gd1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
6:
Li
4
.
5
Ti
4
.
5
In
0
.
5
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 In 전구체인 In2O3를 사용한 것을 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li4 . 5Ti4 . 5In0 . 5O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
7:
Li
5
.
0
Ti
4
.
0
In
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 In 전구체인 In2O3를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 In 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 0In1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
8:
Li
5
.
0
Ti
4
.
0
Mn
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Mn 전구체인 MnO2를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Mn 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 0Mn1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
9:
Li
5
.
0
Ti
4
.
0
Co
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Mn 전구체인 Co2O3를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Mn 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 0Co1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
10:
Li
5
.
0
Ti
4
.
5
Cu
0
.
5
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Cu 전구체인 CuO를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Cu 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 5Cu0 . 5O12 -δ (0<δ)이었다.
실시예
11:
Li
5
.
0
Ti
4
.
0
Sb
1
.
0
O
12
-δ
Nb 전구체 대신에 Sb 전구체인 Sb2O3를 사용하고, 리튬 전구체, 티타늄 전구체 및 Sb 전구체의 화학양론적 비율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합전도체를 제조하였다.
제조된 혼합전도체의 조성은 Li5 . 0Ti4 . 0Sb1 . 0O12 -δ (0<δ)이었다.
비교예
1:
Li
4
Ti
5
O
12
상업적으로 입수된 Li4Ti5O12 분말을 실시예 1과 같이 등방 압력(isostatic pressure)으로 프레스(press)하여 펠렛(pellet)을 준비하였다.
평가예
1: 전자전도도 평가
실시예 1 내지 11 및 비교예 1에서 제조된 혼합전도체 펠렛의 양면 상에 Au를 스퍼터링(sputtering)하여 이온 차단 셀(ion blocking cell)셀을 완성하였다. 직류 분극법(DC polarization method)을 사용하여 전자전도도(electronic conductivity)를 측정하였다.
완성된 대칭셀에 100 mV의 정전압을 30분 동안 가할 때 얻어지는 시간 의존 전류(time dependent current)를 측정하였다. 측정된 전류로부터 혼합전도체의 전자 저항(electronic resistance)을 계산하고 이로부터 전자 전도도(electronic conductivity)를 계산하였다. 얻어진 전자 전도도의 일부를 하기 표 1에 나타내었다.
평가예
2: 이온전도도 평가
실시예 1 내지 11 및 비교예 1에서 제조된 혼합전도체 펠렛의 양면 상에 액체전해질(1M LiTFSI in 프로필렌카보네이트(PC))이 함침된 세퍼레이터층을 배치한 후, 전해질층 상에 스테인리스스틸을 집전체로 배치하여 전자 차단 셀(electron blocking cell)을 완성하였다. 직류 분극법(DC polarization method)을 사용하여 이온전도도를 측정하였다.
완성된 대칭셀에 100 mV의 정전압을 30분 동안 가할 때 얻어지는 시간 의존 전류(time dependent current)를 측정하였다. 측정된 전류로부터 셀의 이온 저항을 계산한 후 셀의 이온 저항에서 고체전해질층의 이온 저항을 차감하여 혼합전도체의 이온저항(ionic resistance)을 계산하고, 이로부터 이온 전도도(ionic conductivity)를 계산하였다. 얻어진 이온전도도의 일부를 하기 표 1에 나타내었다.
| 조성 | 전자전도도 [S/cm] |
이온전도도 [S/cm] |
|
| 비교예 1 | Li4Ti5O12 | 4.3×10-9 | 6.8×10-8 |
| 실시예 1 | Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 -δ | 1.4×10-3 | 4.7×10-5 |
| 실시예 2 | Li3 . 5Ti4 . 0Nb1 . 0O12 -δ | 3.5×10-4 | 2.0×10-7 |
| 실시예 3 | Li3 . 5Ti4 . 0Ta1 . 0O12 -δ | 1.2×10-4 | 1.8×10-7 |
| 실시예 4 | Li4 . 5Ti4 . 5Gd0 . 5O12 -δ | 2.1×10-4 | 3.2×10-7 |
| 실시예 5 | Li5 . 0Ti4 . 0Gd1 . 0O12 -δ | 9.6×10-6 | 5.1×10-6 |
| 실시예 6 | Li4 . 5Ti4 . 5In0 . 5O12 -δ | 7.4×10-5 | 8.1×10-7 |
| 실시예 7 | Li5 . 0Ti4 . 0In1 . 0O12 -δ | 1.1×10-5 | 2.9×10-6 |
표 1에 보여지는 바와 같이, 실시예 1 내지 7에서 제조된 혼합전도체는 비교예 1의 전도체에 비하여 전자전도도 및 이온전도도가 동시에 현저히 향상되었다.
실시예 1 내지 7의 혼합전도체의 전자전도도(electronic conductivity)가 이온전도도(ionic conductivity) 보다 더 높았다.
Li4Ti5O12 -δ는 산소 결함(oxygen vacancy)을 도입함에 의하여 Li4Ti5O12에 비하여 이온전도도가 저하된다(US2016/0141617의 표 5).
이에 반해, 실시예 1 내지 7의 혼합전도체는 산소 결함을 도입함에도 불구하고 Li4Ti5O12에 비하여 이온전도도가 오히려 현저히 향상되었다.
평가예
3:
XRD
스펙트럼 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 혼합전도체에 대한 XRD 스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. XRD 스펙트럼 측정에 Cu Kα 방사선(radiation)을 사용하였다.
도 1에 보여지는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 혼합전도체는 비교예 1의 스피넬 결정구조를 가지는 Li4Ti5O12와 유사한 스펙트럼을 보여주었다. 따라서, 실시예 1-3의 혼합전도체는 스피넬-유사 결정 구조를 가짐을 확인하였다.
또한, 도 1에 보여지는 바와 같이 실시예 1 내지 3의 혼합전도체는 회절각 2θ=23.5ㅀ±2.5ㅀ에서의 새로운 피크를 나타내었고, 이러한 새로운 피크의 강도(Ib)가 스피넬 결정구조의 (111) 결정면에 대한 피크 강도(Ia)에 비하여 더 컸다. 즉, 실시예 1 내지 3의 혼합전도체는 회절각 2θ=23.5ㅀ±2.5ㅀ에서의 피크 강도(Ib)에 회절각 2θ=23.5ㅀ±2.5ㅀ에서의 피크 강도(Ib)에 대한 회절각 2θ=18ㅀ±2.5ㅀ에서의 (111) 결정면에 대한 피크 강도(Ia)의 피크 강도 비(ratio) Ia/Ib가 1 이하이었다.
도면에 도시되지 않으나, 실시예 7의 혼합전도체의 XRD 스펙트럼에서 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase) 외에 Li2TiO3 조성을 가지는 상(phase)을 더 포함함을 확인하였다. 실시예 7의 혼합전도체의 XRD 스펙트럼에서 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase)은 Fd-3m 공간군(space group)에 속하였다.
도면에 도시되지 않으나, 실시예 5의 혼합전도체의 XRD 스펙트럼에서 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase) 외에 Gd2Ti2O7 조성을 가지는 상(phase)을 더 포함함을 확인하였다.
평가예
4: 전자 밴드 구조(electronic band structure) 평가
비교예 1의 Li4Ti5O12, 참고예 1의 부가 원소인 Nb가 도입된 Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12, 참고예 2의 부가 원소인 Nb가 도입된 Li3 . 5Ti4NbO12, 참고예 3의 부가 원소인 Ta가 도입된 Li3 . 5Ti4TaO12, 및 참고예 4의 산소 결함이 도입된 Li4Ti5O11 .5의 전자 밴드 구조(electronic band structure)를 계산하여, 계산 결과로부터 밴드 갭(band gap)을 평가하였다.
전자 구조는 비엔나 ab initio 시뮬레이션 패키지(VASP)를 사용하여 밀도함수이론(DFT, density functional theory)의 기반(framework)에서 계산되었다. 계산 결과를 도 2a 내지 2e 및 표 2에 나타내었다.
| 조성 | 밴드 갭 [eV] |
|
| 비교예 1 | Li4Ti5O12 | 2.5 |
| 참고예 1 | Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 | 0.9 |
| 참고예 2 | Li3 . 5Ti4NbO12 | 0.1 |
| 참고예 3 | Li3 . 5Ti4TaO12 | 1.1 |
| 참고예 4 | Li4Ti5O11 .5 | 0.1 |
표 2 및 도 2a에서 보여지는 바와 같이 Li4Ti5O12의 밴드 갭(band gap)은 약 2.5 eV 이었다. 이에 반해, 표 2 및 도 2b 내지 2e에서 보여지는 바와 같이 Li4.5Ti4.5Nb0.5O12, Li3 . 5Ti4NbO12, Li3 . 5Ti4TaO12, 및 Li4Ti5O11 .5의 밴드 갭은 2.0 eV 이하이었다.
도 2b 내지 도 2e에 보여지는 바와 같이 Ti의 산화수는 3가 및 4가 이었으며, 부가 원소인 Nb 및 Ta의 산화수는 5가 이었다.
또한, 평가예 1의 표 1에서 보여지는 바와 같이 산소 결함 및 산화수가 다른 부가 원소를 동시에 도입한 실시예 1의 혼합전도체(Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 -δ) 및 실시예 2의 혼합전도체(Li3 . 5Ti4NbO12 -δ) 및 실시예 3의 혼합전도체(Li3 . 5Ti4TaO12 -δ)는 비교예 1의 Li4Ti5O12에 비하여 향상된 전자전도도를 제공하였다. 따라서, Li4Ti5O12에 산소 결함(oxygen vacancy)을 도입하고 Ti와 산화수가 다른(aliovalent) 부가 원소를 도입하고 Ti이 혼합 산화 상태(mixed valence state)를 가짐에 의하여 밴드 갭(band gap)이 감소하고, 결과적으로 혼합전도체의 전자 전도도(electronic conductivity)가 향상됨을 확인하였다. 즉, 실시예 1의 혼합전도체(Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 -δ) 및 실시예 2의 혼합전도체(Li3 . 5Ti4NbO12 -δ) 및 실시예 3의 혼합전도체(Li3 . 5Ti4TaO12 -δ)의 밴드 갭이 2.0eV 이하로서, Li4Ti5O12의 밴드 갭에 비하여 더 낮아짐에 의하여 전자 전도도가 향상됨을 확인하였다.
평가예
5: 리튬 전이 활성화 에너지(lithium transition activation energy) 평가
도 3에서 보여지는 바와 같이 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)를 가지는 Li4Ti5O12 에서 리튬이 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)의 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site) 및 8배위(octahedral) 16d 자리(site)에 배치되고, 도면에 도시되지 않으나, 2개의 인접한 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site) 사이에 이들과 면을 공유하는(face sharing) 8배위(octahedral) 16c 자리(site)가 배치된다. 리튬 전도 특성은 예를 들어 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서부터 8배위(octahedral) 16c 자리(site)를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로의 리튬 전이에 기인한다.
비교예 1의 Li4Ti5O12, 리튬이 추가 도입된 Li4 + xTi5O12 (0<x) 및 리튬이 제거된 Li4-xTi5O12 (0<x)의 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서 8배위(octahedral) 16c 자리(site)를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로의 전이(transition) 시의 활성화 에너지(lithium transition activation energy)를 계산하였다.
활성화 에너지는 비엔나 ab initio 시뮬레이션 패키지(VASP)를 사용하여 밀도함수이론(DFT, density functional theory)의 기반(framework)에서 계산되었다.
Li4Ti5O12 에서 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서 8배위(octahedral) 16c 자리를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로의 리튬 전이(lithium transition)(또는 리튬 확산(lithium diffusion))시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)(즉, 에너지 장벽(energy barrier))는 약 0.7eV 이상이었다.
이에 반해, Li4 + xTi5O12 (0<x) 및 Li4 - xTi5O12 (0<x)에서의 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서 8배위(octahedral) 16c 자리(site)를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로의 리튬 전이(lithium transition) 시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)는 약 0.5eV 이하였다.
또한, 평가예 2의 표 1에서 보여지는 바와 같이 리튬을 추가적으로 도입하거나 리튬이 감소된 실시예 1의 혼합전도체(Li4 . 5Ti4 . 5Nb0 . 5O12 -δ) 및 실시예 2의 혼합전도체(Li3.5Ti4NbO12-δ)는 비교예 1의 Li4Ti5O12에 비하여 향상된 이온전도도를 제공하였다.
따라서, Li4Ti5O12에 리튬을 추가적으로 도입하거나 리튬이 감소됨에 의하여 리튬 확산 시의 에너지 장벽이 감소하고, 결과적으로 혼합전도체의 이온 전도도(ionic conductivity)가 향상됨을 확인하였다.
Claims (27)
- 하기 화학식 1로 표시되는 혼합전도체(mixed conductor):
<화학식 1>
A4±xTi5-yGzO12-δ
상기 식에서,
A는 1가 양이온이며,
G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가양이온 중에서 선택된 하나 이상이며,
G는 Ti 및 Cr 이외의 원소이며,
상기 G가 상기 Ti의 산화수와 서로 다른 산화수(oxidation number)를 가지며,
δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며,
0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다. - 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 하기 화학식 2로 표시되는 혼합전도체:
<화학식 2>
L4± xTi5 - yMzO12 -δ
상기 식에서,
L은 1가 알칼리 금속 양이온이며,
M은 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며,
M은 Ti 및 Cr 이외의 원소이며,
δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며,
0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다. - 제2 항에 있어서, L는 Li, Na, 및 K 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합전도체.
- 제2 항에 있어서, M은 Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, As, Se, 및 Te 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 하기 화학식 3으로 표시되는 혼합전도체:
<화학식 3>
Li4 ± xTi5 - yMzO12 -δ
상기 식에서,
M은 Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, As, Se, 및 Te 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며,
δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며,
0.3<x<2, 0.3<y<2, 0.3<z<2, 0<δ이다. - 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 Li4 ± xTi5 - yMgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySrzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySczO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yYzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yLazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySmzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yEuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yDyzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yErzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yTmzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yYbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yLuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yZrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHfzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yVzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yTazO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yMozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yWzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yMnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTczO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yRezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yFezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yRuzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yOszO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yRhzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yIrzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yNizO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yPtzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAuzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yZnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yCdzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yHgzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-yAlzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGazO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yInzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yTlzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yGezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySnzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPbzO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ±xTi5-ySbzO12-δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yBizO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yPozO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - yAszO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), Li4 ± xTi5 - ySezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ), 및 Li4 ± xTi5 - yTezO12 -δ (0.4<x≤1, 0.4<y≤1, 0.4<z≤1, 0<δ) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 전자전도도(electronic conductivity)가 이온전도도(ionic conductivity) 보다 더 높은 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 전자전도도(electronic conductivity)가 1.0×10-6 S/cm 이상인 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 이온전도도(ionic conductivity)가 1.0×10-7 S/cm 이상인 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)를 가지는 상(phase)을 포함하는 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.5°±2.5°°에서의 피크 강도(Ib)에 대한 회절각 2θ=18°±2.5°에서의 (111) 결정면에 대한 피크 강도(Ia)의 피크 강도 비(ratio) Ia/Ib가 1 이하인 혼합전도체.
- 제10 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 상기 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase) 이외의 다른 상(other phase)을 더 포함하는 혼합전도체.
- 제12 항에 있어서, 상기 스피넬-유사 결정 구조를 가지는 상(phase)이 Fd-3m 공간군(space group)에 속하는 혼합전도체.
- 제12 항에 있어서, 상기 다른 상(other phase)이 Li2TiO3, Gd2Ti2O7, GdTiO3, LiNbO3, 및 Nb2O5 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 Li4Ti5O12 의 밴드 갭에 비하여 더 작은 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 혼합전도체의 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)이 2.0eV 이하인 혼합전도체.
- 제1 항에 있어서, 상기 Ti가 3가와 4가 사이의 산화수(oxidation number)를 가지는 혼합전도체.
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 A가 스피넬-유사 결정 구조(spinel-like crystal structure)의 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site), 8배위(octahedral) 16c 자리(site), 및 8배위(octahedral) 16d 자리(site) 중 하나 이상에 배치되고, 상기 A가 리튬인 경우에, 상기 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)에서 8배위(octahedral) 16c 자리(site)를 경유하여 다른 4배위(tetrahedral) 8a 자리(site)로 리튬 전이(lithium transition) 시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)가 Li4Ti5O12 에서의 리튬의 전이 시의 활성화 에너지(activation energy, Ea, 8a->16c->8a)에 비하여 더 작은 혼합전도체.
- 제1 항 내지 제17 항 및 제19 항 중 어느 한 항의 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자
- 제20 항에 있어서, 상기 전기화학 소자가 전지, 축전지, 수퍼커패시터, 연료전지, 센서, 및 변색 소자 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 전기화학 소자.
- 제1 항 내지 제17 항 및 제19 항 중 어느 한 항의 혼합전도제의 제조방법으로서,
A 원소 전구체, 티타늄 전구체, 및 G 원소 전구체를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및
상기 혼합물을 고상(solid phase)에서 반응시켜 혼합전도체를 준비하는 단계;를 포함하는 혼합전도체 제조방법. - 제22 항에 있어서, 상기 혼합전도체가 하기 화학식 1로 표시되는 혼합전도체 제조방법:
<화학식 1>
A4± xTi5 - yGzO12 -δ
상기 식에서,
A는 1가 양이온이며,
G는 1가 양이온, 2가 양이온, 3가 양이온, 4가 양이온, 5가 양이온, 및 6가 양이온 중에서 선택된 하나 이상이며,
G는 Ti 및 Cr 이외의 원소이며,
δ는 산소 결함(oxygen vacancy)이며,
0<x<2, 0.3<y<5, 0<z<5, 0<δ이다. - 제22 항에 있어서, 상기 혼합물을 고상에서 반응시켜 혼합전도체를 준비하는 단계가,
상기 혼합물을 건조 및 산화성 분위기에서 1차 열처리하여 1차 열처리 결과물을 준비하는 단계;
1차 열처리 결과물을 분쇄 및 프레스하여 펠렛을 준비하는 단계; 및
상기 펠렛을 a) 환원성 분위기, b) 산화성 분위기, 또는 c) 산화성 분위기 및 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계;를 포함하는 혼합전도체 제조방법. - 제22 항에 있어서, 상기 A 원소 전구체가 A의 염 또는 A의 산화물이며, 상기 티타늄 전구체가 티타늄염 또는 티타늄 산화물이며, 상기 G 원소 전구체가 G의 염 또는 G의 산화물인 혼합전도체 제조방법.
- 제24 항에 있어서, 상기 1차 열처리가 600 내지 1000℃ 에서 2 내지 10 시간 동안 수행되며, 상기 2차 열처리가 700 내지 1400℃ 에서 6 내지 48 시간 동안 수행되는 혼합전도체 제조방법.
- 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하며,
상기 양극 및 음극 중 하나 이상이 제1 항 내지 제17 항 및 제19 항 중 어느 한 항의 혼합전도체를 포함하는 전기화학 소자.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19201891.9A EP3659967A3 (en) | 2018-10-11 | 2019-10-08 | Mixed conductor, electrochemical device, and method of preparing mixed conductor |
| US16/595,728 US11264181B2 (en) | 2018-10-11 | 2019-10-08 | Mixed conductor, electrochemical device, and method of preparing mixed conductor |
| CN201910962039.4A CN111048772A (zh) | 2018-10-11 | 2019-10-11 | 混合导体、电极、电化学装置及制备混合导体的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862744618P | 2018-10-11 | 2018-10-11 | |
| US62/744,618 | 2018-10-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200041233A KR20200041233A (ko) | 2020-04-21 |
| KR102618548B1 true KR102618548B1 (ko) | 2023-12-27 |
Family
ID=70456551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180122039A KR102618548B1 (ko) | 2018-10-11 | 2018-10-12 | 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102618548B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110262809A1 (en) | 2008-11-04 | 2011-10-27 | Incorporated National University Iwate University | Non-stoichiometric titanium compound, carbon composite of the same, manufacturing method of the compound, active material of negative electrode for lithium-ion secondary battery containing the compound, and lithium-ion secondary battery using the active material of negative electrode |
| JP2013177310A (ja) | 2010-12-20 | 2013-09-09 | Industrial Technology Research Inst | 燐ドープスピネル構造リチウムチタン酸化物材料及びその製造方法 |
| US20160141617A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Chromium-doped lithium titanate as cathode material |
| CN106935827A (zh) | 2017-03-28 | 2017-07-07 | 刘高侠 | 一种氧缺位型钛酸锂复合材料及其制备方法、钛酸锂电池 |
-
2018
- 2018-10-12 KR KR1020180122039A patent/KR102618548B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110262809A1 (en) | 2008-11-04 | 2011-10-27 | Incorporated National University Iwate University | Non-stoichiometric titanium compound, carbon composite of the same, manufacturing method of the compound, active material of negative electrode for lithium-ion secondary battery containing the compound, and lithium-ion secondary battery using the active material of negative electrode |
| JP2013177310A (ja) | 2010-12-20 | 2013-09-09 | Industrial Technology Research Inst | 燐ドープスピネル構造リチウムチタン酸化物材料及びその製造方法 |
| US20160141617A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Chromium-doped lithium titanate as cathode material |
| CN106935827A (zh) | 2017-03-28 | 2017-07-07 | 刘高侠 | 一种氧缺位型钛酸锂复合材料及其制备方法、钛酸锂电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200041233A (ko) | 2020-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11264181B2 (en) | Mixed conductor, electrochemical device, and method of preparing mixed conductor | |
| US20220359886A1 (en) | Mixed conductor, method of preparing the mixed conductor, and cathode, lithium-air battery and electrochemical device each including the mixed conductor | |
| KR20210099433A (ko) | 양극, 이를 포함하는 리튬-공기 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR20200087661A (ko) | 고체이온전도체, 이를 포함하는 고체전해질, 이를 포함하는 리튬전지, 및 이의 제조방법 | |
| US20210242470A1 (en) | Cathode, lithium-air battery including the same, and method of preparing the same | |
| US11374274B2 (en) | Mixed conductor, electrochemical device including the same, and preparation method of mixed conductor | |
| KR20220001402A (ko) | 고체이온전도체 화합물, 이를 포함하는 고체전해질, 이를 포함하는 전기화학 셀, 및 이의 제조방법 | |
| US11955597B2 (en) | Solid electrolyte, preparation method thereof, metal air battery including the same, and electrochemical device including the same | |
| US11837696B2 (en) | Solid electrolyte, preparation method thereof, metal air battery including the same, and electrochemical device including the same | |
| CN111333122B (zh) | 混合导体、锂空气电池、和制备混合导体的方法 | |
| KR102618548B1 (ko) | 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 | |
| US20200152994A1 (en) | Cathode and lithium air battery including the same | |
| KR102640207B1 (ko) | 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학소자 및 그 제조방법 | |
| KR102659200B1 (ko) | 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 | |
| KR20210123900A (ko) | 내염기성이 우수한 양극, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 금속공기전지 및 전기화학소자 | |
| KR102618549B1 (ko) | 혼합전도체, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 그 제조방법 | |
| US11121378B2 (en) | Mixed conductor, electrochemical device including the same, and method of preparing mixed conductor | |
| US11456454B2 (en) | Mixed conductor, electrochemical device including the same, and method of preparing the mixed conductor | |
| KR102626923B1 (ko) | 혼합전도체, 그 제조방법, 이를 포함하는 양극, 리튬공기전지 및 전기화학소자 | |
| US11631914B2 (en) | Solid electrolyte, preparation method thereof, lithium air battery including the same, and electrochemical device including the same | |
| US20220199992A1 (en) | Cathode material, cathode including the same, and lithium-air battery including the cathode | |
| KR20210075808A (ko) | 고체 전해질, 그 제조방법, 이를 포함하는 금속공기전지 및 전기화학소자 | |
| KR20230092640A (ko) | 고체 전해질, 그 제조방법, 이를 포함하는 리튬공기전지 및 전기화학소자 | |
| KR20210068292A (ko) | 고체 전해질, 그 제조방법, 이를 포함하는 리튬공기전지 및 전기화학소자 | |
| KR20200041234A (ko) | 양극 및 이를 포함하는 리튬-공기 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |