KR20130046423A - 전극 음극재료 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 음극재료 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 해결하고자하는 기술적 과제는 리튬이온전지의 안전성을 높이고, 생산원가를 절감하는 것이다. 본 발명의 전극 음극재료는 기체 및 상기 기체를 코팅한 코팅층을 포함하는 복합재료이고, 기체는 탄소 함량이 99.9% 이상인 흑연류 재료이고, 기체는 나노미세구멍 또는 나노공극을 함유하고, 코팅층은 탄소재료이다. 본 발명의 전극 음극재료의 제조방법은 이하의 단계를 포함한다:
흑연류 재료를 산화/환원처리하고, 이흑연화 연질 탄소 또는 유기물 열분해 탄소를 고상 코팅 또는 액상 코팅한다. 본 발명과 종래기술을 서로 비교하면, 전극 음극재료의 표면에서 처리층 및/또는 코팅층의 표면 관능기를 제어하며, 처리층 및 코팅층은 얇고 균일하며, 전해액 중에서 안정성 및 열전도성을 높이고, 리튬이온전지의 안전성을 높이며, 전극 음극재료는 용량이 높고 효율이 높은 장점을 가지고, 제조공정이 간단하며, 음극재료의 원가를 절감시킨다.

Description

전극 음극재료 및 그의 제조방법 {NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL OF ELECTRODE AND PREPARING METHOD THEREFOR}
본 발명은 전지의 전극재료 및 그의 제조방법, 특히 리튬이온전지의 음극재료 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
국민경제의 빠른 발전 및 국민생활 수준의 향상에 따라, 중국의 원유 의존도는 날로 증가하고 있으며, 중국 에너지 안전에 직접적인 위협이 되고 있다. 또한, 원유 가격 파동 역시 국민경제의 발전에 직접적인 영향을 미치고, 사람들이 신에너지를 찾고 개발할 수 밖에 없도록 한다. 동력 전지 및 전동 자동차의 발전은 점점 더 중요한 위치에 놓이고 있으며, 전동 자동차의 대규모 응용에 제약이 되는 주요 원인은 동력 전지이다. 리튬이온전지는 그의 고에너지밀도, 고전압, 무공해, 500회가 넘는 순환을 가지는 긴 순환 수명, 빠른 충방전 등의 방면에서의 우수한 성능 및 나날이 절감되는 생산원가로 인하여, 점차 향후 10~20년 내에 전동 자동차에 선호되는 전지가 될 것이다. 그러나, 리튬이온전지는 가격이 비싸다는 단점을 가진다. 또한, 동력형 리튬이온전지는 부피가 비교적 크고, 이에 상응하여 안정성 또한 떨어진다. 따라서, 가격 및 안전성은 리튬이온전지를 동력 전지로서 사용하는 것을 제약하는 주요 장애가 된다. 음극재료는 리튬이온전지의 주요 재료 중 하나로, 이것의 가격은 전지의 최종 가격에 중요한 영향을 끼치며, 전해액 중에서의 안정성 및 열전도성은 또한 전지의 안전성에 큰 영향을 끼친다. 종래기술은 리튬이온전지 음극재료 제조에 있어 종종 복잡한 개질처리가 요구되고, 생산원가가 비교적 높기 때문에, 리튬이온 동력전지의 개발에 제약이 되었다.
본 발명의 목적은 전극 음극재료 및 그의 제조방법을 제공하는 것이고, 해결하고자 하는 기술적 과제는 리튬이온전지의 안전성을 높이고, 생산원가를 절감시키는 것이다.
본 발명은 이하의 기술적 방안을 사용한다:
전극 음극재료는, 기체(基體) 및 상기 기체를 코팅한 코팅층을 포함하는 복합재료이고, 상기 기체는 탄소 함량이 99.9% 이상인 흑연류 재료이고, 형상이 구형, 종횡비(aspect ratio)가 1.0~4.5인 구형에 가까운, 괴상 및 편상 중 1종 이상이고, 기체는 나노미세구멍 또는 나노공극을 함유하고, 나노미세구멍 또는 나노공극의 크기는 10~500 nm이고, 공극률은 0.5~20%, 진밀도(true density)는 2.0~2.26 g/cm3이고; 상기 코팅층은 비흑연 탄소재료이고, 코팅층의 질량은 기체 질량의 0 초과 내지 20%이며; 상기 복합재료의 평균입도(D50)는 3.0~50.0 μm, 비표면적은 1.0~20.0 m2/g, 복합재료 분말 압축밀도는 1.50~2.15 g/cm3；상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질(cryptocrystalline) 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이고; 상기 비흑연 탄소재료는 이흑연화 연질 탄소, 유기물 열분해 탄소 또는 기상증착 탄소이며; 상기 이흑연화 연질 탄소는 연화점이 30~300 ℃인 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이고, 상기 유기물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상의 고분자 중합물, 또는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상의 고분자 전도성 중합물이다.
전극 음극재료의 제조방법은 이하의 단계를 포함한다:
1. 흑연류 재료를 산화/환원처리하는 단계; 흑연류 재료를 0.1~100 ℃/분의 속도로 승온시키고, 동시에 0.05~10 m3/h의 유량으로 산화/환원기체(gas) 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체를 주입하고, 온도를 100~1000 ℃으로 한다; 상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이다;
2. 100 ℃ 이하까지 강온하고, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지하는 단계;
3. 산화/환원처리한 흑연류 재료를 흑연 기체로 하고, 이흑연화 연질 탄소 또는 유기물 열분해 탄소를 고상 코팅 또는 액상 코팅하고, 비흑연 탄소재료로 열분해시켜 전극 음극재료를 얻는 단계; 코팅층의 질량은 흑연 기체 질량의 0 초과 내지 20%이고; 이흑연화 연질 탄소는 연화점이 30~300 ℃인 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이며; 상기 유기물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상의 고분자 중합물, 또는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상의 고분자 전도성 중합물이다.
본 발명의 상기 전극에 대한 음극재료는 100 ℃ 이하로 가열 또는 진공 건조방법을 사용하여 전극 음극재료 수분함량이 0.1% 이하가 되게 한다.
본 발명의 상기 전극 음극재료에 대하여 자성을 제거하는데, 1~20 회 자성을 제거하고, 자기감응 강도는 3000~30000 Gs, 처리온도는 10~80 ℃, 전자해머 타격 주기는 3~180 회/초로 하고, 이후 체질을 하여, 평균입도(D50)가 3.0~50.0 μm인 전극 음극재료를 얻는다.
본 발명의 흑연류 재료를 산화/환원처리할 때, 0 초과 내지 20 rpm의 회전속도로 산화/환원 흑연류 재료의 로(furnace) 체임버를 회전시킨다.
본 발명의 흑연류 재료를 산화/환원처리할 때, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면 0 초과 내지 6 시간 보온한다.
본 발명의 강온은 로 벽 및 로 벽 내의 열전도층 사이에서 압축공기를 주입하는 방식 또는 로 내에서의 자연 강온 방식을 이용한다.
본 발명의 고상 코팅의 코팅재료는 흑연 기체 질량의 1~20%이고, 혼합속도는 100~500 r/분(rpm), 혼합코팅은 5~180 분, 또는 융합 회전속도는 500~3000 r/분, 간극은 0.01~1.0 cm, 융합온도는 20~80 ℃, 융합코팅은 10~200 분으로 하여, 실온까지 자연 강온한다.
본 발명의 액상 코팅은, 흑연 기체 및 흑연 기체 질량 0.1~20%의 가용성 유기물 액상 혼합을, 2000~8000 r/분의 속도로 10~120 분 혼합교반시키고, 상기 액상 혼합용 용제는 물 또는 유기 용제이고, 용제 질량은 흑연 기체 질량의 0.8~2.0 배이며, 혼합온도는 10~90 ℃이고, 80~300 ℃의 조건하에서 1~30 시간 건조처리한다.
전극 음극재료의 제조방법은 이하의 단계를 포함한다:
1. 흑연류 재료를 산화/환원처리하는 단계: 흑연류 재료를 0.1~100 ℃/분의 속도로 승온시키고, 동시에 0.05~10 m3/h의 유량으로 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체를 주입하고, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면, 0 초과 내지 6 시간 보온한다;
2. 기상코팅하는 단계: 탄소 함유성 기체를 주입하고, 주입량을 0.05~15 m3/h으로 하고, 0.1~5 시간 유지한 후 로 내를 100 ℃ 이하로 강온하며, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지한다; 상기 탄소 함유성 기체는 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, CO2, 천연가스, 액화석유가스, 벤젠 및 티오펜 중 1종 이상이다.
본 발명과 종래기술을 서로 비교하면, 전극 음극재료의 표면은 종래의 표면 코팅공정을 이용하지 않고, 표면에서 처리층 및/또는 코팅층의 표면 관능기를 제어하며, 처리층 및 코팅층은 얇고 균일하고, 전해액 중에서 안정성 및 열전도성을 높이며, 리튬이온전지의 안전성을 높이고, 전극 음극재료는 또한 용량이 높고 효율이 높은 장점을 가지며, 제조공정이 간단하고, 음극재료의 원가를 절감시킨다.
도 1은 실시예 1의 전극 음극재료의 SEM 도면이다.
도 2는 실시예 2의 전극 음극재료의 충방전 비용량-전압 곡선도이다.
하기 첨부된 도면 및 실시예는 본 발명에 대해 더욱 상세한 설명을 제시한다. 본 발명의 전극 음극재료는 기체 및 상기 기체를 코팅한 코팅층이 복합재료로 쓰이고, 기체는 탄소 함량이 99.9% 이상인 흑연류 재료이고, 형상이 구형, 종횡비가 1.0~4.5인 구형에 가까운, 괴상 및 편상 중 1종 이상이고, 기체는 나노미세구멍 또는 나노공극을 함유하고, 나노미세구멍 또는 나노공극의 크기는 10~500 nm이고, 공극률 (나노미세구멍 또는 나노공극 부피/기체의 단위부피)은 0.5~20%, 진밀도는 2.0~2.26 g/cm3이고; 코팅층은 비흑연 탄소재료이고, 코팅층의 질량은 기체 질량의 0 초과 내지 20%이며; 복합재료의 평균입도(D50)는 3.0~50.0 μm, 비표면적은 1.0~20.0 m2/g, 복합재료 분말 압축밀도는 1.50~2.15 g/cm3이다.
상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이다.
상기 비흑연 탄소재료는 이흑연화 연질 탄소, 유기물 열분해 탄소 또는 기상증착 탄소이다.
상기 이흑연화 연질 탄소는 연화점이 30~300 ℃인 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이다.
상기 유기물은 고분자 중합물 및 고분자 전도성 중합물이다. 상기 고분자 중합물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상이다. 상기 고분자 전도성 중합물은 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상이다.
본 발명의 전극 음극재료의 제조방법은 흑연류 재료에 대하여 산화/환원, 개질 코팅, 자성 제거, 체질 단계를 통하여 전극 음극재료를 얻는 것으로, 이하의 단계를 포함한다:
1. 흑연류 재료를 산화/환원처리한다; 입도가 2.8~45.0 μm인 흑연류 재료를 회전식 로의 로 체임버에 두고, 0 초과 내지 20 rpm의 회전속도로 로 체임버를 회전시키며, 0.1~100 ℃/분의 속도로 승온시키고, 동시에 0.05~10 m3/h의 유량으로 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체를 주입하고, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면 0 초과 내지 6 시간 보온하고, 흑연류 재료에 대해 산화/환원처리를 한다.
상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이다;
상기 산화 및/또는 환원기체는 산소, 공기, 염소기체(Cl2), 브롬기체(Br2), 불소기체(F2)이고, 상기 비활성기체는 질소기체 또는 아르곤기체이다.
2. 로 벽 및 로 벽 내의 열전도층 사이에서 압축공기를 주입하여 강온하는 방식 또는 로 내에서의 자연 강온 방식을 이용하여 100 ℃ 이하까지 강온하고, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지하여 흑연 기체를 얻는다.
3. 산화/환원처리한 흑연 기체에 대하여 고상, 액상 또는 기상 코팅을 하여 복합재료를 얻는다. 코팅재료 전구물 질량은 흑연 기체 질량의 0 초과 내지 20%이고, 100 ℃이하로 가열, 진공 건조 또는 기타 종래기술을 이용하여 음극재료의 수분함량을 0.1% 이하로 조절한다.
1) 고상 코팅: 코팅재료 전구물은 흑연 기체 질량의 1%~20%이고, 종래기술의 정밀혼합기를 사용하며, 혼합회전속도는 100~500 r/분, 5~180 분 혼합코팅하거나, 또는 혼합물을 종래기술의 융합기에 넣어, 융합 회전속도는 500~3000 r/분, 간극은 0.01~1.0 cm, 융합온도는 20~80 ℃로 10~200 분 융합코팅하고, 실온까지 자연 강온한다. 종래기술에 따라 100~3000 ℃의 조건하에서 열처리하여, 비흑연 탄소재료로 열분해시킨다. 코팅재료 전구물은 이흑연화 연질 탄소를 사용하고, 이흑연화 연질 탄소는 연화점 30~300 ℃의 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이다.
2) 액상 코팅: 흑연 기체 및 흑연 기체 질량 0.1~20%의 가용성 유기물 액상 혼합을, 종래기술의 고속 교반통을 이용하여 2000~8000 r/분의 속도로 10~120 분 동안 혼합교반하여 혼합물을 얻는다. 용제로는 물 또는 유기 용제를 사용하고, 용제의 질량은 흑연 기체 질량의 0.8~2.0 배이며, 혼합온도는 10~90 ℃이고, 건조박스를 이용하여 80~300 ℃의 조건하에서 1~30 시간 건조처리한다. 종래기술을 따라 100~3000 ℃의 조건하에서 열처리하여, 비흑연 탄소재료로 열분해시킨다. 코팅재료로는 유기물 고분자 중합물 및 고분자 전도성 중합물을 사용한다. 상기 고분자 중합물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상이다. 상기 고분자 전도성 중합물은 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상이다.
3) 기상코팅: 흑연류 재료에 대하여 산화/환원처리를 진행한 후, 직접 탄소 함유성 기체를 주입하고, 주입량을 0.05~15 m3/h으로 유지하고 0.1~5 시간 후 100 ℃ 이하로 자연 강온시키고, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지하며, 기상코팅의 전구물, 즉 탄소 함유성 기체는 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, CO2, 천연가스, 액화석유가스, 벤젠 및 티오펜 중 1종 이상이다.
4) 복합재료에 대하여 자성 제거: 1~20회 자성을 제거하고, 자기감응 강도는 3000~30000 Gs, 처리온도는 10~80 ℃, 전자해머 타격 주기는 3~180 회/초로 하고, 이후 체질을 하여, 평균입도(D50)가 3.0~50.0 μm인 전극 음극재료를 얻는다.
흑연류 재료에 대하여 산화/환원처리할 때, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면 0 초과 내지 6 시간 보온하고 기체 재료 중 나노공극 또는 나노미세구멍을 형성하고, 이러한 종류의 미세구멍 또는 공극은 전극재료의 도전성을 높일 수 있다.
히타치(Hitachi) S4800형 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 실시예에서 얻어진 전극 음극재료를 관찰한다.
본 발명에서 제조된 전극 음극재료를 사용하여 실험 전지의 음극을 제작하고, 전극 음극재료와 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 전도성 카본블랙을 98:2의 질량비로 혼합하고 N-메틸피롤리돈에 용해시킨 후 얻어진 질량 농도 10%의 혼합을, 10 μm 두께의 구리호일에 균일하게 도포하고, 압축하여 편상으로 만들고, 직경 1 cm의 탄소막을 만들며, 건조박스에서 120 ℃하에 12 시간 건조 대기한다. 상기 제조된 전극 박편으로 전극을 제조하고, 금속 리튬 조각으로 보조전극 및 참조전극을 만들며, 1:1:1의 부피비로 혼합한 EC, DMC, EMC 용제를 이용하여 제작한 농도가 1 몰/L인 LiPF6을 전해액으로 하고, 아르곤 기체가 완전히 충전된 글러브박스에서 내경이 Φ12 mm인 모의전지를 제작한다. 무한(Wuhan) 금낙전자 유한회사의 남전(NAND) 전지 측정시스템 CT2001C상에서 전지의 충방전 측정을 한다. 충방전 전압 범위는 0.01 V~2.0 V, 전류는 0.2 C로 하며, GB/T 24533-2009 리튬이온전지 흑연류 음극재료의 측정방법에 따라, 용량 및 효율을 측정한다.
전지의 열안정성은 고온 45 ℃의 조건하에서 1 C 충방전 용량 보존율로 조사하였다. 용량 보존율이 높을수록 열안정성은 더 좋다.
실시예 1-6 및 비교예 1의 공정 파라미터를 표 1에 나타내었고, 비교의 편의를 위하여 실시예 1-6 및 비교예 1의 자성 제거 공정 파라미터를 서로 같게 하였다. 실시예 1-6 및 비교예 1의 전기적 성능 측정 결과는 표 2에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 흑연 기체 (D50=19.2 μm) 재료를 표면 산화/환원처리한 후 0.5%의 폴리피롤로 액상코팅하고, 150 ℃ 열처리 후 얻어진 재료의 비표면적은 5.26 m2/g이고, 분말압축밀도는 1.90 g/cm3이며, SEM에 보이듯이, 흑연 기체 과립은 구형 및 구형에 가까운 형상이고, 표면 산화 및/또는 환원처리층 및 코팅층은 균일하고, 표면은 산화 및/또는 환원처리하였기 때문에, 표면 관능기가 감소하였고, 낮은 전위 하의 반응이 감소하였으며, 전해액 중에 고정된 열안정성이 좋고, 전해액 및 산화 및/또는 환원처리층 및 코팅층 표면의 부반응이 적고, SEI 막이 안정하고, 고체 전지의 고온 순환이 우수하였다. 45 ℃ 하에서 100 주 용량 보존율은 95%이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 처리를 거친 흑연류 재료는, 용량이 364.69 mAh/g, 효율이 90.18%이었다.
본 발명의 방법은 처리공정이 간단하다는 장점을 가질 뿐만 아니라, 표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 방법으로 제조한 전극 음극재료는 용량이 높고 효율이 높은 특장점을 갖는다.
Figure pct00001
Figure pct00002

Claims (10)

  1. 기체(基體) 및 상기 기체를 코팅한 코팅층을 포함하는 복합재료인 전극 음극재료이며,
    상기 기체는 탄소 함량이 99.9% 이상인 흑연류 재료이고, 형상이 구형, 종횡비가 1.0~4.5인 구형에 가까운, 괴상 및 편상 중 1종 이상이고, 기체가 나노미세구멍 또는 나노공극을 함유하고, 나노미세구멍 또는 나노공극의 크기는 10~500 nm이고, 공극률은 0.5~20%, 진밀도는 2.0~2.26 g/cm3이고; 상기 코팅층은 비흑연 탄소재료이고, 코팅층의 질량은 기체 질량의 0 초과 내지 20%이며; 상기 복합재료의 평균입도(D50)는 3.0~50.0 μm, 비표면적은 1.0~20.0 m2/g, 복합재료 분말 압축밀도는 1.50~2.15 g/cm3이고; 상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질(cryptocrystalline) 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이고; 상기 비흑연 탄소재료는 이흑연화 연질 탄소, 유기물 열분해 탄소 또는 기상증착 탄소이며; 상기 이흑연화 연질 탄소는 연화점이 30~300 ℃인 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이고; 상기 유기물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상의 고분자 중합물, 또는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상의 고분자 전도성 중합물인 것을 특징으로 하는 전극 음극재료.
  2. 이하의 단계를 포함하는 전극 음극재료의 제조방법:
    1. 흑연류 재료를 산화 및/또는 환원처리하는 단계; 흑연류 재료를 0.1~100 ℃/분의 속도로 승온시키고, 동시에 0.05~10 m3/h의 유량으로 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체를 주입하고, 온도를 100~1000 ℃으로 한다; 상기 흑연류 재료는 천연 결정질 흑연, 천연 은정질 흑연, 천연 결정맥상 흑연, 인조 흑연, 카본 마이크로스피어 및 전도성 흑연 중 1종 이상이다;
    2. 100 ℃ 이하까지 강온하고, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지하는 단계;
    3. 산화/환원처리한 흑연류 재료를 흑연 기체로 하고, 이흑연화 연질 탄소를 고상 코팅하거나 또는 유기물 열분해 탄소를 액상 코팅하고, 비흑연 탄소재료로 열분해시켜 전극 음극재료를 얻는 단계; 코팅층의 질량은 흑연 기체 질량의 0 초과 내지 20%이고; 이흑연화 연질 탄소는 연화점이 30~300 ℃인 석탄 역청, 석유 역청, 콜 타르, 석유공업 중질유 및 중질 방향족 탄화수소 중 1종 이상이며; 상기 유기물은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌옥시드), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 아크릴수지 및 폴리아크릴로니트릴 중 1종 이상의 고분자 중합물, 또는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아센, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌 비닐렌 및 폴리디아세틸렌 중 1종 이상의 고분자 전도성 중합물이다.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전극 음극재료에 대하여 100 ℃이하로 가열 또는 진공 건조방법을 사용하여 전극 음극재료 수분함량이 0.1% 이하가 되게 하는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전극 음극재료에 대하여 건조 후 체질하고 자성을 제거하는데, 1~20회 자성을 제거하고, 자기감응 강도는 3000~30000 Gs, 처리온도는 10~80 ℃, 전자해머 타격 주기는 3~180회/초로 하고, 이후 체질을 하여, 평균입도(D50)가 3.0~50.0 μm인 전극 음극재료를 얻는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 흑연류 재료를 산화/환원처리할 때, 0 초과 내지 20 rpm의 회전속도로 산화/환원 흑연류 재료의 로 체임버를 회전시키는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 흑연류 재료를 산화/환원처리할 때, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면 0 초과 내지 6 시간 보온하는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 강온은 로 벽 및 로 벽 내의 열전도층 사이에서 압축공기를 주입하는 방식 또는 로 내에서의 자연 강온 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 고상 코팅의 코팅재료는 흑연 기체 질량의 1~20%이고, 혼합속도는 100~500 r/분, 혼합코팅은 5~180 분, 또는 융합 회전속도는 500~3000 r/분, 간극은 0.01~1.0 cm, 융합온도는 20~80 ℃, 융합코팅은 10~200 분으로 하여, 실온까지 자연 강온하는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 액상 코팅이 흑연 기체 및 흑연 기체 질량 0.1~20%의 가용성 유기물 액상 혼합을, 2000~8000 r/분의 속도로 10~120 분 혼합교반시키고, 상기 액상 혼합용 용제는 물 또는 유기 용제이고, 용제 질량은 흑연 기체 질량의 0.8~2.0 배이며, 혼합온도는 10~90 ℃이고, 80~300 ℃의 조건하에서 1~30 시간 건조처리하는 것을 특징으로 하는, 전극 음극재료의 제조방법.
  10. 이하의 단계를 포함하는 전극 음극재료의 제조방법:
    1. 흑연류 재료를 산화 및/또는 환원처리하는 단계; 흑연류 재료를 0.1~100 ℃/분의 속도로 승온시키고, 동시에 0.05~10 m3/h의 유량으로 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체를 주입하고, 온도가 100~1000 ℃에 도달하면, 0 초과 내지 6 시간 보온한다;
    2. 기상코팅하는 단계; 탄소 함유성 기체를 주입하고, 주입량을 0.05~15 m3/h으로 하고, 0.1~5 시간 유지한 후 로 내를 100 ℃ 이하로 강온하며, 산화/환원기체 또는 산화/환원기체 및 비활성기체의 혼합기체의 주입을 정지한다; 상기 탄소 함유성 기체는 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, CO2, 천연가스, 액화석유가스, 벤젠 및 티오펜 중 1종 이상이다.
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