Abstract:
본 발명은 우수한 용량 특성과 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 커패시터에 관한 것으로, 특히, 양극 활물질로 적용되는 탄소계 재료에 리튬 공급원으로 초기 비가역 용량이 큰 리튬 복합 금속 산화물과 에너지 밀도 향상을 위하여 리튬이온 커패시터의 작동전위 영역에서 가역성이 높은 리튬 복합 금속 산화물을 함께 양극 첨가제로 사용하는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금속 리튬을 사용하지 않고 전기화학적 방식으로 리튬을 음극에 도핑할 수 있고 리튬 이온 커패시터의 용량 특성 및 리튬 도핑 공정 안전성을 현저히 향상시킬 수 있다.
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본 발명은 고출력 에너지 저장 장치용 첨가제 및 이를 포함하는 리튬이온커패시터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬이온 커패시터의 양극 활물질로 적용되는 탄소계 재료에 첨가되어 전기화학적으로 음극에 리튬 이온을 도핑 함으로써 용량 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 새로운 리튬이온 커패시터용 첨가제의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 리튬이온 커패시터용 첨가제, 및 이를 포함하는 리튬이온 커패시터에 관한 것이다. 본 발명에 의한 리튬이온커패시터용 첨가제는 4.4 V 이하의 낮은 전압에서도 리튬 이온을 3몰 이상 방출시킬 수 있으며, 본 발명에 의한 리튬이온 커패시터용 첨가제를 포함하는 리튬 이온커패시터는 종래와 같이 리튬 금속을 이용한 프리 도핑 과정 없이도 전기화학적 방식으로 리튬을 음극에 도핑할 수 있다.
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본 발명은 이산화황 기반의 갈륨계 무기 전해질을 포함하는 전해액 및 그를 갖는 나트륨-이산화황(Na-SO 2 ) 이차 전지에 관한 것으로, 나트륨-이산화황 이차 전지의 전지 평가 시 발생하는 심각한 분극 현상을 개선하여 전지의 전반적인 에너지 효율을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 나트륨-이산화황 이차 전지는 나트륨을 함유하는 무기계 소재의 음극과, 탄소 소재의 양극 및 이산화황 기반의 무기 전해액을 포함한다. 전해액은 NaX 및 GaX 3 의 혼합물에 SO 2 가스를 주입하여 제조한 이산화황 기반의 갈륨계 무기 전해질을 포함한다. 여기서 X는 할로겐계 화합물, C1~C20을 지니는 포화 hydrocarbon(R), C1~C20을 지니는 불포화 hydrocarbon(R), OR 또는 SR을 포함한다.
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본 발명은 레독스 플로우 이차 전지에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 다공성 금속으로 형성되고, 상기 다공성 금속의 표면에 카본이 코팅되어 형성되는 한 쌍의 전극을 포함하는 단위 셀을 포함한다. 이러한 본 발명에 따르면, 탄소가 균일하게 코팅된 다공성 금속 전극을 사용하는 레독스 플로우 이차 전지를 제공함으로써, 전극의 전도성이 향상되며, 또한, 표면에 비표면적이 넓은 탄소층을 균일하게 코팅함으로써, 반응성을 향상 시킬 수 있다. 결과적으로 레독스 플로우 이차 전지의 용량 및 에너지 효율을 향상 시킬 수 있으며 셀의 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 게다가, 전극에 탄소층을 균일하게 코팅함으로써, 부식 저항성 또한 개선시킬 수 있다.
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본 발명은 음극 활물질, 비수계 리튬이차전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 전해질 첨가제를 사용하지 않고 탄소계 재료의 표면을 개질하며 표면의 반응성 및 구조적 안정성을 향상시켜 비수계 리튬이차전지의 음극 활물질로 적용 시 충방전 효율 및 율특성의 열화 없이 장수명특성을 확보하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 음극 활물질은 탄소계 재료와, 탄소계 재료의 표면에 이종원소 치환을 통해 형성된 코팅층을 포함하며, 이종원소는 인(P) 또는 황(S)을 포함할 수 있다. 이와 같이 탄소계 재료의 표면에 인(P) 또는 황(S)과 같은 이종원소로 코팅층을 형성함으로써, 탄소계 재료의 표면에서 전해질과의 부반응을 억제하고 구조적 안정성을 향상시켜 리튬이차전지의 수명특성 및 율특성을 향상시킬 수 있다.
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본 발명은 다공성 탄소 구조체를 이용한 양극 활물질, 그의 제조 방법 및 그를 갖는 나트륨-이산화황(Na-SO 2 ) 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나트륨-이산화황 이차 전지는 나트륨을 함유하는 무기계 소재의 음극과, 슈크로스(sucrose)와 20nm 이하의 기공 크기를 갖는 콜로이달 실리카(colloidal silica; 나노규산)를 전구체로 하여 합성한 다공성 탄소 구조체를 양극 활물질로 구비하는 양극, 및 이산화황(SO 2 )과 나트륨염을 포함하는 무기 액체 전해질을 함유하는 이산화황 기반 무기 전해액을 포함한다. 이때 슈크로스와 콜로이달 실리카를 전구체로 하여 합성된 양극 활물질은 기존의 다공성 탄소 소재에 비해서 비표면적과 기공도를 향상시킬 수 있다.
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본 발명은 우수한 용량 특성과 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 커패시터에 관한 것으로, 특히, 양극 활물질로 적용되는 탄소계 재료에 초기 비가역 용량이 큰 리튬 복합 금속 산화물을 특정의 양극 첨가제로 사용하는 리튬 이온 커패시터용 양극 활물질 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금속 리튬을 사용하지 않고 전기화학적 방식으로 리튬을 음극에 도핑할 수 있고 리튬 이온 커패시터의 용량 특성 및 리튬 도핑 공정 안전성을 현저히 향상시킬 수 있다.