KR102736862B1 - 리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 - Google Patents
리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102736862B1 KR102736862B1 KR1020230109934A KR20230109934A KR102736862B1 KR 102736862 B1 KR102736862 B1 KR 102736862B1 KR 1020230109934 A KR1020230109934 A KR 1020230109934A KR 20230109934 A KR20230109934 A KR 20230109934A KR 102736862 B1 KR102736862 B1 KR 102736862B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- lithium
- foam
- porous
- active material
- porous foam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 130
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 130
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 43
- 239000008259 solid foam Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 19
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 9
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 9
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 poly(acrylic acid) Polymers 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- ACKHWUITNXEGEP-UHFFFAOYSA-N aluminum cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Al+3].[Co+2].[Ni+2] ACKHWUITNXEGEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[Mn++].[Co++].[Ni++] CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni] ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 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
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
- B01J20/28045—Honeycomb or cellular structures; Solid foams or sponges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 단위부피 및 단위질량당 리튬흡착율이 높고 내구성이 강한 리튬 흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단위부피 및 단위질량당 리튬흡착율이 높고 내구성이 강한 리튬 흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
리튬 및 리튬 화합물은 2차전지 재료, 냉매 흡착제, 촉매 및 의약품 등 광범위한 분야에 이용되고 있어 높은 이용가치로 주목받고 있는 중요한 자원 중 하나이다. 또한 실용화를 앞두고 있는 대용량 전지 및 전기 자동차 등의 기술분야에서도 리튬 및 리튬 화합물에 대한 수요는 더욱 증가할 것으로 예상된다.
이처럼 리튬은 다양한 분야에 응용될 수 있는 중요한 희토류 자원이나, 리튬의 전세계 매장량은 200 내지 900만톤에 불과한 실정이다. 이러한 매장량에 의한 제한을 극복하기 위해 다양한 방법으로 리튬 자원을 확보하기 위한 연구가 계속되고 있다.
이러한 연구의 일환으로, 해수, 간수 및 리튬 배터리 폐액 등의 수용액 중 미량 함유되어 있는 리튬을 효과적으로 회수하기 위한 연구들이 각광받고 있다. 종래의 리튬 회수 방법으로는 전기화학적 방법을 사용하여 리튬 이온을 환원시켜 리튬을 수득하거나, 마그네슘 또는 알루미늄 등의 금속을 사용하여 리튬 산화물을 환원시키는 기술이 개발되고 있으며, 더 나아가 리튬 이온을 선택적으로 흡착하는 흡착제를 사용하여 리튬을 회수하는 방법 또한 연구되고 있다.
리튬 흡착제를 사용하여 리튬을 회수하는 방법에 대한 연구의 주요 관심사는 리튬이온에 대한 높은 선택성을 가지는 흡착제 개발; 흡착 및 탈착 성능이 우수한 흡착제 개발; 등이 수행되어 왔다.
이러한 연구 중 하나로 망간 산화물을 사용하여 고상 반응법 또는 겔 공법으로 리튬의 흡착 및 탈착이 용이한 분말을 제조하는 방법에 공지되어 있고, 이러한 방법으로 제조한 망간 산화물 분말은 리튬 2차전지용 양극재료 및 리튬 흡착제의 재료 등으로 사용되어 왔다. 그러나, 분말 상태의 리튬 흡착제를 사용하는 것은 공정 또는 취급상 용이하지 않아 이를 담지체에 담지하여 사용할 필요성이 있다.
그러나, 담지체가 리튬흡착제에 과도하게 포함될 경우 상기 리튬흡착제의 리튬흡착율이 저하되는 문제가 있어, 높은 리튬흡착율을 가지면서도 내구성이 높은 리튬흡착용 소재의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 단위부피 및 단위질량당 리튬흡착율이 높고 내구성이 강한 리튬 흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법은 (S1) 리튬양극활물질 입자, 무기 바인더 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (S2) 상기 혼합물을 다공성 고형 폼(foam)의 표면 및 기공 내로 함침시키는 단계; 및 (S3) 상기 다공성 고형 폼을 열처리하는 단계; 를 포함한다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 리튬양극활물질은 리튬(Li); 및 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 금속; 을 포함하는 산화물일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 바인더는 무기계 바인더일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 (S1) 단계의 혼합물은 고분자계 바인더를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 (S3) 단계의 열처리로 인하여 상기 다공성 고형 폼이 열분해되어 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 (S2) 단계는 상기 다공성 고형 폼을 상기 혼합물에 담지하여 함침하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 다공성 고형 폼은 알칼리 용액으로 표면처리된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 리튬양극활물질 입자 및 상기 무기바인더 입자는 각각 독립적으로 평균입경이 500 μm 이하인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5 내지 50 중량부 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에 있어, 상기 (S1) 단계의 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5내지 50 중량부 및 상기 고분자계 바인더가 1 내지 30 중량부 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼은 상술한 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법으로 제조된다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성` 폼은 단위부피 및 단위질량당 높은 리튬 흡착율을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법은 높은 리튬흡착율을 가지는 고내구성 리튬흡착용 다공성 폼을 단순한 공정을 사용하여 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 단계를 도식화한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 일 구현예에 따른 기술이 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한 일 구현예의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 막(층), 영역 또는 구성요소 등의 부분이 다른 부분 “상에”, “상부에”, “상단에”, “하에”, “하부에”, “하단에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부분이 다른 부분에 접해 있는 경우 뿐만 아니라 두 부분 사이에 또 다른 부분이 존재하는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다.
나아가, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법 및 리튬흡착용 다공성 폼에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법을 제공하며, 상기 리튬 흡착용 다공성 폼의 제조방법은 (S1) 리튬양극활물질 입자, 바인더 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (S2) 상기 혼합물을 다공성 고형 폼(foam)의 표면 및 기공 내로 함침시키는 단계; 및 (S3) 상기 다공성 고형 폼을 열처리하는 단계; 를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 상기 리튬양극활물질은 리튬(Li); 및 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 금속; 을 포함하는 산화물일 수 있다. 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 금속산화물은 다공질을 형성하여 상기 리튬을 흡착할 수 있다. 상기 리튬이 상기 다공질 금속산화물에 흡착될 때 상기 금속산화물은 리튬을 포함할 수 있어, 리튬양극활물질이 될 수 있다. 또한, 상기 리튬이 상기 다공질 금속산화물에 탈착될 때 상기 다공질 금속산화물이 함유하는 리튬의 함량은 적거나 없을 수 있다. 따라서, 상기 다공질 금속산화물의 산화수는 음수일 수 있으며, 상기 산화수는 상기 다공질 금속산화물이 함유하는 금속의 화학종에 따라 달라질 수 있다.
비 한정적인 일 예로, 상기 다공질 금속산화물은 니켈코발트망간산화물(NiMnCoO2 -; NCM-), 인산철산화물(FePO4 -; FP-), 니켈망간스피넬산화물(Ni0.5Mn1.5O4 -; NMO-), 니켈코발트알루미늄산화물(NiCoAlO2 -; NCA-), 망간산화물(Mn2O4 -; MO-) 및 코발트산화물(CoO2 -; CO-)의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다공질 금속산화물은 상술한 금속원자들을 함유하여 리튬을 흡착하기 적절한 산화수와 구조적 특성을 가지면 족하다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S3) 단계에서의 열처리로 인하여 상기 다공성 고형 폼이 열분해되어 제거될 수 있다. 상기 다공성 고형 폼(foam)은 열린 기공구조의 발포체나 폼 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 상기 다공성 고형 폼의 재질은 상기 (S3) 단계에서의 열처리로 인해 열분해될 수 있는 재질이면 유리하다. 상기 (S2) 단계에서 상기 다공성 고형 폼의 표면 및 기공내로 함침된 혼합물이 상기 다공성 고형 폼의 역(reverse) 구조를 이룰 수 있고, 이후 상기 (S3) 단계의 열처리로 상기 다공성 고형 폼을 열분해시켜 제거하여 리튬흡착용 다공성 폼을 제조할 수 있다.
상기 다공성 고형 폼은 상기 리튬양극활물질 및 상기 바인더와 화학반응을 하지 않으며 상기 (S3) 단계에서의 열처리로 인하여 열분해 될 수 있는 당업계에서 지지체로 사용하는 물질을 사용하면 무방하다. 비 한정적인 일 예로, 상기 다공성 고형 폼은 폴리우레탄(polyurethane) 및 폴리에스터(polyester)등의 고분자 지지체 일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 상기 다공성 고형 폼은 리튬을 회수할 때 리튬을 포함한 화합물과의 화학반응이 없으면 유리할 수 있음에 따라, 상기 다공성 고형 폼은 다수의 공극을 가지는 폴리우레탄 폼일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 무기 바인더는 황토, 시멘트, 석고 및 실리카(SiO2) 등의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 바인더일 수 있다. 상기 무기 바인더는 상기 (S2) 단계에서 상기 리튬양극활물질을 상기 다공성 폼을 포함하는 고형 지지체에 고정시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 상기 무기 바인더는 상기 리튬양극활물질 및 상기 다공성 고형 폼과 화학반응을 하지 않으며 당업계에서 통상적으로 사용하는 무기계 바인더일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 상기 바인더는 황토, 시멘트(cement), 석고 및 실리카(SiO2)등의 무기 바인더 일 수 있다. 상술한 무기 바인더는 상기 (S3) 단계의 열처리를 통해 제거되지 않아 상기 리튬흡착용 다공성 폼의 물리적 내구성을 높일 수 있어 유리하다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S1) 단계의 혼합물은 고분자계 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 무기 바인더의 물리적 특성에 따라 상기 리튬양극활물질이 상기 (S2) 단계에서 상기 다공성 폼의 표면 및 기공 내로 함침됨에도 불구하고 상기 리튬양극 활물질이 쉽게 탈착될 수 있다. 따라서, 상기 바인더는 상기 무기계 바인더에 더해 고분자계 바인더를 추가로 포함함으로써 상기 (S2) 단계에서의 함침이 원활하게 일어나며, 함침된 후에도 상기 리튬양극활물질의 탈착이 더 적을 수 있다.
상기 고분자계 바인더는 상기 리튬양극활물질 및 상기 다공성 고형 폼과 화학반응을 하지 않으며 당업계에서 통상적으로 사용하는 바인더일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 상기 고분자계 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 폴리아크릴릭에시드(poly(acrylic acid), 스티렌-부타디엔고무(styrene-butadiene rubber), 폴리비닐리덴플로라이드(poly vinylidene fluoride), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile), 폴리아미드이미드(polyamide imide), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxypropyl methylcellulose), 폴리우레탄(poly urethane) 및 이들의 혼합물의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자 바인더일 수 있으나 본 발명이 상술한 바인더의 화학종에 한정되지는 않는다.
일 구현예에 따르면, 상기 고분자 바인더는 수계 고분자 바인더일 수 있다. 상기 리튬양극활물질은 물 또는 극성 용매에 용해율이 높을 수 있어, 상기 (S1) 단계에서의 용매는 물 또는 극성 용매일 수 있다. 따라서, 상기 바인더가 수계 고분자 바인더일 때 상기 (S1) 단계에서의 용매에서의 용해율 또한 높을 수 있다.
상기 (S1) 단계의 리튬양극활물질 입자 및 바인더 입자는 각각 독립적으로 평균입경이 1 내지 500 μm일 수 있다. 상기 리튬양극활물질 입자 및 상기 무기 바인더 입자는 상기 다공성 고형 폼의 표면 및 기공 내로 함침되어야 함에 따라, 상기 리튬양극활물질 입자 및 상기 무기바인더 입자는 상술한 크기범위 내에서 상기 (S2) 단계의 수행이 유리할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S2) 단계의 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5 내지 50 중량부 포함될 수 있다. 본 발명의 리튬흡착용 다공성 폼의 리튬흡착율은 상기 리튬양극활물질의 함량에 따라 달라질 수 있으나, 상기 리튬 흡착용 다공성 폼은 물리적 충격에도 내구성을 지녀야 함에 따라, 상기 무기바인더가 상술한 범위 내로 혼합되어 상기 리튬흡착용 다공성 폼이 내구성을 유지하면서도 높은 리튬흡착율을 가질 수 있다. 상기 무기바인더의 함량은 상술한 범위 내에서 내구성 및 리튬흡착율간의 상관관계에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S2) 단계의 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5 내지 50 중량부 및 상기 고분자계 바인더가 1 내지 30 중량부 포함될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 (S2) 단계의 혼합물은 상기 무기 바인더와 함께 상술한 고분자계 바인더를 더 포함할 수 있음에 따라, 상기 고분자계 바인더가 상술한 범위로 혼합되어 상기 (S2) 단계의 함침을 원활하게 하며, 상기 (S3) 단계를 수행하기 전 상기 리튬양극활물질의 탈착을 방지할 수 있다. 상기 (S3) 단계의 열처리를 수행하며 상기 고분자계 바인더도 열분해되어 제거될 수 있음은 물론이다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S1) 단계의 용매는 극성 용매일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 리튬양극활물질이 극성 용매에 용해율이 높을 수 있음에 따라, 상기 (S3) 단계에서의 용매는 극성 용매일 경우 유리하다. 비 한정적인 일 예로, 상기 (S3) 단계의 용매는 물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S1) 단계에서의 혼합물은 상기 다공성 폼의 포면 및 기공 내로 함침되는 것임에 따라, 상기 (S2) 단계는 당업계에서 코팅에 사용하는 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 상기 (S2) 단계는 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating) 또는 전기분무(electrospray) 등의 방법일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 유리한 일 예로, 상기 (S2) 단계는 상기 다공성 고형 폼을 상기 혼합용액에 담지하여 코팅하는 딥 코팅(dip coating)일 수 있다. 딥 코팅은 공정비용이 저렴하고 상기 다공성 고형 폼 표면 전체 및 기공 내부에 상기 혼합물을 고르게 함침시킬 수 있어 유리하다. 더 유리하게는, 상기 다공성 고형 폼의 표면 및 기공 내부에 등각(conformal) 함침될 수 있는 코팅방법을 사용하면 좋다.
일 구현예에 따르면, 상기 다공성 고형 폼은 알칼리 용액으로 표면처리된 것일 수 있다. 상기 (S1) 단계의 혼합물은 상기 다공성 고형 폼에 함침될 수 있음에 따라, 상기 다공성 고형 폼의 표면 및 기공 내부는 상기 혼합물과의 젖음성(wettablilty)을 향상시키기 위하여 알칼리 용액으로 표면처리할 수 있다. 또한, 당업계에서 수계 혼합물의 젖음성을 향상시키기 위해 통상적으로 사용하는 타 전처리 방법을 사용할 수도 있음은 물론이다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S3) 단계에서의 열처리는 상기 리튬양극활물질의 활성을 증가시키고 상기 다공성 고형 폼 및 고분자계 바인더를 열분해하여 제거하는 공정일 수 있다. 상기 다공성 고형 폼 및 상기 고분자계 바인더는 유기화합물일 수 있음에 따라, 상기 열처리의 온도는 상기 다공성 고형 폼 및 상기 고분자계 바인더가 열분해되는 온도 이상이면 유리하다. 상기 (S3)의 열처리 수행 후, 상기 리튬흡착용 다공성 폼은 상기 다공성 고형 폼 및 상기 고분자계 바인더를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 (S3) 단계에서의 열처리 온도는 온도는 200℃이상, 300℃이상, 400℃이상 또는 500℃이상의 온도에서 수행될 수 있으며, 상한으로는 1200℃이하, 1100℃이하, 1000℃이하 또는 800℃이하의 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 200 내지 1200℃300 내지 1100℃400 내지 1000℃ 또는 500 내지 800℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도는 상기 다공성 고형 폼 및 상기 고분자계 바인더가 포함하는 화학종에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이 때, 상기 무기 바인더는 상기 (S3) 단계의 열처리로 인해 소성되어 물리적 내구성이 증가될 수 있음은 물론이다.
상기 (S3) 단계의 열처리는 상기 리튬양극활물질의 활성을 유지하면서 상술한 효과범위를 가지는 온도범위 내에서 온도가 적절히 선택될 수 있으며, 상기 (S3) 단계의 열처리의 수행 시간은 10분 내지 12시간에서 적절히 선택되어 상술한 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 리튬흡착용 다공성 폼을 제공하며, 상기 리튬 흡착용 다공성 폼은 상술한 리튬 흡착용 다공성 폼의 제조방법으로 제조된다. 본 발명의 리튬흡착용 다공성 폼이 함유하는 리튬양극활물질 및 무기바인더는 상술한 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에서 상술한 내용과 동일 내지 유사함에 따라 본 발명에 따른 리튬흡착용 다공성 폼은 상술한 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법에서 상술한 모든 내용을 포함한다.
일 구현예에 따르면, 상기 리튬흡착용 다공성 폼은 상술한 바와 같이 상기 고분자계 바인더 및 상기 다공성 고형 폼을 실질적으로 포함하지 않고, 상기 리튬양극활물질 및 상기 무기바인더를 함유하여 다공질을 가지는 것일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 리튬 흡착용 다공성 폼은 상기 열처리 온도에 따라 상기 고분자계 바인더 및 상기 다공성 고형 폼을 소량 포함할 수도 있음은 물론이다.
일 구현예에 따르면, 상기 리튬 흡착용 다공성 폼은 리튬이온 소스에 포함된 리튬이온을 흡착할 수 있다. 상기 리튬이온 소스는 염화리튬(LiCl), 황산리튬(Li2SO4), 인산리튬(Li3PO4), 수산화리튬(LiOH) 및 질산리튬(LiNO3)의 조합을 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 염을 포함하는 수용액일 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 실험예를 하기에 구체적으로 예시하여 설명한다. 다만, 후술하는 실시예 및 실험예는 일부를 예시하는 것일 뿐, 본 명세서에 기재된 기술이 이에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
리튬망간산화물(LiMn2O4, TOB)분말을 0.1 M의 염산(HCl)수용액에 12시간 동안 담지하여 산처리한 후 증류수로 3회 세척하고 120℃에서 2시간동안 건조하여 상기 리튬망간산화물 분말을 전처리하였다.
전처리된 리튬망간산화물 분말 167g, 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate; EVA) 9.7 g, 증류수 50 g, 폴리카르복실산 암모늄 염(3-carbamoylbicyclo(2,2,2)oct-5-ene-2-carboxylic acid, ammonium salt; 한국산노프코) 분산제 1.2 g 및 산화칼슘(CaO)을 포함하는 시멘트 10 g을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
150 mm x 100 mmㅇ x 50 mm로 절단한 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 상기 혼합용액에 10분간 담지한 후 상온에서 12시간 건조하였다.
상기 폴리우레탄 폼을 승온속도 5℃/분으로 500℃에서 1시간 열처리하여 상기 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리우레탄 폼을 탈지(burn out)하였다. 이후, 상기 탈지된 폼을 승온속도 10℃/분으로 800℃에서 2시간 소성하여 상기 폴리우레탄 폼 형태의 리튬흡착용 다공성 폼을 제조하였다.
(실시예 2)
리튬망간산화물(LiMn2O4, TOB)분말 167 g, 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate; EVA) 9.7 g, 증류수 50 g, 폴리카르복실산 암모늄 염(3-carbamoylbicyclo(2,2,2)oct-5-ene-2-carboxylic acid, ammonium salt; 한국산노프코) 분산제 1.2 g 및 산화칼슘(CaO)을 포함하는 시멘트 10 g을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
150 mm x 100 mmㅇ x 50 mm로 절단한 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 상기 혼합용액에 10분간 담지한 후 상온에서 12시간 건조하였다.
상기 폴리우레탄 폼을 승온속도 5℃/분으로 500℃에서 1시간 열처리하여 상기 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리우레탄 폼을 탈지(burn out)하였다.
이후, 상기 폴리우레탄이 탈지된 폼을 0.1 M의 염산(HCl)수용액에 12시간 동안 담지하여 산처리한 후 증류수로 3회 세척하고 120℃에서 2시간동안 건조하였다.
이후, 상기 탈지된 폼을 승온속도 10℃/분으로 800℃에서 2시간 소성하여 상기 폴리우레탄 폼 형태의 리튬흡착용 다공성 폼을 제조하였다.
(실험예 1)
실시예 1 및 실시예 2에 따른 리튬흡착용 다공성 폼을 0.5 M의 염화리튬(LiCl) 수용액에 침지시킨 후 상기 염화리튬 수용액이 포함하는 리튬 농도의 변화로부터 실시예 1 및 실시예 2에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 흡착능을 계산하였다. 실시예 1 및 실시예 2에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 리튬흡착능은 2.5 mg/g이었다.
(실험예 2)
실시예 1 및 실시예 2에 따른 리튬흡착용 다공성 폼을 0.5 Mpa/s의 속도로 압축하여 파괴되는 지점에서의 압축강도를 측정하였다. 실시예 1 및 실시예 2에 따른 리튬흡착용 다공성 폼의 압축강도는 1.5 Mpa였다.
이상과 같이 본 명세서에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 본 발명이 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 명세서에 기재된 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 명세서에 기재된 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (11)
- (S1) 리튬양극활물질 입자, 무기 바인더 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(S2) 상기 혼합물을 다공성 고형 폼(foam)의 표면 및 기공 내로 함침시키는 단계; 및
(S3) 상기 다공성 고형 폼을 열처리하는 단계; 를 포함하고,
상기 (S3) 단계의 열처리로 인하여 상기 다공성 고형 폼이 열분해되어 제거되어 상기 다공성 고형 폼을 포함하지 않는, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 리튬양극활물질은 리튬(Li); 및 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 금속; 을 포함하는 산화물인, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 바인더는 무기계 바인더인, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계의 혼합물은 고분자계 바인더를 더 포함하는, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계는 상기 다공성 고형 폼을 상기 혼합물에 담지하여 함침하는 것인, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 고형 폼은 알칼리 용액으로 표면처리된 것인, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 리튬양극활물질 입자 및 상기 무기바인더 입자는 각각 독립적으로 평균입경이 500 μm 이하인 것인, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5 내지 50 중량부 포함되는, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 (S1) 단계의 혼합물은 상기 리튬양극활물질 100 중량부에 대하여 상기 무기바인더가 5 내지 50 중량부 및 상기 고분자계 바인더가 1 내지 30 중량부 포함되는, 리튬흡착용 다공성 폼의 제조방법. - 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된, 리튬흡착용 다공성 폼.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230109934A KR102736862B1 (ko) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230109934A KR102736862B1 (ko) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102736862B1 true KR102736862B1 (ko) | 2024-12-04 |
Family
ID=93848614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230109934A Active KR102736862B1 (ko) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102736862B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57338B2 (ko) * | 1973-07-04 | 1982-01-06 | ||
| KR100480378B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-04-07 | 학교법인 영남학원 | 다공질 가스감지부를 가진 반도체식 가스센서의 제조방법 |
| CN102631897A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-08-15 | 西安蓝晓科技新材料股份有限公司 | 一种制备锂吸附剂树脂的方法 |
| JP5700338B2 (ja) | 2009-11-10 | 2015-04-15 | 公益財団法人北九州産業学術推進機構 | リチウム吸着剤の製造方法及びリチウム濃縮方法、リチウム濃縮装置 |
| WO2017092792A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster | Surface modified lithium-rich oxides |
-
2023
- 2023-08-22 KR KR1020230109934A patent/KR102736862B1/ko active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57338B2 (ko) * | 1973-07-04 | 1982-01-06 | ||
| KR100480378B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-04-07 | 학교법인 영남학원 | 다공질 가스감지부를 가진 반도체식 가스센서의 제조방법 |
| JP5700338B2 (ja) | 2009-11-10 | 2015-04-15 | 公益財団法人北九州産業学術推進機構 | リチウム吸着剤の製造方法及びリチウム濃縮方法、リチウム濃縮装置 |
| CN102631897A (zh) * | 2012-02-14 | 2012-08-15 | 西安蓝晓科技新材料股份有限公司 | 一种制备锂吸附剂树脂的方法 |
| WO2017092792A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster | Surface modified lithium-rich oxides |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Grace M. Nisola et al, Macroporous flexible polyvinyl alcohol lithium adsorbent foam composite ~ and cryo-desiccation, Chemical Engineering Journal 280, 536~548쪽, 2015.6.3.온라인 공개 * |
| Li-Wen Ma et al, Preparation, characterization and adsorptive properties of foam-type lithium adsorbent, Microporous and Mesoporous Materials 142, 1, 147~153쪽, 2010.11.26. 온라인 공개* * |
| Xin Xu et al, Lithium adsorption performance of a three-dimensional porous H2TiO3-type lithium ion-sieve in strong alkaline Bayer liquor, RSC Adv., 2017, 7, 18883~18891쪽, 2017.3.28.발행 * |
| Xiulei Li et al, Preparation and adsorption performance of multi-morphology H1.6Mn1.6O4 for lithium extraction, Chinese Journal of Chemical Engineering 34, 68~76쪽, 2020.9.15.온라인 공개 * |
| Yosep Han et al, Millimeter-sized spherical ion-sieve foams with hierarchical pore structure for recovery of lithium from seawater, Chemical Engineering Journal 210, 482~489쪽, 2012.9.20.온라인 공개 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | A long‐life manganese oxide cathode material for aqueous zinc batteries with a negatively charged porous host to promote the back‐deposition of dissolved Mn2+ | |
| US6631073B1 (en) | Electrode material and method for producing the same | |
| CN110085822B (zh) | 一种f-n-c复合材料及其制备方法和应用 | |
| Xue et al. | Preparation and evaluation of α-Al2O3 supported lithium ion sieve membranes for Li+ extraction | |
| CN113571703B (zh) | 一种钠离子电池碳基负极材料及其制备方法 | |
| CN103432897A (zh) | 富氮多孔碳脱硫剂及其制备方法 | |
| CN108172739B (zh) | 锂硫电池的附加自组装层的羧基化隔膜及制备方法 | |
| CN107359339A (zh) | 一种多孔碳负载磷化镍材料的锂硫电池正极材料的制备方法 | |
| CN108046368B (zh) | 一种开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料及其制备方法 | |
| CN111403712A (zh) | 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池 | |
| CN106902733A (zh) | 一种棉下脚料基载铁活性炭材料的制备方法 | |
| CN112086298A (zh) | 一种改性活性炭/四氧化三铁复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN112117417A (zh) | 一种电池隔膜及其制备方法、锂硫电池 | |
| KR102069492B1 (ko) | 저농도 암모니아의 농축을 위한 금속 첨착 활성탄의 제조 방법 | |
| CN105833835A (zh) | 一种载锰污泥活性炭材料及其制备方法 | |
| Hu et al. | Amorphization and disordering of metal–organic framework materials for rechargeable batteries by thermal treatment | |
| CN107739031B (zh) | 一种以菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法 | |
| KR102736862B1 (ko) | 리튬흡착용 다공성 폼 및 이의 제조방법 | |
| CN111403659A (zh) | 一种用于锂硫电池的超高比表面积碳气凝胶涂覆隔膜中间层及其制备方法以及一种锂硫电池 | |
| KR20170142661A (ko) | 리튬흡착제 및 그의 제조방법 | |
| KR100557824B1 (ko) | 우레탄 발포제를 이용한 이온 교환형 리튬-망간산화물흡착제 및 그의 제조 방법 | |
| WO2015109385A1 (en) | Carbon monolith, carbon monolith with metal impregnant and method of producing same | |
| KR102718923B1 (ko) | 리튬흡착 과립형 다공체 및 이의 제조방법 | |
| KR102737467B1 (ko) | 삼차원 구조의 리튬 흡착제 및 이의 제조방법 | |
| CN114988514A (zh) | 复合生物炭去除水体中青霉素钾的方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230822 |
|
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20230822 Comment text: Patent Application |
|
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20230824 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination |
|
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240508 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20241121 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20241127 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20241128 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |