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삭제 청구항 35 삭제 청구항 36 삭제 청구항 37 삭제 발명의 설명 기술분야 [0001] 본 발명은 US NSF SBIR-STTR 프로그램에 의해 지원되는 프로젝트의 연구 결과를 근거로 한다. [0002] 발명의 분야 [0003] 본발명은일반적으로전기화학전지전극용결합제및전도성첨가제분야에관한것이며,보다특히리튬금 속 배터리, 리튬-이온 배터리 또는 슈퍼커패시터(supercapacitor)의 전극용 전도성 결합제 및 첨가제에 관한 것 이다. 전도성 첨가제로도 작용하는 본 발명의 결합제는 전도성 그래핀(graphene) 시트들 또는 그래핀 중합체들 로구성된다. 본발명은또한액체매질중에용해되거나분산되어있는그래핀중합체를함유하는전도성결 합제 전구체 용액, 현탁액 또는 페이스트를 제공한다. 배경기술 [0004] 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 리튬-이온 배터리의 애노드 및 캐소드용 또 는리튬금속배터리의캐소드용으로가장흔히사용되는결합제물질이다. 그러나,상기물질둘다전기전도 성 또는 열전도성이 아니다. 추가로, 이들은 전기활성 물질이 아니다. 즉, 이들은 상기 애노드 또는 캐소드에 서 결합제로서 사용되는 경우 리튬을 저장할 수 없다. 이들 특징은 일부 바람직하지 않은 결과를 야기한다: [0005] (1) Li-이온 배터리에서의 전기화학 반응은 발열성이므로, 상기 배터리는 충전 및 방전 주기 둘 다에서 열을 생 성시킨다. 추가로, 현저한 발열성 열 생성은 단락, 과충전, 과방전 및 고온에서의 작동과 같은 남용 조건하에 상기 Li-이온 배터리에서 발생한다. 상기 발열적 열 생성은 상기 전극 중의 PVDF와 "리튬으로 처리된 (lithiated)" 탄소와의 반응, 전해질과 캐소드 물질의 분해로 인해 방출된 산소와의 반응 및 전극 패시베이션 층의 분해를 포함하는 작용들의 조합에 기인한다. 상기 Li-이온 배터리에서의 낮은 열 손실률은 상기 배터리의 성능을 악화시킬 수 있으며, "열 방출"로서 공지된 고온에서의 연소성 기체 방출을 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 결합제와 전기전도성 첨가제 둘 다 열전도성인 것이 또한 결정적으로 중요하다. [0006] (2) 리튬-이온 또는 리튬 금속 전지에서 모든 캐소드 활성 물질들의 극도로 불량한 전기전도도로 인해, 전도성 첨가제(예: 카본 블랙, 미세 흑연 입자, 팽창된 흑연 입자 또는 이들의 배합물)는 전형적으로 5 내지 20%(때로 는 최대 50%)의 양으로 상기 전극에 첨가되어야 한다. 상기 결합제 및 전도성 첨가제 둘 다는 전기화학적으로 활성(전기활성) 물질이 아니다. 상기 비전기활성 물질의 사용은, 전기활성 물질의 상대 비율이 감소됨을 의미 한다. 예를 들면, 캐소드 중에 10중량%의 PVDF 및 10%의 카본 블랙의 혼입은 캐소드 활성 물질(예: 리튬 코발 트 옥사이드)의 최대량이 단지 80%이면서 총 리튬 이온 저장 용량을 효과적으로 감소시킴을 의미한다. 보다 흔 히 사용되는 캐소드 활성 물질의 비 용량(specific capacity)이 이미 매우 낮으므로(140 내지 170 mAh/g), 상 당량의 비활성 물질이 상기 활성 물질의 농도를 희석시키는데 사용되는 경우 상기 문제는 추가로 가중된다. [0007] 명백하게는, 열 및 전자 둘 다에 전도성인 결합제 물질이 긴급하게 요구된다. 이러한 열전도성 결합제는 상기 Li-이온 배터리의 전기화학적 작동으로부터 생성된 열을 소실시킬 수 있을 것이며, 이로써 상기 배터리의 신뢰 성은 증가하고 상기 배터리는 열 방출 및 파열을 겪을 가능성이 감소한다. 상기 결합제가 또한 전기전도성인 등록특허 10-1542041 -5-PDF Image | WO2009061685
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WO2009061685Original File Name Searched:
KR101542041B1.pdfDIY PDF Search: Google It | Yahoo | Bing
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