본 발명은 리튬이차전지용 실리콘계 나노복합 음극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지에 관한 것으로, 메탄올계 용매 분위기에 위치한 두 개의 전극 사이에 실리콘계 와이어를 장착하고, 고전압 펄스방전을 통해 실리콘계 나노입자가 분산된 분산용액을 제조하는 제1단계와; 상기 용액의 실리콘계 나노입자와 이종재료를 복합화하여 실리콘계 나노복합체를 제조하는 제2단계;를 포함하여 이루어지는 리튬이차전지용 실리콘계 나노복합 음극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 상기 실리콘계 나노복합 음극 활물질을 리튬이차전지에 사용함으로서 고용량 특성의 실리콘계 나노입자를 둘러싸고 있는 이종재료에 의해 전자전도와 리튬이온전도를 향상시키고 충방전에 따른 활물질의 부피팽창을 완충함으로써 전지의 용량과 충방전 싸이클 특성이 향상된 리튬이차전지를 제공할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은, 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 복합체, 복합체 제조방법 및 복합체를 포함하는 이차전지용 전극에 있어서, 그래파이트를 산화하여 산화그래파이트를 형성하는 단계와; 상기 산화그래파이트를 분산 및 박리하여 산화그래핀을 형성하는 단계와; 양이온-파이 상호작용을 통해 상기 산화그래핀을 포함하는 산화그래핀 분산용액을 제조하는 단계와; 상기 산화그래핀 분산용액을 환원시켜 산화그래핀환원물 분산용액을 제조하는 단계와; 상기 산화그래핀환원물 분산용액을 수용성 폴리머 및 실리콘 금속입자와 혼합하여 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산용액을 제조하는 단계와; 상기 산화그래핀환원물-실리콘 금속입자 분산액을 건조하여 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 양이온-파이 상호작용을 통해 형성되는 저결함-고순도 산화그래핀 분산용액을 이용하여 산화그래핀환원물을 형성하고, 이를 실리콘 금속입자와 분산하기 위한 수용성 폴리머에 접목시킨 후 건조하여 코어-쉘 구조의 복합체 분말을 얻을 수 있으며 이를 이차전지용 전극에 적용 가능하다.

급속 충전 가능한 리튬 이차 전지가 개시된다. 본 발명은 집전체; 상기 집전체 상에 형성되며, 음극 활물질 입자. 도전재 입자 및 바인더를 포함하는 음극재층; 및 상기 음극재층 표면에 형성되며, 리튬에 대하여 비활성인 절연성 입자이고 상기 음극재층을 부분적으로 차폐하는 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극을 제공한다. 본 발명에 따르면, 높은 충전 속도 및 수명 저하가 없는 리튬 이차 전지용 음극을 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 2차 전지용 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 금속 폼 및 탄소나노튜브를 포함하며, 상기 탄소나노튜브가 금속 폼의 표면으로부터 성장된 것인 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 탄소나노튜브 내에 황을 삽입한 리튬-황 2차 전지용 3차원 전극 구조체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 복합 음극재 제조장치는 마이크로파가 조사되는 가열챔버 내부를 통과하는 유전체관을 따라 음극재용 혼합재료 분말이 연속 이동하는 과정에서 급속가열되는 구조를 제공함으로써 음극재용 혼합재료 분말에 대한 연속적인 대량 제조가 가능해지고, 마이크로파 입사파와 반사판에 의한 마이크로파 반사파가 동시 작용하는 구조를 제공함으로써 대량의 음극재용 혼합재료 분말을 균일하게 급속 가열할 수 있게 되고, 이에 따라 복합 음극재의 제조품질 향상과 제조 신뢰도 향상이 도모될 수 있는 기술적 특징을 갖는다.