CARBON-BOUND LITHIUM ION CONDUCTOR-CARBON COMPOSITE CATHODE MATERIAL HAVING CARBON FIBER STRUCTURE AND FABRICATION METHOD THEREFOR

• Main Authors: HE WANFANG, WANG WEITAO, YANG JIE
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 03.01.2024
• Subjects: APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBONFILAMENTS; BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS,THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; ELECTRICITY; NATURAL OR ARTIFICIAL THREADS OR FIBRES; PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSIONOF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY; SPINNING; TEXTILES

본 발명은 탄소 섬유 구조를 가진 탄소 결합 리튬 이온 도체-탄소 복합 캐소드 재료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 방법으로 제조된 재료 과립 내부는 리튬 이온 도체 소결정체 및 탄소 캐소드 활성 재료 소립자가 탄소 섬유 결합을 거쳐 형성한 것이므로, 재료의 충방전 전류 밀도가 제고되었다. 탄소 섬유는 높은 항장력 및 섬유 유연성을 가지고, 재료의 충방전 과정에서 발생하는 부피 변화, 분쇄 밀 결집을 일정 정도 완충하거나 지연시키고, 결합된 탄소 미립자가 장기 순환 충방전 조건에서 박리되어 다층 흑연이 되는 것을 효과적으로 더 방지할 수 있고, 이에 따라 전극의 순환 안정성을 제고하였고, 재료의 용량 성능을 제고하였고, 비교적 큰 용량을 가진다. 본 재료의 생산 프로세스 공정은 짧고, 비용이 적게 들고, 제조된 혼합 과립에 대해 고온 처리 시, 고분자 재료가 탄소 섬유 구조를 가진 3차원 탄소 섬유 메쉬가 되도록 탄화되고, 리튬 이온 도체 및 탄화 소립자를 동일 과립에 결합하여, 재료 생산의 진일보한 완성을 달성한다. The present invention relates to a carbon-bound lithium-ion conductor-carbon composite cathode material having a carbon fiber structure and a fabrication method therefor; the interiors of material particles fabricated by using the present method are formed by micro-particles of a lithium-ion conductor crystal and carbon cathode active material undergoing carbon fiber binding, which improves the charging/discharging current density of the material. Carbon fiber has very high tensile strength and fiber flexibility, which buffers to a certain extent volume change, pulverization, and agglomeration which occur in the charging/discharging process, and further effectively prevents bound carbon micro-particles from being peeled into multiple layers of graphite under the conditions of cyclic charging/discharging for a long period, thereby improving the cyclic stability of an electrode, improving the rate performance of the material, and leading to high capacity. The production process of the present material is short and low-cost; when the fabricated mixed particles undergo high temperature processing, a polymer material is carbonized into a three-dimensional carbon fiber net having a carbon fiber structure, which binds lithium-ion conductors and carbon micro-particles in the same particles and completes a step of material production.