일반기술

리튬 이차 전지용 음극 박막 및 그의 제조 방법

* 구성 및 원리 본 기술은 집전체와 그 상부에 형성된 음극 활물질층이 있는리튬 이차 전지용 음극 박막을 제조하는 기술이다.음극 활물질층은 금속(M)층과 실리콘(Si)층이 교호적으로 적층된 다층 박막 또는 실리콘-금속층(Si-M)과 금속(M)층이 교호적으로 적층된 다층박막을 포함한다. 여기서 금속(M)은 리튬과 반응하지 않으면서 실리콘과 반응하는 원소로 이루어진다. 본 기술의 음극 박막은 충방전 과정에서 발생하는 실리콘의 부피팽창 및 수축을 억제하여 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있다. * 기술적 배경 음극 활물질들은 리튬에 대해 낮은 전압 구간에서의 용량특성이 우수하지만, 충방전 과정에서 리튬의 삽입과 탈리에 따라 발생하는 활물질의 부피 변화가 박막 내부 및 계면에서 응력을 발생시킴으로써 음극 박막의 구조를 퇴화시켜 사이클 특성을 저해하여 충방전용량이 감소하고 특히 고체 전해질을 사용하는 박막 전지의 경우, 전극과 집전체간의 계면에서의 접착력이 현저하게 저하됨으로써 전지 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서 기존의 리튬 금속을 대체할 수 있는 음극재료로서 첫 번째 충방전 사이클에서 리튬의 삽입 탈리되는 과정에서 비가역반응으로 인한 용량감소가 없고 사이클 특성이 우수한 음극 활물질을 개발하는 것이 선결 과제이다.* 독창성 및 중요성 본 기술은 전극과 전해질 계면의 화학적 안정성 및 기계적 안정성이 크게 개선되어 수명 특성이 향상된 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다는 점에서 기술적 독창성과 중요성이 있다고 할 수 있다.* 적용제품 및 시장 본 기술은 리튬 이차 전지에 적용될 것이며, 현재 리튬 이차 전지의 시장은 광범위하게 넓다. 각종 휴대용 전자제품에는 리튬 이차전지가 사용되고 있으며 특히 박막형 전지는 시장에서 각광을 받고 있다. 본 기술은 이러한 점에서 시장과 적용분야가 넓다고 할 수 있다. * 특징 및 장점 본 기술은 다음과 같은 특징 및 장점이 있다고 할 수 있다. 첫째, 충방전 과정에서 발생하는 실리콘의 부피 팽창 및 수축을 억제하여 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 둘째, 이 박막 음극을 채용하면 전극과 전해질 계면의 화학적 안정성 및 기계적 안정성을 크게 개선되어 수명 특성이 향상된 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다.