Cu 전극의 부동태 피막 및 에너지저장 디바이스

전문가 제언

○ 리튬이온 전지에서 안전성, 전력 용량, 자가방전 속도 및 싸이클 특성 등은 탄소 부극(anode)에서 생성되는 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 막의 안정한 형성에 크게 영향을 받는다. 초기 충전과정에서 생성된 SEI 막은 지속적인 전지의 분해반응을 억제하므로 전지의 안정한 충/방전을 가능하게 된다.

○ SEI 형성 메커니즘 및 구조에 대해서는 다양한 이론들이 있으나, 대체적으로 SEI 막은 사용된 전해질의 용매에 따라 다르며, 생성된 막이 조밀하면 전압강하(IR drop)는 낮아진다. 용매분해에 의해 비가역적으로 생성된 부동태 피막의 가장 큰 장점으로는 두 번째 충전 과정부터 Li+과 용매의 공동삽입(co-intercalation)을 막아주는 현상으로 있다.

○ 본 발명의 부극 구조에서는 Cu의 전도성 입체적 미세구조물이 리튬이온을 함유하는 인터컬레이트 호스트 물질의 역할을 수행한다. 또한 전도성 미세구조물 위에 형성된 부동태 피막(passivation film)은 SEI의 생성에 도움을 줄 수 있으며 전지의 싸이클 특성과 저장용량을 증가시키는 효과를 내는 새로운 형태의 리튬 이온 전지를 제공할 수 있다.

○ 기존 리튬이온 전지의 부극 활물질을 대체하는 본 발명의 부극 구조는 Cu박판에 도금공정 등을 통해 입체적인 미세구조물 및 부동태 피막 을 롤-투-롤(roll-to-roll) 제조방식으로 생산이 가능하여 제조 생산성을 향상시킬 수도 있다. 본 발명의 핵심내용인 전도성 미세돌기 구조의 형성은 도금과 유사한 전주공법(electroforming)으로 대체할 수 있다.

○ 국내기업의 리튬이온전지 산업에서 생산기술 수준은 일본과 동등하나 소재, 부품 기술 특히 부극재료에서는 아직도 일본에 비해 취약한 상황이다. 기존 탄소계보다 고용량, 고기능을 갖춘 차세대 부극재로 Si계와 티타늄계 등의 연구가 활발하게 있으나, 향후의 차세대 대용량의 에너지 저장 디바이스의 개발 측면에서 새로운 형태의 리튬 이온전지의 부극구조에 대한 연구 역시 적극적으로 추진할 필요성을 갖게 된다.

저자

APPLIED MATERIALS, INC.

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

WO20110008539

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~63

분석자

나*록

분석물

• Cu 전극의 부동태 피막 및 에너지저장 디바이스.pdf [432,765 byte]

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