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KR101497824B1 - 리튬 이차 전지용 애노드, 이의 형성 방법 및 리튬 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차 전지용 애노드, 이의 형성 방법 및 리튬 이차 전지 Download PDF

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KR101497824B1
KR101497824B1 KR1020130098393A KR20130098393A KR101497824B1 KR 101497824 B1 KR101497824 B1 KR 101497824B1 KR 1020130098393 A KR1020130098393 A KR 1020130098393A KR 20130098393 A KR20130098393 A KR 20130098393A KR 101497824 B1 KR101497824 B1 KR 101497824B1
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

리튬 이차 전지용 애노드는 실리콘 나노 분말, 탄소계 도전 물질 및 바인더로 이루어진 활물질체 및 상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함한다. 상기 크롬층은 전기전도성을 높이고 전류 밀도를 증대시킬 수 있다. 상기 크롬층은 상기 활물질체 및 전해액 간의 직접적인 콘택을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 크롬층을 포함하는 애노드가 리튬 이차 전지에 적용될 경우, 상기 리튬 이차 전지는 안정적인 사이클 특성을 가질 수 있다.

Description

리튬 이차 전지용 애노드, 이의 형성 방법 및 리튬 이차 전지{ELECTRODE FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF FORMING THE SAME AND LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리튬 이차 전지용 애노드, 상기 리튬 이차 전지용 애노드의 형성 방법 및 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전 및 방전이 가능한 이차 전지를 이루는 리튬 이차 전지용 애노드, 상기 애노드의 형성 방법 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지(Lithium secondary battery)는 전지 내에서 리튬 이온의 삽입 및 탈리에 의하여 충전과 방전이 이루어지는 이차 전지의 일종으로, 충전 시에는 양극(cathode)에서 음극(anode) 쪽으로 리튬 이온이 이동하여 음극의 활물질에 삽입되며, 반대로 방전 시에는 음극에 삽입된 리튬 이온이 양극 쪽으로 이동하여 양극의 활물질에 삽입된다. 이러한 리튬 이차 전지는 에너지 밀도가 높고, 기전력이 크며, 고용량을 발휘할 수 있는 장점을 가지고 있어, 휴대전화, 노트북 등의 전원으로 많이 이용된다.
상기 리튬 이차 전지는 통상 음극, 양극, 분리판 및 전해질로 구성된다. 음극과 양극은 상기와 같이 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 음극 활물질 및 양극 활물질을 포함한다. 분리판(separator)은 양극과 음극 사이에서 물리적인 전지 접촉을 방지한다. 대신 분리판을 통한 이온의 이동은 자유롭다. 전해액은 양극과 음극 사이에서 이온이 자유롭게 이동할 수 있는 통로 역할을 한다.
한편, 상기 음극을 구성하기 위한 탄소가 이용될 수 있다. 상기 탄소재료는 리튬의 층간 삽입/탈리 시에 부피 변화가 적고, 가역성이 뛰어나며, 가격이 상대적으로 저렴하여 리튬이온전지의 음극재료로 널리 사용되고 있다. 이러한 음극재료로 사용되는 탄소 재료는 그라파이트(graphite), 코크(coke), 파이버(fiber), 피치(pitch), 및 메조(meso) 탄소 등이 있다. 그러나, 상기 그라파이트는 단위질량당 충전용량에 이론적 한계(372 mAh g-1)가 있다. 따라서, 리튬이온전지의 에너지 밀도, 가역 용량 및 초기 충전효율과 같은 동작 특성을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 음극 재료의 개발이 요구되고 있었다.
최근 상기한 문제점을 해결하기 위한 시도로 실리콘을 이용한 전극개발이 주목을 받고 있다. 실리콘은 그라파이트 전극 또는 다른 다양한 산화물, 질화물 재료 전극의 충전용량(charge capacity)보다 10배 이상 높은 이론적 단위질량당 충전용량(약 4,200 mAh g-1)을 가지기 때문에 리튬이온전지 분야에서 많은 관심을 가지고 있는 소재이다.
상기 실리콘을 음극 소재로 사용된 리튬 이차 전지의 충방전시, 리튬 이온이 실리콘과 반응하여 새로운 화합물을 만들어내는 alloying 반응을 하며, 역 방향으로는 반응이 발생하는 de-alloying 반응을 한다. 이는, 기존 음극 소재로 사용되는 탄소 계열의 애노드를 포함하는 리튬 이차 전지의 경우 상기 애노드의 층간 구조 사이에 리튬 이온의 삽입 탈리 반응과 다르다. 하지만 이러한 실리콘의 반응 때문에 실리콘 음극 소재는 리튬이온과의 반응 전후에 400% 이상의 큰 부피변화가 발생하여 실제 음극재료로의 적용에는 많은 제약이 따르게 된다. 즉, 상기 실리콘으로 이루어진 애노드의 부피가 크게 팽창하게 되면 격자 사이에 강한 기계적인 힘이 가해지게 되고 이는 결정격자 사이의 결합 또는 구조를 파괴할 수 있으며, 이는 결론적으로 리튬이온전지의 안정성 및 용량을 저하시키게 된다.
상기 실리콘 애노드의 문제점인 큰 부피 변화율을 줄여주기 위하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 그 중 하나가 실리콘 모노옥사이드 (SiOx)를 이용하는 것이다. 실리콘 모노옥사이드는 실리콘에 산소기가 붙어있는 형태이며 리튬과 반응시 리튬과 실리콘 사이의 주반응 외에도 기타 산화물이 생성되는 반응이 생겨난다. 이러한 부수적인 생성물들이 실리콘의 부피팽창을 완화시키는 역할을 함으로써 향상된 성능을 나타내고 있다.
한편, 실리콘 소재의 낮은 전기전도성을 보완하기 위하여 실리콘 모노 옥사이드를 탄소소재로 합성하여 전지 수명 향상을 이루는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 실리콘 원자에 결합된 상기 산소기 및 탄소 소재의 합성으로 인해 리튬 이차 전지의 충전 용량이 감소하게 되는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 개선된 용량 및 수명을 갖는 리튬 이차 전지용 애노드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 리튬 이차 전지용 애노드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용량 및 수명을 갖는 리튬 이차 전지용 애노드를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드는 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체 및 상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함한다. 여기서,상기 실리콘 산화물 분말은 실리콘 모노 옥사이드(silicon mono-oxide)로 이루어질 수 있다. 또한 상기 바인더는 polyvinylidene fluoride(PVDF)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 활물질체는 실리콘 산화물 박막 및 상기 실리콘 산화물 박막 상에 형성된 그라파이트 박막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드의 형성 방법에 있어서, 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체를 형성한다. 이후, 상기 활물질체의 표면에 크롬층을 형성한다. 여기서, 상기 크롬층은 이온빔 스퍼터링 공정을 통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 활물질체는, 상기 실리콘 산화물 분말 및 상기 그라파이트를 혼합하여 복합체를 형성하고, 상기 복합체에 바인더를 추가함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 상기 양극과 마주보도록 배치되며, 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 음극 활물질체 및 상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함하는 음극 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되며 전해질층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 애노드는 활물질체의 표면을 커버링하는 크롬층을 구비한다. 여기서, 상기 크롬층은 상대적으로 높은 전기 전도도 및 전류 밀도를 갖는다. 따라서, 상기 크롬층을 갖는 리튬 이차 전지용 애노드가 리튬 이차 전지에 적용될 경우, 상기 리튬 이차 전지는 개선된 충전 용량을 가질 수 있다.
또한, 상기 크롬층은 부식을 억제할 수 기계적인 특성을 가지므로, 애노드 내의 활물질체 및 전해질과의 직접적인 접촉을 억제함으로써 전해질의 분해 및 반응을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 리튬층을 포함하는 애노드가 리튬 이차 전지에 적용될 경우, 상기 리튬 이차 전지는 안정적인 사이클 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드를 설명하기 위한 EPMA로 측정한 이미지들이다.
도 2는 도1의 리튬 이차 전지용 애노드에 대한 전자 현미경 사진이다.
도 3은 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 충전 용량에 관한 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 충전용량에 관하여 전류 밀도 변화시 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 임퍼던스에 관한 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
리튬 이차 전지용 애노드
본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드는 활물질체 및 크롬층을 포함한다.
상기 활물질체는 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진다.
상기 실리콘 산화물 분말은 예를 들면 실리콘 모노 옥사이드(silicon mono-oxide)로 이루어질 수 있다. 상기 활물질체가 실리콘 모노 옥사이드를 포함할 경우, 상기 실리콘 및 리튬이 반응할 경우 발생하는 생성물들이 실리콘의 부피팽창을 완화시키는 역할을 함으로써 개선된 축방전 성능을 가질 수 있다.
상기 그라파이트는 결정질 구조를 갖는다. 예를 들면 상기 그라파이트는 육방정계(hexagonal) 결정 구조를 가진다. 상기 그라파이가 상기 활물질체에 포함됨에 따라 상기 리튬 이차 전지용 애노드의 수명이 연장될 수 있으며, 또한 상기 활물질체의 전기전도도를 개선할 수 있다.
상기 바인더는 상기 실리콘 산화물 분말 및 그라파이트를 상호 연결한다. 상기 바인더의 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF)를 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 활물질체는 실리콘 산화물로 이루어진 실리콘 산화물 박막 및 상기 실리콘 산화물 박막 상에 형성된 그라파이트 박막으로 이루어진 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 크롬층은 상기 활물질체의 표면을 커버한다. 상기 크롬층은 상대적으로 우수한 전기 전도도 및 전기 전도도를 갖는다. 따라서, 상기 크롬층을 포함하는 리튬 이차 전지용 애노드는 감소된 임피던스를 가질 수 있다.
나아가, 상기 크롬층을 포함하는 애노드 및 전해질을 포함하는 이차 전지에 적용할 경우 상기 크롬층은 상기 활물질체 및 전해질 간의 접촉을 억제함으로서 상기 전해질의 분해 및 반응이 억제될 수 있다. 따라서, 상기 크롬층을 포함하는 애노드가 리튬 이차 전지에 적용될 경우, 상기 리튬 이차 전지는 안정적인 사이클 특성을 가질 수 있다.
리튬 이차 전지용 애노드의 형성 방법
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드의 형성 방법에 있어서, 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체를 형성한다. 상기 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더는 예를 들면 4.5:4.5:1의 중량비로 조절될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 분말은 실리콘 나노 옥사이드를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 실리콘 모노 옥사이드에 그라파이트를 1:1 질량비롤 혼합한다. 여기서, 상기 혼합 공정은 예를 들면 볼밀 공정을 포함할 수 있다. 상기 볼밀 공정은 1,200rpm 회전 속도로 30분간 진행되어 복합체를 형성할 수 있다. 이어서, 상기 복합체 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF)와 같은 바인더를 용매로 혼합하여 슬러리를 형성한다. 이후, 상기 슬러리를 구리 호일 위에 캐스팅한 후, 상기 캐스팅된 물질을 진공 오븐 내에 건조하여 활물질체를 형성한다. 여기서, 상기 활물질체에 포함된 상기 실리콘 산화물 분말, 탄소계 도전 물질 및 바인더는 각각 4.5 : 4.5 : 1의 질량비로 조절할 수 있다.
이어서, 상기 활물질체의 표면에 크롬층을 코팅한다. 여기서, 상기 크롬층은 이온빔 스퍼터링(Ion Beam Sputtering) 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 이온빔 스퍼터링 공정에 있어서, 진공으로 유지되는 챔버 내에서, 독립적으로 제어가능한 에너지 및 플럭스 밀도를 갖는 이옴빔을 크롬으로 이루어진 타겟을 향하여 경사지게 입사시켜, 상기 타겟의 표면으로부터 크롬 이온을 방출시킨다. 상기 방출된 크롬 이온이 활물질체의 표면에 응착하게 된다. 따라서, 이온빔 스퍼터링 공정을 통하여 상기 크롬층의 두께를 용이하게 조절할 수 있다.
리튬 이차 전지
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 전해질층을 포함한다.
상기 양극은 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 양극 활물질을 포함한다. 이러한 양극 활물질은 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, LiCrO2, LiMn2O4 등과 같은 전지반응에 사용되는 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물(lithiated cathode)이 될 수 있다. 또한 양극부에 포함되는 양극 활물질은 환경 친화적이고, 코발트(Co)와 같은 희귀 금속을 사용하지 않고, 대신에 매장량이 풍부한 철을 함유하여 원료의 가격도 매우 저렴하고, 전지 용량에도 크게 기여하는 장점이 있는 리튬 철인산화물(Lithium Iron Phosphate, LiFePO4)이 될 수 있다.
상기 음극은 상기 양극과 마주보도록 배치된다. 상기 음극은 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체 및 상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함한다.
상기 활물질체는 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진다. 상기 실리콘 산화물 분말은 예를 들면 실리콘 모노 옥사이드(silicon mono-oxide)로 이루어질 수 있다. 상기 활물질체가 실리콘 모노 옥사이드를 포함할 경우, 상기 실리콘 모노 옥사이드 및 리튬이 반응할 경우 발생하는 생성물들이 실리콘의 부피팽창을 완화시키는 역할을 함으로써 개선된 축방전 성능을 가질 수 있다.
상기 그라파이트는 결정질 구조를 갖는다. 예를 들면 상기 그라파이트는 육방정계(hexagonal) 결정 구조를 가진다. 상기 그라파이가 상기 활물질체에 포함됨에 따라 상기 리튬 이차 전지용 애노드의 수명이 연장될 수 있으며, 또한 상기 활물질체의 전기전도도를 개선할 수 있다.
상기 바인더는 상기 실리콘 산화물 분말 및 그라파이트를 상호 연결한다. 상기 바인더의 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF)를 들 수 있다.
상기 크롬층은 상기 활물질체의 표면을 커버링한다. 상기 크롬층은 상대적으로 우수한 전기전도도 및 전류 밀도를 가질 수 있다.
나아가, 상기 크롬층을 포함하는 애노드 및 전해질을 포함하는 이차 전지에 적용할 경우 상기 크롬층은 상기 활물질체 및 전해질 간의 접촉을 억제함으로서 상기 전해질의 분해 및 반응이 억제될 수 있다. 따라서, 상기 크롬층을 포함하는 애노드가 리튬 이차 전지에 적용될 경우, 상기 리튬 이차 전지는 안정적인 사이클 특성을 가질 수 있다.
상기 전해질층은 상기 양극 및 음극 사이에 개재된다. 상기 전해질층은 전해액을 포함한다. 상기 전해액의 예로는 비수성 유기 용매가 될 수 있으며, 여기에 리튬염이 포함될 수 있다. 상기 비수성 유기 용매는 환상 또는 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르 등이 단독 또는 2종 이상이 혼합되어 있는 것을 이용할 수 있다.
리튬 이차전지용 애노드의 평가
실리콘 모노 옥사이드에 그라파이트를 1200rpm으로 30분간 볼밀 공정을 수행하여 같은 질량비율로 혼합시켜 복합체를 형성하였다. 상기 복합체를 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 9대 1의 질량비로 활물질체를 형성하였다. 상기 활물질체를 대상으로 이온빔 스퍼터링 공정을 통하여 상기 활물질체 상에 크롬층을 형성하여 리튬 이차 전지용 애노드를 제조하였다. 또한, 상기 리튬 이차 전지용 전극을 음극으로, 리튬 코발트 옥사이드(LiCoO2) 물질을 음극으로, 폴리프로필렌 물질을 분리판으로, LiPF6이 포함되고 EC 및 EMC가 1:1의 비율로 혼합된 전해액으로 코인셀을 제작하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 애노드를 설명하기 위한 EPMA로 측정한 이미지들이다.
도 1을 참조하면, 그라파이트가 합성된 실리콘 모노옥사이드층의 상부 표면에 크롬층이 균일하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
도 2는 도1의 리튬 이차 전지용 애노드에 대한 전자 현미경 사진이다.
도 2를 참조하면, 실리콘 모노옥사이드층 위에 탄소 소재인 그라파이트층이 형성되고, 상기 그라파이트층 상에 크롬층이 형성되어 있다. 상기 크롬층은 약 40nm의 두께로 균일하게 형성되어 있다.
도 3은 도1의 리튬 이차 전지용 애노드에 대한 전자 현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, 실리콘 모노옥사이드 표면에 결정질 구조를 갖는 그라파이트가 코팅되어 그라파이트 박막을 이루며 상기 그라파이트 박막 상에 크롬층이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
도 3은 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 충전 용량에 관한 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 전기화학 분석을 통해 사이클 특성을 나타낸 것으로 총 100 사이클 동안의 특성을 비교하였다. 이때, 전류 속도는 0.1 C-rate로 조절되었다.
본 발명과 같이 크롬층이 형성된 음극이 그렇지 않은 애노드에 비하여 충전 용량이 전반적으로 높은 것을 알 수 있다. 특히, 100 사이클까지의 충전 용량 유지율과 관련하여, 크롬층이 형성된 음극이 75%의 유지율을 갖는 반면에, 크롬층이 형성되지 않는 활물질체로 이루어진 음극은 69%로 나타내여, 크롬층이 형성된 음극을 포함하는 리튬 이차 전기가 개선된 싸이클 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
도 4는 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 충전용량에 관하여 전류 밀도 변화시 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 0.1 C-rate 외의 속도에 대한 용량 변화를 알기 위해서 5 사이클 마다 전류 속도를 변화시켜 주면서 용량 측정이 측정되었다. 즉, 0.1 C-rate 외에도 0.2 C-rate, 0.5 C-rate, 1.0 C-rate의 속도로 5 사이클 마다 전류 속도를 변경하는 측정 조건에서 크롬층이 코팅된 애노드가 크롬층이 코팅되지 않은 애노드보다 우수한 충전 용량을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 이는 크롬층이 상대적으로 높은 전기 전도도를 갖기 때문이다.
도 5는 크롬층을 이용하여 활물질체를 코팅하기 전의 애노드 및 크롬층을 코팅한 후의 애노드의 임퍼던스에 관한 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
1 사이클, 5 사이클, 10 사이클이 진행된 후의 크롬층이 코팅된 애노드과 크롬층이 코팅되지 애노드의 임피던스 분석 값을 비교해본 결과 크롬층이 코팅된 애노드가 상대적으로 낮은 임피던스(전기 저항)를 가짐을 확인할 수 있다. 상기 크롬층이 코팅된 애노드가 보다 안정적인 반응을 진행하고 있다고 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체; 및
    상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함하는 리튬 이차 전지용 애노드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 산화물 분말은 실리콘 모노 옥사이드(silicon mono-oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 애노드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 polyvinylidene fluoride(PVDF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 애노드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 활물질체는 실리콘 산화물 박막 및 상기 실리콘 산화물 박막 상에 형성된 그라파이트 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 애노드.
  5. 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 활물질체를 형성하는 단계;
    상기 활물질체의 표면에 크롬층을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 애노드의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 크롬층을 코팅하는 단계는 이온빔 스퍼터링 공정을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 애노드의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 활물질체를 형성하는 단계는
    상기 실리콘 산화물 분말 및 상기 그라파이트를 혼합하여 복합체를 형성하는 단계; 및
    상기 복합체에 바인더를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 애노드의 제조 방법.
  8. 양극 활물질을 포함하는 양극;
    상기 양극과 마주보도록 배치되며, 실리콘 산화물 분말, 그라파이트 및 바인더로 이루어진 음극 활물질체 및 상기 활물질체의 표면을 커버하는 크롬층을 포함하는 음극; 및
    상기 양극 및 음극 사이에 개재되며 전해질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
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