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KR102376634B1 - 이차전지의 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법 - Google Patents

이차전지의 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법 Download PDF

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KR102376634B1
KR102376634B1 KR1020210038883A KR20210038883A KR102376634B1 KR 102376634 B1 KR102376634 B1 KR 102376634B1 KR 1020210038883 A KR1020210038883 A KR 1020210038883A KR 20210038883 A KR20210038883 A KR 20210038883A KR 102376634 B1 KR102376634 B1 KR 102376634B1
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lithium
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chamber
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김동진
이석헌
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(주)마루엘앤씨
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Abstract

본 발명은 이차전지에 사용하는 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법에 관한 것으로써, 리튬을 동박 등의 금속포일에 연속적으로 증착하면서도 효과적으로 균일하게 두께를 제어할 수 있고, 물리적 및 전기적으로 높은 성능을 갖는 음극용 리튬전극을 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지의 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법{Lithium deposition apparatus and deposition method for negative electrode of secondary battery}
본 발명은 이차전지에 사용하는 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.
스마트폰, 노트북과 같은 소형 IT기기에서 주로 사용되던 배터리가 최근 전기차, 에너지저장장치(ESS), 전동장비 등으로 확대되면서 고용량, 고에너지밀도 배터리 개발 요구가 증대되고 있다.
이차전지를 전기차뿐만 아니라 항공, 조선, 국방, 의학 등 특수산업에 적용하기 위해서는 일상에서 사용하는 배터리보다 훨씬 높은 수준의 신뢰성과 안정성 확보가 반드시 필요하다.
도 1을 참조하면, 이차전지는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질의 핵심 소재를 가지며, 그 외로 양극재와 음극재에 대한 전류 집전체 및 배터리 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 하는 알루미늄 및 구리 포일(foil)로 구성된다.
이러한 이차전지는 상용화되고 있는 리튬이차전지와 개발 중에 있는 전고체 리튬이차전지로 구분된다. 리튬이차전지의 양극재는 리튬, 니켈, 망간, 코발트 등의 합급이며, 음극재는 흑연, 실리콘 등이고 액체 성분의 전해질과 고체 필름인 분리막으로 구성된다. 전고체 리튬이차전지는 리튬, 니켈, 망간, 코발트 등의 양극재, 리튬금속의 음극재 및 황화물, 산화물, 폴리머 등의 고체물질의 전해질로 구성되고 분리막이 불필요하다.
전고체 리튬이차전지는 폭발 및 화재 가능성이 낮아 안전성이 우수하다. 냉각장치가 불필요해 전지의 크기를 줄일 수 있어 소형화가 용이하다. 액체 전해질을 사용하지 않으므로 고온에서도 내부 압력 발생 없이 안정하다. 또한 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 부반응이 적어 수명을 높이고, 음극에 리튬금속을 사용하여 에너지 밀도 향상이 가능한 장점을 가지고 있다.
리튬이차전지의 일종인 리튬황전지는 리튬이온전지에 사용되는 니켈, 코발트 등 희소금속 대신 매장량이 풍부한 황을 사용하므로 생산비용을 절감할 수 있다. 전고체 전지와 마찬가지로 리튬금속 음극재를 사용하여 이론적으로 리튬이온전지의 4~5배 이상(2,500~2,700Wh/kg)의 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다.
하지만, 리튬황전지는 액체 전해질 사용하기 때문에, 양극에서 생성되는 황화합물(리튬폴리설파이드)이 리튬 음극표면에 막을 형성하여 양극 소재인 황의 양이 조금씩 감소하여 이온의 흐름을 저하시키는 문제를 가가지고 있다. 또한 황화합물을 용해시키기 위한 전해질 비중이 전체의 40%를 차지하여 에너지 밀도 향상에 한계를 가지고 있고, 리튬 금속이 산소 및 수분 반응이 쉽게 발생하여 화재 및 폭발의 문제점을 가지고 있어서 본격적인 상용화가 진행되지 못하고 있다.
리튬황전지 및 전고체 리튬전지 등의 이차전지는 상용화를 위한 양극 및 양극재와 액체 및 고체 전해질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 음극 및 음극재로 사용되는 리튬자체에 대한 성능 및 생산관련 공정기술 그리고 그에 따른 생산성 있는 증착 장비에 대한 연구/개발은 전무한 실정이다.
따라서 고에너지밀도 및 용량을 갖는 리튬황전지 및 전고체 리튬전지를 전기자동차 및 에너지저장장치용으로 상용화시키기 위해서는 음극 및 음극재로 사용되는 리튬 금속에 대한 균일한 두께 제어가 필요하다.
이에 고품질의 균일한 성능을 구현할 수 있도록 리튬 금속의 두께를 균일하게 제어할 수 있는 공정기술과 이를 구현 할 수 있는 생산 가능한 증착 장치 및 설비 개발이 적실히 요구된다.
공개특허 제10-2011-0133161호 (공개 2011.12.12.)
본 발명의 목적은 리튬전지의 음극으로 사용되는 리튬 전극을 두께 제어가 용이하고 균일한 물리적/전기적 성능을 구현 할 수 있는 생산용 증착장치 및 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 금속포일을 이송하는 산소가 차폐된 반입부; 상기 반입부에서 이송된 상기 금속포일을 와인더에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 로딩챔버; 상기 로딩챔버에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일을 쿨링드럼에 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼 하부에 배치된 리튬발생장치에서 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버; 상기 진공증착챔버에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하는 언로딩챔버; 및 상기 언로딩챔버에서 회수된 상기 리튬을 증착한 금속포일을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부; 를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속포일을 이송하는 산소가 차폐된 반입부; 상기 반입부에서 이송된 상기 금속포일을 와인더에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 로딩챔버; 상기 로딩챔버에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일을 쿨링드럼에 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼 하부에 배치된 리튬발생장치에서 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버; 상기 진공증착챔버에서 이동된 리튬을 증착한 금속포일에 압착롤러를 사용하여 공급롤러에서 공급하는 리튬포일을 압착하는 라미네이션부; 상기 라미네이션부에서 이송된 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일을 리와인더로 회수하는 언로딩챔버; 및 상기 언로딩챔버에서 회수된 상기 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부; 를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 반입부에서 상기 로딩챔버로 이송된 금속포일은 유압압착 또는 저항용접으로 상기 와인더에 연속적으로 연결되는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 진공증착챔버는 일정한 증착조건을 유지하기 위해 상기 로딩챔버와 전방연결부로 연결되고 상기 언로딩챔버와 후방연결부로 연결되되, 상기 전방연결부와 상기 후방연결부는 여러 개의 펌핑부와 슬릿밸브를 구비하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 언로딩챔버는, 상기 리와인더 전에 배치하여, 상기 진공증착챔버에서 상기 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하기 전에 상기 리튬을 증착한 금속포일의 폭방향 양 가장자리 부분을 잘라내는 슬리터를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 전방연결부와 후방연결부는 상기 진공증착챔버의 챔버벽을 가열하는 히팅부를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치는, 리튬을 담는 도가니; 상기 리튬을 녹여 리튬증기를 발생시키 위해 상기 도가니를 가열하는 전원; 상기 리튬증기를 배출하는 증착공을 구비하여 상기 도가니 상부를 덮는 덮개; 를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치는, 상기 도가니와 상기 덮개 사이에 장착되는 히터를 포함하거나, 또는 상기 도가니 주위에 설치하되 열원을 구비한 증착실드를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치는, 리튬을 담는 도가니; 상기 리튬을 녹여 리튬 증기를 발생시키 위해 상기 도가니를 가열하는 전원; 상기 도가니 주위에 설치하는 열원을 구비한 증착실드; 를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치는, 상기 금속포일의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역의 길이에 대응하여 일렬로 어레이를 구성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 도가니와 상기 덮개는, 상기 금속포일의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역의 길이에 대응하여 형성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 덮개의 증착공은, 상기 증착영역에 대응하는 길이방향으로 슬릿으로 형성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공증착챔버에서 금속포일 상에 리륨을 증착하는 증착장치로서, (a) 와인더로부터 금속포일을 진공증착챔버로 연속적으로 이송하는 단계; (b) 상기 금속포일을 상기 진공증착챔버에 이송하기 전에 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 단계; (c) 상기 진공증착챔버에서 리튬발생장치로부터 리륨을 가열 기화시켜 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리륨을 연속적으로 진공 증착하는 단계; (d) 리륨이 증착한 금속포일을 리와인딩하여 회수하는 단계; 를 포함하는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 진공증착챔버에서 상기 금속포일은 쿨링드럼에 감겨 이송되면서 쿨링드럼의 하부에 배치된 리튬발생장치에서 리튬을 가열하여 증착하는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치의 주위에 증착실드부를 설치하여 상기 금속포일 상에 증착되지 못한 리튬이 상기 증착실드부에 증착되는, 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치는 상기 리튬발생장치를 둘러싸는 상기 증착실드부 상부에 형성된 증착공으로부터 리튬 증기를 배출하여 상기 금속포일 표면을 증착하는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 리튬발생장치의 증착공은 원형, 각형, 무정형, 슬릿형에서 선택되는 어느 하나인 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 리튬을 증착한 금속포일을 회수하기 전에 상기 진공증착챔버에서 상기 리튬을 증착한 금속포일을 리튬 증착증이 형성된 폭보다 작은 폭으로 양 가장자리부분을 자르는 단계; 를 더 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 진공증착챔버 내의 리튬발생장치는 1개 또는 2개 이상의 복수 개가 구비되는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬 증착장치 및 증착방법은 리튬을 동박 등의 금속포일에 연속적으로 증착하면서도 효과적으로 균일하게 두께를 제어할 수 있고, 물리적 및 전기적으로 높은 성능을 갖는 음극용 리튬전극을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속포일에 진공증착챔버를 사용하여 0.05~10㎛ 두께 범위 내에서 버퍼층을 형성한 후, 다시 일정 두께를 갖는 리튬 포일(foil)를 압착 공정의 라미네이션부를 사용하여 고품질의 리튬 전극의 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 리튬 금속이 산소와 수분 등에 의한 반응을 효과적으로 차폐시키기 위해 고진공 상태에서 연속적으로 효과적인 음극 리튬 금속을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생산 단가를 낮추며, 증착 장비의 유지/관리 비용이 절감되어 생산성 및 경제성을 동시에 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 이차전지의 음극용으로 사용되는 리튬금속을 사용하는 이차전지의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에 사용하는 리튬발생장치의 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에 사용하는 리튬발생장치의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 진공증착챔버에서 증착영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 양면 증착을 위한 구성도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 복수의 리튬층을 형성하기 위한 구성도를 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다. 이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 이차전지의 음극용으로 사용되는 리튬금속을 사용하는 이차전지의 단면 구조를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치의 구성도를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에 사용하는 리튬발생장치의 실시예들을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에 사용하는 리튬발생장치의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 진공증착챔버에서 증착영역을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 양면 증착을 위한 구성도를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치에서 복수의 리튬층을 형성하기 위한 구성도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치는, 금속포일(10)을 이송하는 산소가 차폐된 반입부(100); 상기 반입부(100)에서 이송된 상기 금속포일(10)을 와인더(210)에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일(10)의 표면을 클리닝하는 로딩챔버(200); 상기 로딩챔버(200)에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일(10)을 쿨링드럼(310)에 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼(310) 하부에 배치된 리튬발생장치(320)에서 상기 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버(300); 상기 진공증착챔버(300)에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일(20)을 리와인더(410)로 회수하는 언로딩챔버(400); 및 상기 언로딩챔버(400)에서 회수된 상기 리튬을 증착한 금속포일(20)을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부(500); 를 포함한다.
도 2를 참조하면, 반입부(100)는 이차전지의 음극으로 사용되는 리튬 금속(Li, 이하 리튬)은 불안정하여 산소와 쉽게 반응하여 화재 또는 폭발이 위험성이 있기 때문에 산소를 차페한다. 이를 위해서, 반입부(100)는 산소를 차폐한 비활성 아르곤(Ar) 환경의 글로브 글로브 박스(101)(glove box)로 구성할 수 있다. 산소를 차폐한 환경에서 리튬을 증착하는 기판으로 사용하는 금속포일(10)을 이송하며, 금속포일(10)의 이송에는 로봇 로딩시스템(110)을 사용할 수 있다. 여기서 로봇 로딩시스템(110)은 로봇을 사용한 일반적인 이송 장치로 상세한 설명은 생략한다.
금속포일(10)은 리튬을 증착하는 기판을 사용하는 것으로, 일반적으로 구리 포일(Cu foil)을 사용한다.
로딩챔버(200)는 반입부(100)에서 이송된 금속포일(10)을 진공증착챔버(300)로 반출한다. 금속포일(10)은 와인더(210)에 연결되어 반출된다. 이때, 상기 반입부(100)에서 상기 로딩챔버(200)로 이송된 금속포일(10)은 유압압착(cold welding) 또는 저항용접(spot welder)으로 상기 와인더(210)에 연속적으로 연결된다. 또한, 와인더(210)에서 반출되는 금속포일(10)은 추가로 이송롤러(50)에 의해 진공증착챔버(300)로 이송될 수 있다. 이송롤러(50)는 작업환경에 따라 1개 또는 2개 이상의 복수 개로 구성할 수 있다.
또한, 로딩챔버(200)에서 와인더(210)에 의해 반출되는 금속포일(10)은 진공증착챔버(300)로 이송되기 전에 표면을 클리닝한다. 반입부(100)에서 이송된 금속포일(10)은 그 표면에 수분이나 유분 등의 이물질이 흡착되어 있을 수 있다. 금속포일(10)에 리튬을 흡착하기 전에 이물질을 제거해야 하며, 로딩챔버(200)의 클리닝존(220)에서 제거하는 것이다. 크린링에는 금속포일(10)을 가열하는 저항 히터 또는 활로겐(halogen) 히터에 의한 열처리 방식(~10 2 torr) 또는 RF 이온 소오스방식, 할로우 캐소드(hollow cathode)방식, 카프만 방식 및 이온 샤워(ion shawer)(10
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2 ~ 10
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4 torr)방식 등을 사용한다.
진공증착챔버(300)(Deposition/Evaporation)는 고진공으로 유지하면서, 쿨링드럼(310)을 사용한 롤투롤(roll-to-roll) 연속 방식으로 리튬을 금속포일(10)에 증착한다. 쿨링드럼(310)은 금속포일(10)에 리튬을 증착하기 위해 금속포일(10)을 감아 이송하며, 금속포일(10)의 이송량 및 온도를 제어할 수 있다. 쿨링드럼(310)은 전방 및 후방에 이송롤러(50)를 배치하여 쿨링드럼(310)에 감기는 금속포일(10)과 쿨링드럼(310)에서 나오는 금속포일(10)을 안내할 수 있다.
로딩챔버(200)에서 반출된 클리닝 된 금속포일(10)은 진공증착챔버(300)로 이송된다. 쿨링드럼(310)에 감겨 이송되면서 쿨링드럼(310)의 하부에 배치된 리튬발생장치(320)에 의해 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리튬이 증착된다. 이때, 금속포일(10)에 리튬은 10~30㎛의 두께로 증착될 수 있다.
도 3을 더 참조하면, 리튬발생장치(320)는 진공증착챔버(300) 내에 장착되어 리듐을 증착영역(40)에서 균일한 물리적(두께)/전기적(전기전도=저항) 성능을 가지도록 금속포일(10)에 증착한다.
리튬발생장치(320)에 대한 일 실시예로서, 도 3(a)를 참조하면, 상기 리튬발생장치(320)는, 리튬을 담는 도가니(321); 상기 리튬을 녹여 리튬증기를 발생시키 위해 상기 도가니(321)를 가열하는 전원(322); 상기 리튬증기를 배출하는 증착공(325a)을 구비하여 상기 도가니(321) 상부를 덮는 덮개(325); 를 포함한다.
리튬발생장치(320)는 도가니(321)(crucible)의 상부에 덮개(325)를 장착하며 덮개(325)에는 증착공(325a)이 형성되어 있다. 도가니(321)에서 전원(322)에 의해 동일한 운동 에너지로 가속된 리튬증기는 증착공(325a)을 통하여 배출되면서 금속포일(10)에 증착되기 때문에, 증착률을 높이고 리튬을 균일한 두께로 증착할 수 있다. 이때, 증착공(325a)에 의해서 가속되는 리튬증기의 세기는 증착공(325a)의 크기, 지름, 깊이, 두께 및 덮개(325)와 도가니(321)의 거리에 의해서 결정된다.
덮개(325)는 금속포일(10)에 증착되지 못한 리튬증기가 리튬발생장치(320) 주변으로 떨어져 주변에 증착되어 오염시키는 것을 방지한다.
상기 리튬발생장치(320)는, 상기 도가니(321)와 상기 덮개(325) 사이에 장착되는 히터(323)를 포함하거나, 또는 상기 도가니(321) 주위에 설치하되 열원(324a)을 구비한 증착실드(324)를 포함한다.
도 3(a)에 도시된 리튬발생장치(320)는 도 3(b)에 도시한 것처럼 도가니(321)와 덮개(325)의 사이에 히터(323)를 장착하거나, 도 3(c)에 도시한 것처럼 열원(324a)을 구비한 증착실드(324)를 도가니(321)의 주위에 설치할 수 있다.
도 3(b)에서 히터(323)는 덮개(325)와 도가니(321) 사이에 설치되어 200~1200℃ 범위 내에서 가열시킨다. 그러면 도가니(321)에서 발생한 리튬증기의 내부 압력이 증가하고, 균일한 가속 에너지를 갖는 리튬증기가 증착공(325a)을 통하여 분사되어 균일하면서 안정된 증착률로 리튬이 금속포일(10)에 증착된다.
도 3(c)에서는 증착실드(324)의 열원(324a)이 도가니(321)의 주변에 리튬의 녹는점 이상의 열을 제공하여 증착영역(40)에 도달하지 못하고 주변으로 떨어지는 리튬을 재증착(re-evaporation)시킬 수 있다.
또한, 도 3(d)에 도시된, 리튬발생장치(320)는, 리튬을 담는 도가니(321); 상기 리튬을 녹여 리튬 증기를 발생시키 위해 상기 도가니(321)를 가열하는 전원(322); 상기 도가니(321) 주위에 설치하는 열원(324a)을 구비한 증착실드(324); 를 포함하는 것으로써, 위 도 3(d)에서와 같이, 증착실드(324)의 열원(324a)이 도가니(321)의 주변에 리튬의 녹는점 이상의 열을 제공하여 증착영역(40)에 도달하지 못하고 주변으로 떨어지는 리튬을 재증착(re-evaporation)시킬 수 있다.
한편, 쿨링드럼(310)를 이용한 롤투롤(roll-to-roll) 방식에서 사용되는 전원(322), 도가니(321)로 구성된 리튬발생장치(320)는 증착하고자 하는 고순도 리튬(99.999%)과 같은 금속원을 도가니(321)에 채우고 가열한다. 그러면 리튬은 녹게 되고, 리튬증기가 되어 쿨링드럼(310)의 연속 공정으로 움직이는 금속포일(10)의 증착영역(40)에 증착된다. 이때, 리튬의 물리적/전기적 특성의 균일한 정도는 리튬발생장치(320)의 조건과 쿨링드럼(310)의 회전속도, 냉각유량, 시간 및 리튬발생장치(320)와 쿨링드럼(310)과의 거리 등에 의해서 결정된다.
리튬은 원자의 크기가 작아서 통상의 열 증착 조건을 이용하여 증착할 경우, 젖음성(wetting) 문제가 심각하게 발생한다. 그리고, 리튬을 금속 보트(boat_W, Mo, Ti 금속) 및 도가니(crucible_Al2O3, BN, SiC, TaO3, SiO2)을 이용하여 고에너지로 녹여서 증착 할 경우, 다양한 운동 에너지를 가진 금속증기가 증착영역(40)에서 리튬막을 형성할 때, 리튬 원자들간의 충돌에 의한 간섭으로 균일한 막질과 안정된 증착률 제어가 어럽다. 또한, 낮은 에너지를 갖는 리튬 원자는 리튬발생장치(320)의 상부 및 그 주변에 증착되어 오염을 발생시킨다.
따라서, 도 3에 개시한 리튬발생장치(320)의 실시예들은, 상술한 문제점들을 해결한것으로 리튬의 재증착률을 높일 수 있고, 균일한 막질과 안정된 증착률을 얻을 수 있다.
또한, 도 4(a)를 참조하면, 상기 리튬발생장치(320)는, 상기 금속포일(10)의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역(40)의 길이에 대응하여 일렬로 어레이를 구성할 수 있다. 덮개(325)가 장착된 개별 리튬발생장치(320)를 어레이 형태로 구성하여 증착영역(40)에 증착되는 리튬의 두께 균일성과 빠른 증착률을 가질 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 상기 도가니(321)와 상기 덮개(325)는, 상기 금속포일(10)의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역(40)의 길이에 대응하여 형성할 수 있다. 덮개(325)를 증착영역(40)의 길이에 대응하도록 일체로 형성한 선형 구조의 리튬발생장치(320)로써, 도가니(321)는 외부에서 녹여져 있는 리튬을 증착 공정이 끝 날 때까지 연속적으로 주입하는 피터(326)를 구비한 피더 방식(feeder method)으로 구성할 수 있다. 증착영역(40)으로 제공되는 리튬증기를 일정하게 증착시킬 수 있는 생산 공정을 제공한다.
도 4(c)를 참조하면, 상기 덮개(325)의 증착공(325a)은, 상기 증착영역(40)에 대응하는 길이방향으로 슬릿으로 형성할 수 있다. 슬릿 형태의 증착공(325a)이 형성된 덮개(325)를 장착한 선형 구조의 리튬발생장치(320)로써, 도가니(321)를 피더 방식으로 구성하고, 슬릿의 형상, 면적 및 개수 등에 의해서 증착되는 리튬의 두께 균일성과 빠른 증착률을 가질 수 있다.
이와 같이, 도 4에서 개시한 리튬발생장치(320)는 증착되는 리튬의 균일한 물리적(두께)와 높은 전기적(전기전도도=저항)성능 및 빠른 증착률에 의해 높은 생산성을 제공할 수 있다.
도 1과 도 5를 참조하면, 언로딩챔버(400)는 진공증착챔버(300)에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일(20)을 리와인더(410)로 회수한다. 이때, 상기 언로딩챔버(400)는, 상기 리와인더(410) 전에 배치하여, 상기 진공증착챔버(300)에서 상기 리튬을 증착한 금속포일(20)을 리와인더(410)로 회수하기 전에 상기 리튬을 증착한 금속포일(20)의 폭방향 양 가장자리 부분을 잘라내는 슬리터(420)(slitter)를 포함한다. 슬리터(420)는 리튬을 증착한 금속포일(20)이 언로딩챔버(400)로 들어오는 입구에 설치되어 리튬을 증착한 금속포일(20)이 회수되기 전에 절단 작업을 수행할 수 있다.
언로딩챔버(400)는 진공증착챔버(300)에서 증착이 완료된 리튬을 증착한 금속포일(20)을 폭방향에서 양쪽 가장자리 부분을 슬리터(420)로 절단한다.
진공증착챔버(300)에서 쿨링드럼(310)에 의한 롤투롤(roll-to-roll) 연속 공정으로 쿨링드럼(310)의 입체 표면에 감겨져 회전하는 금속포일(10) 표면에는 증착영역(40)의 폭방향으로 광폭(1200㎜ 이상)의 균일하고 두꺼운(10~30㎛) 리튬막을 증착하여야 한다.
도 5(a)은 쿨링드럼(310)의 중심을 기준으로 폭 방향의 일정 부분을 남겨두고 금속포일(10)이 감겨 회전하면서 리튬을 증착시키는 공정을 도시한 것으로써, 쿨링드럼(310) 자체가 회전을 위한 원형 구조를 가지므로 리튬발생장치(320)에서 발생한 리튬 원자들은 곡선에 의한 자유행정거리(mean free path)에 의한 차이가 발생한다. 증착되는 리튬의 두께는 쿨링드럼(310)과 리튬발생장치(320)의 중심에서 폭 방향의 멀어질수록 균일도가 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, 쿨링드럼(310)이 회전에 따른 롤투롤(roll-to-roll) 연속 공정에 의해서, 리튬이 증착되는 증착영역(40)이 아닌 리튬발생장치(320) 주변에 리튬의 증착량이 증가한다. 주기적인 클린링을 통한 제거 공정이 추가되어야 하는 문제가 발생한다.
도 5(b)를 참조하면, 리튬이 증착되는 금속포일(10)을 최대한 쿨링드럼(310)의 양쪽 끝까지 사용하고, 언로딩챔버(400)의 슬리터(420)를 이용하여 이차전지 제조에 적용 가능한 유효면적을 제외한 양쪽 부분을 절단하면 상기에 언급한 문제들을 해결할 수 있다.
또한, 언로딩챔버(400)의 슬리터(420)를 이용한 절단 공정은 리튬발생장치(320)의 덮개(325) 또는 증착실드(324)의 교체 주기를 연장시키고 파티클(particle) 발생 문제를 낮춤으로써, 효율적인 유지/관리가 가능하다. 이에 높은 생산성에 의한 생산비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
슬리터(420)를 사용한 절단 공정의 추가는 원재료 비용에서 차지하는 비중이 상대적으로 낮은 금속포일(10)인 동박(Cu foil)보다 장비의 유지/관리에 더 효율적으로 대응할 수 있는 장점을 제공한다.
그리고 언로딩챔버(400)는 양 가장자리를 절단한 리튬을 증착한 금속포일(20)을 회수한다. 이때, 언로딩챔버(400)는 리튬과 산소의 결합을 차폐하기 위해서 진공 상태를 유지한다. 리튬을 증착한 금속포일(20)을 회수하기 위한 리와인더(410)는 3개를 구성할 수 있으며, 리와인더(410)에 의해 회수된 리튬을 증착한 금속포일(20)은 반출부(500)로 이송된다.
언로딩챔버(400)에서 회수된 반출부(500)로 이송되고, 반출부(500)에서 리튬을 증착한 금속포일(20)의 포장 및 패킹이 이루어진다.
역시 반출부(500)도 반입부(100)와 같이 산소를 차폐한 비활성 아르곤(Ar) 환경의 글로브 글로브 박스(101)(glove box)로 구성할 수 있다. 반출부(500)는 이송된 리튬을 증착한 금속포일(20)을 로봇 언로딩시스템(510)을 사용하여 포장 및 패킹작업을 수행할 수 있다. 여기서 로봇 언로딩시스템(510)은 로봇을 사용한 일반적인 포장 및 패킹작업을 수행할 수 있는 장치로 상세한 설명은 생략한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 진공증착챔버(300)는 일정한 증착조건을 유지하기 위해 상기 로딩챔버(200)와 전방연결부(330)로 연결되고 상기 언로딩챔버(400)와 후방연결부(340)로 연결되되, 상기 전방연결부(330)와 상기 후방연결부(340)는 여러 개의 펌핑부(350)와 슬릿밸브(360)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 전방연결부(330)와 후방연결부(340)는 상기 진공증착챔버(300)의 챔버벽(380)을 가열하는 히팅부(370)를 포함할 수 있다.
진공증착챔버(300)는 일정한 증착 조건(압력, 온도, 시간, 금속증기의 유량등)을 유지하기 위해서 양쪽으로 로딩챔버(200)와 언로딩챔버(400)의 연결부분인 전방연결부(330)와 후방연결부(340)를 구성한다. 전방연결부(330)는 진공증착챔버(300)와 로딩챔버(200)의 연결부분이고, 후방연결부(340)는 진공증착챔버(300)와 언로딩챔버(400)의 연결부분이다.
전방연결부(330)와 후방연결부(340)는 순차적으로 압력을 제어하기 위한 여러 개의 펌핑부(350)로 구성한 디퍼런셜 펌핑(differential pumping system) 시스템 및 슬릿밸브(360)를 구성한다. 전방연결부(330)에서 슬릿밸브(360)는 로딩챔버(200)를 바라보는 면에 구성되고, 후방연결부(340)에서 슬릿밸브(360)는 언로딩챔버(400)를 바라보는 면에 구성된다.
진공증착챔버(300)는 리튬을 금속포일(10)에 증착하기 전에 고진공(10
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7 torr)을 유지하며 200℃ 이상의 온도에서 12~14시간 동안 사전 베이킹(baking)을 진행한다. 이를 위해서 리튬의 증착 전에 진공증착챔버(300)의 챔버벽(380)을 베이킹할 수 있도록 전방연결부(330)와 후방연결부(340)에 히팅부(370)를 구성하는 것이다.
진공증착챔버(300)에서 챔버벽(380)은 실드(381) 형성하며, 전방연결부(330)와 후방연결부(340)의 내부에는 할로겐 히터 등을 사용한 히팅부(370)를 설치하여 베이킹 온도 제어가 가능하며 리튬이 증착되는 과정에서도 영향을 받지 않는다.
또한, 반입부(100), 반출부(500), 로딩챔버(200), 진공증착챔버(300), 언로딩챔버(400)는 리튬과 산소와의 반응을 최대한 차폐시키기 위해서 압력을 유지하면서 연속 공정이 가능하도록 구성된다.
또한, 도 6을 참조하면, 금속포일(10)의 양면에 리튬을 증착하기 위해서 진공증착챔버(300) 2개를 연속해서 배치할 수 있다. 이 때에는 첫 번째 진공증착챔버(300)에서 금속포일(10)의 일면을 증착하면, 두 번째 진공증착챔버(300)에서 금속포일(10)의 타면을 증착하며, 일면에서 타면으로 전환하기 위해 여러 개의 이송롤러(50)를 구성할 수 있다. 진공증착챔버(300) 두 개를 연속해서 배치한 것을 제외한 나머지 구성은 위에서 기술한 것과 동일하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치로써, 도 7을 참조하면, 금속포일(10)을 이송하는 산소가 차폐된 반입부(100); 상기 반입부(100)에서 이송된 상기 금속포일(10)을 와인더(210)에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일(10)의 표면을 클리닝하는 로딩챔버(200); 상기 로딩챔버(200)에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일(10)을 쿨링드럼(310)에 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼(310) 하부에 배치된 리튬발생장치(320)에서 상기 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버(300); 상기 진공증착챔버(300)에서 이동된 리튬을 증착한 금속포일(20)에 압착롤러(610)를 사용하여 공급롤러(620)에서 공급하는 리튬포일(11)을 압착하는 라미네이션부(600); 상기 라미네이션부(600)에서 이송된 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일(30)을 리와인더(410)로 회수하는 언로딩챔버(400); 및 상기 언로딩챔버(400)에서 회수된 상기 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일(30)을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부(500); 를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 본 발명의 일 실시예에서 언로딩챔버(400)와 반출부(500) 사이에 라미네이션부(600)를 더 포함하는 차이점을 가지며 라미네이션부(600) 외에는 동일하다.
라미네이션부(600)에서는 진공증착챔버(300)에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일(20)에 압착롤러(610)를 사용하여 공급롤러(620)에서 공급하는 리튬포일(11)을 압착하는 공정이 진행된다.
이는 진공증착챔버(300)에서 금속포일(10)의 일면에 얇은 두께(0.05~10㎛) 범위 내에서 리튬을 증착하여 버퍼층(buffer layer)형성하고, 리튬을 증착한 금속포일(20)에 진공 상태에서 연속 공정으로 연결된 라미네이션부(600)에서 원하는 두께의 리튬 포일(Li foil)(84)을 20℃~170℃ 온도 범위에서 압착하여 균일하고 두꺼운 두께를 갖는 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일(30)을 제조하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법은, 진공증착챔버(300)에서 금속포일(10) 상에 리륨을 증착하는 증착장치로서, (a) 와인더(210)로부터 금속포일(10)을 진공증착챔버(300)로 연속적으로 이송하는 단계; (b) 상기 금속포일(10)을 상기 진공증착챔버(300)에 이송하기 전에 상기 금속포일(10)의 표면을 클리닝하는 단계; (c) 상기 진공증착챔버(300)에서 리튬발생장치(320)로부터 리륨을 가열 기화시켜 상기 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리륨을 연속적으로 진공 증착하는 단계; (d) 리륨이 증착한 금속포일(10)을 리와인딩하여 회수하는 단계; 를 포함한다.
(a) 단계에서 반입부(100)에서 로딩챔버(200)로 이송된 금속포일(10)은 와인더(210)에 진공증착챔버(300)로 연결되어 반출된다. 진공증착챔버(300)로 이송되기 전에 (b) 단계에서 로딩챔버(200)의 클리닝존(220)에서 금속포일(10)의 표면을 클리닝한다.
(c) 단계에서 진공증착챔버(300)에서 리튬발생장치(320)로부터 리륨을 가열 기화시켜 상기 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리륨을 연속적으로 진공 증착한다. 로딩챔버(200)에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일(10)을 쿨링드럼(310)에 감아 이송하면서 쿨링드럼(310) 하부에 배치된 리튬발생장치(320)에서 상기 금속포일(10)의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착한다. 이때, 상기 리튬발생장치(320)의 주위에 증착실드부를 설치하여 상기 금속포일(10) 상에 증착되지 못한 리튬이 상기 증착실드부에 증착된다. 또한, 상기 리튬발생장치(320)는 상기 리튬발생장치(320)를 둘러싸는 상기 증착실드부 상부에 형성된 증착공(325a)으로부터 리튬 증기를 배출하여 상기 금속포일(10) 표면을 증착한다. 그리고, 상기 리튬발생장치(320)의 증착공(325a)은 원형, 각형, 무정형, 슬릿형에서 선택되는 어느 하나로 형성할 수 있다.
(d) 단계에서 리륨이 증착한 금속포일(10)을 리와인딩하여 회수하는데, (d) 단계는, 상기 리튬을 증착한 금속포일(10)을 회수하기 전에 상기 진공증착챔버(300)에서 상기 리튬을 증착한 금속포일(10)을 리튬 증착증이 형성된 폭보다 작은 폭으로 양 가장자리부분을 자르는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 진공증착챔버(300) 내의 리튬발생장치(320)는 1개 또는 2개 이상의 복수 개가 구비된다.
본 발명의 목적은 이차전지 중, 리튬황전지 및 전고체 리듐전지의 음극으로 사용되는 리튬 전극을 형성하는 증착 장비를 제공하는 것이나, 이에 한정되지 않고 리튬 금속이 적용되는 모든 이차전지 소재를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
10 : 금속포일 11 : 리튬포일
20 : 리튬을 증착한 금속포일
30 : 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일
40 : 증착영역
100 : 반입부
101 : 글로브 박스
110 : 로봇 로딩시스템
200 : 로딩챔버
210 : 와인더
220 : 클리닝존
300 : 진공증착챔버
310 : 쿨링드럼
320 : 리튬발생장치
321 : 도가니
322 : 전원
323 : 히터
324 : 증착실드
324a : 열원
325 : 덮개
325a : 증착공
326 : 피터
330 : 전방연결부
340 : 후방연결부
350 : 펌핑부
360 : 슬릿밸브
370 : 히팅부
380 : 챔버벽
381 : 실드
400 : 언로딩챔버
410 : 리와인더
420 : 슬리터
50 : 이송롤러
500 : 반출부
510 : 로봇 언로딩시스템
600 : 라미네이션부
610 : 압착롤러
620 : 공급롤러

Claims (19)

  1. 금속포일을 이송하는 산소가 차폐된 반입부;
    상기 반입부에서 이송된 상기 금속포일을 와인더에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 로딩챔버;
    상기 로딩챔버에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일을 쿨링드럼의 양쪽 끝까지 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼 하부에 배치된 리튬발생장치에서 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버;
    상기 진공증착챔버에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하되, 상기 리와인더 전에 배치하여, 균일한 리튬막이 증착된 리튬을 증착한 금속포일을 회수하기 위해, 상기 진공증착챔버에서 상기 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하기 전에, 상기 리튬을 증착한 금속포일의 폭방향 양 가장자리 부분을 잘라내는 슬리터를 포함하는 언로딩챔버; 및
    상기 언로딩챔버에서 회수된 상기 리튬을 증착한 금속포일을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부; 를
    포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  2. 금속포일을 이송하는 산소가 차폐된 반입부;
    상기 반입부에서 이송된 상기 금속포일을 와인더에 연결하여 반출하되, 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 로딩챔버;
    상기 로딩챔버에서 반출된 상기 클리닝 된 금속포일을 쿨링드럼의 양쪽 끝까지 감아 이송하면서 상기 쿨링드럼 하부에 배치된 리튬발생장치에서 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리튬을 연속적으로 증착하는 진공증착챔버;
    상기 진공증착챔버에서 이송된 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하되, 상기 리와인더 전에 배치하여, 균일한 리튬막이 증착된 리튬을 증착한 금속포일을 회수하기 위해, 상기 진공증착챔버에서 상기 리튬을 증착한 금속포일을 리와인더로 회수하기 전에, 상기 리튬을 증착한 금속포일의 폭방향 양 가장자리 부분을 잘라내는 슬리터를 포함하는 언로딩챔버;
    상기 언로딩챔버에서 이동된 리튬을 증착한 금속포일에 압착롤러를 사용하여 공급롤러에서 공급하는 리튬포일을 압착하는 라미네이션부; 및
    상기 라미네이션부에서 회수된 상기 리튬을 증착하고 리튬포일을 압착한 금속포일을 포장 및 패킹하는 산소가 차폐된 반출부; 를
    포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 반입부에서 상기 로딩챔버로 이송된 금속포일은 유압압착 또는 저항용접으로 상기 와인더에 연속적으로 연결되는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 진공증착챔버는 일정한 증착조건을 유지하기 위해 상기 로딩챔버와 전방연결부로 연결되고 상기 언로딩챔버와 후방연결부로 연결되되,
    상기 전방연결부와 상기 후방연결부는 여러 개의 펌핑부와 슬릿밸브를 구비하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 전방연결부와 후방연결부는 상기 진공증착챔버의 챔버벽을 가열하는 히팅부를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치는,
    리튬을 담는 도가니;
    상기 리튬을 녹여 리튬증기를 발생시키 위해 상기 도가니를 가열하는 전원;
    상기 리튬증기를 배출하는 증착공을 구비하여 상기 도가니 상부를 덮는 덮개; 를
    포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치는,
    상기 도가니와 상기 덮개 사이에 장착되는 히터를 포함하거나, 또는 상기 도가니 주위에 설치하되 열원을 구비한 증착실드를 포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  9. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치는,
    리튬을 담는 도가니;
    상기 리튬을 녹여 리튬 증기를 발생시키 위해 상기 도가니를 가열하는 전원;
    상기 도가니 주위에 설치하는 열원을 구비한 증착실드; 를
    포함하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  10. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치는,
    상기 금속포일의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역의 길이에 대응하여 일렬로 어레이를 구성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 도가니와 상기 덮개는, 상기 금속포일의 일면에 리튬이 증착되는 증착영역의 길이에 대응하여 형성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 덮개의 증착공은, 상기 증착영역에 대응하는 길이방향으로 슬릿으로 형성하는, 이차전지의 음극용 리튬증착증 증착장치.
  13. 진공증착챔버에서 금속포일 상에 리륨을 증착하는 증착장치로서,
    (a) 와인더로부터 금속포일을 진공증착챔버로 연속적으로 이송하는 단계;
    (b) 상기 금속포일을 상기 진공증착챔버에 이송하기 전에 상기 금속포일의 표면을 클리닝하는 단계;
    (c) 상기 진공증착챔버에서 상기 금속포일을 쿨링드럼의 양쪽 끝까지 감아 이송하면서 쿨링드럼의 하부에 배치된 리튬발생장치로부터 리륨을 가열 기화시켜 상기 금속포일의 일면 또는 양면에 리륨을 연속적으로 진공 증착하는 단계;
    (d) 리륨이 증착한 금속포일을 리와인딩하여 회수하는 단계; 를 포함하되,
    상기 (d) 단계는, 균일한 리튬막이 증착된 리튬을 증착한 금속포일을 회수하기 위해, 상기 리튬을 증착한 금속포일을 회수하기 전에 상기 진공증착챔버에서 상기 리튬을 증착한 금속포일을 리튬 증착증이 형성된 폭보다 작은 폭으로 양 가장자리부분을 자르는 단계; 더 포함하는,
    이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치의 주위에 증착실드부를 설치하여 상기 금속포일 상에 증착되지 못한 리튬이 상기 증착실드부에 증착되는, 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치는 상기 리튬발생장치를 둘러싸는 상기 증착실드부 상부에 형성된 증착공으로부터 리튬 증기를 배출하여 상기 금속포일 표면을 증착하는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 리튬발생장치의 증착공은 원형, 각형, 무정형, 슬릿형에서 선택되는 어느 하나인 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 진공증착챔버 내의 리튬발생장치는 1개 또는 2개 이상의 복수 개가 구비되는 이차전지의 음극용 리튬증착층 제조방법.
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