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리튬이차전지용 실리콘 박막 음극, 이의 제조방법 및 이를포함하는 리튬이차전지

  • 기술번호 : KST2014061297
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 실리콘 박막 음극의 용량 및 싸이클 특성이 향상된 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극은 금속을 포함하는 집전체와; 집전체 상에 형성되어 있으며, 실리콘을 포함하는 음극 활물질층과; 음극 활물질층을 덮고 있는 탄소피복을 포함하는 것을 특징으로 한다.그리고, 본 발명에 따르는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법은, 금속을 포함하는 집전체를 마련하는 단계와; 집전체 상에 실리콘을 포함하는 음극 활물질층을 형성하는 단계와; 집전체와 음극 활물질층을 불활성 분위기, 환원 분위기 및 진공 분위기 중 어느 하나의 환경에서 열처리하여 집전체 및 음극 활물질층 중 적어도 하나의 금속 성분과 음극 활물질층의 실리콘 성분이 맞닿는 계면에서 금속 성분과 실리콘 성분이 반응하여 형성되는 적어도 하나의 계면안정층을 형성하는 단계; 및 탄화수소가스 분위기에서 열처리하여 음극 활물질층 상에 탄소피복을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Int. CL H01M 4/134 (2010.01) H01M 10/058 (2010.01) H01M 4/1395 (2010.01)
CPC
출원번호/일자 1020070086699 (2007.08.28)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자 10-0878718-0000 (2009.01.08)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20090114) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2007.08.28)
심사청구항수 21

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김형선 대한민국 서울 강서구
2 조병원 대한민국 서울특별시 은평구
3 정경윤 대한민국 서울 성북구
4 이중기 대한민국 서울특별시 강남구
5 강택관 대한민국 서울 노원구
6 정영환 대한민국 경남 김해시

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박장원 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로 ***, *층~*층 (논현동, 비너스빌딩)(박장원특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2007.08.28 수리 (Accepted) 1-1-2007-0627180-27
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2008.05.13 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2008.06.10 수리 (Accepted) 9-1-2008-0032943-56
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2008.06.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2008-0349282-13
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2008.09.01 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2008-0622856-56
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2008.09.01 수리 (Accepted) 1-1-2008-0622854-65
7 등록결정서
Decision to grant		 2009.01.02 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0001647-58
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2009.12.15 수리 (Accepted) 4-1-2009-5247056-16
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
금속을 포함하는 집전체와;상기 집전체 상에 형성되어 있으며, 실리콘을 포함하는 음극 활물질층과; 상기 음극 활물질층을 덮고 있으며, 전해질과의 반응성이 없는 탄소피복을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
2 2
제1항에 있어서,상기 음극 활물질층은 실리콘 박막, 실리콘 박막과 금속 박막이 차례로 적층된 실리콘-금속 다중층, 실리콘과 금속이 동시에 한 층으로 형성되어 있는 실리콘-금속 단일층 및 이들 중 적어도 하나가 반복되어 적층된 복합층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
3 3
제1항에 있어서,상기 집전체와 상기 음극 활물질층 사이에 위치하며, 금속을 포함하는 금속 완충층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
4 4
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 집전체, 상기 금속 완충층 및 상기 음극 활물질층 중 적어도 하나의 금속 성분과 상기 음극 활물질층의 실리콘 성분이 맞닿는 계면에서 열처리에 의하여 금속 성분과 실리콘 성분이 반응하여 형성되는 적어도 하나의 계면안정층을 더 포함하며,상기 계면안정층은 실리사이드 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 실리콘 박막 음극
5 5
제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속 및 금속박막 중 어느 하나는 티타늄, 니켈, 구리, 철, 크롬, 망간, 코발트, 바나듐, 주석, 인듐, 아연, 갈륨, 게르마늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 안티몬으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
6 6
제1항에 있어서,상기 음극 활물질층의 두께는 10nm 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
7 7
제5항에 있어서,상기 금속 완충층의 두께는 5nm 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
8 8
제1항에 있어서,상기 탄소피복의 두께는 5nm 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극
9 9
금속을 포함하는 집전체를 마련하는 단계와;상기 집전체 상에 실리콘을 포함하는 음극 활물질층을 형성하는 단계와;상기 집전체와 상기 음극 활물질층을 불활성 분위기, 환원 분위기 및 진공 분위기 중 어느 하나의 환경에서 열처리하여 상기 집전체 및 상기 음극 활물질층 중 적어도 하나의 금속 성분과 상기 음극 활물질층의 실리콘 성분이 맞닿는 계면에서 금속 성분과 실리콘 성분이 반응하여 형성되는 적어도 하나의 계면안정층을 형성하는 단계; 및탄화수소가스 분위기에서 열처리하여 상기 음극 활물질층 상에 탄소피복을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
10 10
금속을 포함하는 집전체를 마련하는 단계와;상기 집전체 상에 실리콘을 포함하는 음극 활물질층을 형성하는 단계; 및상기 집전체와 상기 음극 활물질층을 탄화수소가스 분위기에서 열처리하여 상기 집전체 및 상기 음극 활물질층 중 적어도 하나의 금속 성분과 상기 음극 활물질층의 실리콘 성분이 맞닿는 계면에서 금속 성분과 실리콘 성분이 반응하여 형성되는 적어도 하나의 계면안정층과, 상기 음극 활물질층 상에 탄소피복을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
11 11
제9항 또는 제10항에 있어서,상기 음극 활물질층의 형성 전에, 상기 집전체와 상기 음극 활물질층 사이에 금속을 포함하는 금속 완충층을 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 계면안정층은 상기 금속 완충층과 상기 음극 활물질층 사이에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
12 12
제11항에 있어서,상기 금속 완충층은 금속 타겟을 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 형성되며,상기 금속 타겟은 티타늄, 니켈, 구리, 철, 크롬, 망간, 코발트, 바나듐, 주석, 인듐, 아연, 갈륨, 게르마늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 안티몬으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
13 13
제9항 또는 제10항에 있어서,상기 음극 활물질층을 형성하는 단계는,실리콘 타겟을 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 실리콘 박막을 형성하는 방법과;실리콘 타겟을 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 실리콘 박막을 형성한 후, 금속 타겟을 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 금속 박막을 형성하여 실리콘-금속 다중층을 형성하는 방법; 및실리콘 타겟과 금속 타겟을 동시에 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 실리콘-금속 단일층을 형성하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의하여 형성되며,상기 금속 타겟은 티타늄, 니켈, 구리, 철, 크롬, 망간, 코발트, 바나듐, 주석, 인듐, 아연, 갈륨, 게르마늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 안티몬으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
14 14
제9항 또는 제10항에 있어서,상기 탄화수소 가스는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 이들 중 둘 이상으로 이루어진 가스, 및 이들에 불활성 가스를 혼합한 혼합 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
15 15
제9항 또는 제10항에 있어서,상기 열처리는 200℃ 내지 900℃ 사이의 온도에서 1분 내지 24시간 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
16 16
제9항 또는 제10항에 있어서,상기 음극 활물질층은 10nm 내지 10㎛의 두께로 형성되며,상기 탄소피복은 5nm 내지 200nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
17 17
제11항에 있어서,상기 금속 완충층은 5nm 내지 200nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 실리콘 박막 음극의 제조방법
18 18
양극, 전해질 및 실리콘 박막 음극을 포함하는 리튬이차전지에 있어서,상기 실리콘 박막 음극은,금속을 포함하는 집전체와;상기 집전체 상에 형성되어 있으며, 실리콘을 포함하는 음극 활물질층과; 상기 음극 활물질층을 덮고 있으며, 상기 전해질과의 반응성이 없는 탄소피복을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지
19 19
제18항에 있어서,상기 음극 활물질층은 실리콘 박막, 실리콘 박막과 금속 박막이 차례로 적층된 실리콘-금속 다중층, 실리콘과 금속이 동시에 한 층으로 형성되어 있는 실리콘-금속 단일층 및 이들 중 적어도 하나가 반복되어 적층된 복합층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지
20 20
제18항에 있어서,상기 집전체와 상기 음극 활물질층 사이에 위치하며, 금속을 포함하는 금속 완충층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지
21 21
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 집전체, 상기 금속 완충층 및 상기 음극 활물질층 중 적어도 하나의 금속 성분과 상기 음극 활물질층의 실리콘 성분이 맞닿는 계면에서 열처리에 의하여 금속 성분과 실리콘 성분이 반응하여 형성되는 적어도 하나의 계면안정층을 더 포함하며,상기 계면안정층은 실리사이드 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지
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순번 패밀리번호 국가코드 국가명 종류
1 US08168328 US 미국 FAMILY
2 US20090061319 US 미국 FAMILY

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1 US2009061319 US 미국 DOCDBFAMILY
2 US8168328 US 미국 DOCDBFAMILY
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