KR100344357B1 - Ｌｉ 분말음극과 이를 이용한 Ｌｉ 1차 전지 및 그의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무산소 분위기하에서 얻어진 Li 분말을 가공하여 제조된 Li 분말음극을 이용하여 고온 저장능이 향상되고 순간 방전시의 전압강하 현상이 개선된 Li 1차 전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 양극, 음극 및 전해액을 구비하는 Li 1차 전지에 있어서, 상기 음극은 가요성 금속기재와, 상기 금속기재의 표면에 압착된 Li 분말층으로 구성되거나 또는 상기 음극은 Li 분말로 몰드 성형된 Li 분말 슬리브로 구성된다.

Description

Ｌｉ 분말음극과 이를 이용한 Ｌｉ 1차 전지 및 그의 제조방법{Li Power Anode, Li Battery Using Li Power Anode and Method for Making the Same}

본 발명은 Li 분말음극과 이를 이용한 Li 1차 전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 무산소 분위기하에서 얻어진 Li 분말을 가공하여 제조된 Li 분말음극을 이용하여 고온 저장능이 향상되고 순간 방전시의 전압강하 현상이 개선된 Li 1차 전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 Li 1차 전지는 음극(Anode), 양극(Cathode), 전해액의 3대 주요 구성요소와 분리막, 외곽캔 등의 부품으로 이루어져 있다. Li 1차 전지는 전지의 음극으로 Li 금속을 사용하는 전지로서, 양극재료인 MnO₂, SOCl₂, SO₂등과 조합하여 여러 종류의 1차 전지가 사용되고 있다.

현재 생산 판매되고 있는 Li계 1차 전지는 음극을 Li 잉곳으로부터 압출된 Li 포일을 다수회 권취한 "와운드형(wound type)"과, 1회 권취한 "보빈형(bobbin type)" 등으로 음극을 형성하고 여러 양극화합물들과 조합하여 제조되고 있다.

현재의 Li계 1차전지는 장기저장능이 우수하고 고전압(3-4V)이 가능하여 화재발생, 응급환자 등의 비상연락용 발신기의 전원으로 그 사용처가 확대되고 있으나, 고온 저장능이나, 순간 방전시 전압강하 등의 현상으로 인해 품질에 많은 문제가 발생하고 있다.

한편, 일반적으로 Li 금속은 1족의 알칼리 금속으로 반응성이 매우 강하여일반적인 대기 중에서는 보관을 할 수 없는 금속이다. 특히 수분과의 반응이 매우 강하여 폭발의 위험이 있으므로 항상 보관시에는 수분과의 접촉을 필히 피해야만 한다. 하지만 Li은 미량의 수분, 기체 등과 반응에 의해 Li 표면에는 항상 Li 화합물이 형성되어 막(interface) 형태로 존재한다. 이 막은 주로 LiOH, Li₂O 등으로 이루어지며 급속하게 진행되어 전지의 장기 저장능은 물론 음극 전극으로서의 기능을 상실하게 된다. 따라서, 일반적으로 Li 전지의 제조는 수분 2% 이하의 환경에서 작업이 이루어져야 하는 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 무산소 분위기하에서 얻어진 Li 분말을 가공하여 제조된 Li 분말음극을 이용하여 고온 저장능이 향상되고 순간 방전시의 전압강하 현상이 개선된 Li 1차 전지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 무산소 분위기 하에서 제조한 Li 분말을 분말의 특성을 잃지 않으면서 전성 및 연성 등의 기계적 성질을 높여서 음극으로 형상화하는데 문제가 없도록 Li 분말을 금속 엑스멧이나 금속 포일(알루미늄 또는 구리박)에 부착하여 이루어진 음극재료를 사용하여 제조된 Li 1차 전지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 Li 분말로 이루어진 슬리브 형태의 Li 음극과 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따라 무산소 분위기하에서 Li 분말을 얻기 위한 제조장치의 개략 단면도,

도 2는 도 1에서 얻어진 Li 분말로부터 Li 박을 제조할 때 이용될 수 있는 프레스장치의 개략 사시도,

도 3은 전지성능을 시험하기 위하여 도 2의 Li 박으로 제조된 Li 음극을 이용하여 구성된 전지셀의 정면도,

도 4a는 Li 포일 음극과 본 발명의 Li 분말 음극을 포함한 Li/MnO₂전지에 대한 10일/15회 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프,

도 4b는 Li 포일 음극과 본 발명의 Li 분말 음극을 포함한 Li/MnO₂전지에 대한 60℃/17일/100회 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프,

도 5a는 Li 포일 음극과 본 발명의 Li 분말 음극을 포함한 Li/SOCl₂전지에 대한 10일/다수회 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프,

도 5b는 Li 포일 음극과 본 발명의 Li 분말 음극을 포함한 Li/SOCl₂전지에 대한 20일/다수회 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프,

도 6a는 Li 포일과 본 발명의 Li 분말 음극 소재를 사용한 2차 전지의 경우 전해액내에 전극이 침지된 시간에 따른 전극의 내부저항 변화를 나타낸 그래프,

도 6b는 Li 포일과 본 발명의 Li 분말 음극 소재를 사용한 Li/SOCl₂1차 전지의 경우 전해액내에 전극이 침지된 시간에 따른 전극의 내부저항 변화를 나타낸 그래프,

도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 Li 분말을 이용하여 음극형성재료로 가공한 예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1 ; Li 분말 2 ; 믹서부

3 ; 세틀러부 4 ; 프레스 장치

5 ; 임펠러 6 ; 히터

7 ; 무기광유 8 ; 무기광유 순환로

9 ; Li 분말 회수구 10 ; 용융 Li

11 ; 흡입구 12 ; 격벽

13 ; 오버플로우 출구 21 ; 하부다이

22 ; 원통형 금형 23 ; 상부다이

23a ; 가압돌기 31 ; 금속박

32,34 ; Li 분말 33 ; 엑스멧

35,41 ; 음극 42 ; 양극

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무산소 분위기하에서 용융 Li로부터 Li 분말을 형성하는 단계와, 상기 Li 분말을 소결하여 Li 박(strip)을 성형하는 단계와, 상기 Li 박을 권회하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 무산소 분위기하에서 용융 Li로부터 Li 분말을 형성하는 단계와, 상기 Li 분말을 금속 엑스멧에 부착하는 단계와, 상기 금속 엑스멧을 권회하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법을 제공한다.

상기 Li 박을 성형하는 단계는 도전성 박에 Li 분말을 압연방식으로 부착시키는 단계로 이루어진다.

상기 Li 분말은 믹서부의 온도를 Li의 용융점보다 더 높은 온도로 세팅하고, 세틀러부의 온도를 믹서부에서 제조된 Li 분말이 응고할 수 있도록 상기 용융점 이하의 온도로 세팅하는 단계와, 온도가 세팅되면, 용융 Li과 무기광유를 믹서부로 유입시켜 믹서부에서 혼합된 용융 Li과 무기광유를 임펠러의 회전으로 Li 분말과 무기광유를 에멀션화시키는 단계와, 상기 에멀션된 Li 분말과 무기광유가 임펠러의 회전력에 의해 믹서부의 상단부로부터 오버플로우(overflow)되어 세틀러부로 이동된 후 시간의 경과에 따라 Li 분말이 무기광유와 자동적으로 분리되어 윗부분으로 상승하는 단계와, 윗부분으로 상승한 Li 분말을 수집하여 무기광유를 씻어내고, 세틀러부에 남아있는 무기광유는 순환시켜서 믹서부로 다시 유입시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 믹서부에서 용융 Li : 무기광유는 부피비로 약 1 : 10 비율로 혼합된다.

본 발명의 Li 1차 전지용 음극은 가요성 금속기재와, 상기 금속기재의 표면에 압착된 Li 분말층으로 구성된다. 여기서, 상기 금속기재는 도전성 박 및 금속 엑스멧 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명에서는 양극, 음극 및 전해액을 구비하는 Li 1차 전지에 있어서, 상기 음극은 가요성 금속기재와, 상기 금속기재의 표면에 압착된 Li 분말층으로 구성되거나 또는 상기 음극은 Li 분말로 몰드 성형된 Li 분말 슬리브로 구성된다.

상기한 Li 음극을 이용하여 양극과 전해액을 케이싱에 조립하면 Li 1차전지가 구성된다.

이하에 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(전체적인 Li 음극 제조방법)

본 발명은 무산소 분위기하에서 제조한 Li 분말을 소결시켜 종래의 포일 형태의 음극재료를 대신하여 Li 1차 전지를 제조한다. 즉, Li 분말을 음극재료로 사용할 경우 분말의 특성상 전해액과의 반응이 빨라 순간 고율 방전시 전압강하가 적어 여러 용도의 사용에 유리하고, 제조시 생성된 전해막(SEI, solid electrolyte interface)이 치밀하여 장기저장에도 유리하게 된다.

본 발명에서는 이를 위하여 먼저, 산소를 함유하지 않은 실리콘 오일과 같은 무기광유 속에서 용융 Li을 에멀션화 하면 산소와 반응이 없는 Li 분말을 제조한다.

그후 얻어진 Li 분말의 오일을 세척하고, 프레스나 압연기로 소결하여 Li 박(strip)으로 제조하기 위하여 각종 도전성 금속박, 예를들어 Al 또는 Cu 박에 Li 분말을 부착하여 이를 다수회 권취한 와운드형(wound type) 또는 1회 권취한 보빈형(bobbin type) 등으로 음극을 형성하거나, 상기한 Li 분말의 오일을 세척하고 얻어진 Li 분말을 금속 엑스멧(Exmet)에 부착하여 상기한 와운드형 또는 보빈형 등으로 음극을 형성하거나 또는 상기한 Li 분말의 오일을 세척하고 얻어진 Li 분말을 몰드 성형에 의해 직접 원통형 음극을 형성하여 사용할 수 있다.

일반적으로 금속 분말은 자체로 소결하거나 압연하여 스트립으로 제조할 수 있으나, 이 경우 소결 조건에 따라 전성 및 연성이 저하될 수 도 있다. 또한 과다한 압력하에서의 소결은 분말의 특성을 잃어버릴 수 도 있어, 스트립의 기계적인 성질만을 고려하여 소결시킬 수 없다. 즉 Li 분말만으로 소결 또는 압연한 스트립을 음극재료로 사용하여 와운드 또는 보빈형으로 형성하는 경우 부서지거나 깨질 수 도 있다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 음극재료를 얻게 되면 분말의 특성을 잃지 않으면서 전성 및 연성 등의 기계적 성질을 높여서 와운드형 또는 보빈형 음극으로 형상화하는데 문제가 발생되지 않게 된다.

(산소와 반응이 없는 Li 분말 제조)

첨부된 도 1은 본 발명에 따라 무산소 분위기하에서 Li 분말을 얻기 위한 믹서 세틀러법에 따른 제조장치를 나타내고 있다.

상기 제조장치는 용융 Li(10)을 산소의 용해도가 적은(용존산소가 거의 없는) 실리콘 오일과 같은 무기광유(7)와 믹서부(2)에서 혼합한 후 임펠러(5)를 고속으로 회전시켜 에멀션화 함에 의해 Li 분말을 제조하므로 무산소 분위기하에서 Li 분말을 제조할 수 있어, Li 금속과 같은 산소와 반응성이 매우 큰 금속의 분말을 제조하는데 특히 유리하다.

즉, 상기 제조장치에서는 용융 Li(10)의 벌크(bulk) 액상이 깨지면서 생성되는 새로운 액적 표면이 용존산소가 없는 무기광유(7)에 둘러 쌓인 채로 응고가 일어나고 무기광유에 둘러 쌓인 채 상온까지 냉각되므로 Li 분말(1)을 무산소 분위기 하에서 제조할 수 있다.

상기 제조장치에 의해 제조된 Li 분말(1)은 상온에서 무기광유(7)를 씻어낸 후 산소와의 접촉이 일어나므로 Li 분말(1) 표면에 산화막이 한정될 것이다. 더우기, Li 분말의 제조와 세척은 외부와 차단된 Ar 분위기의 글로브 박스(glove box)내에서 수행되므로, 전체 Li 분말 제조단계에서 산소와의 접촉을 제한할 수 있다.

Li 분말을 제조하는 자세한 공정은 다음과 같다.

먼저 믹서부(mixer)(2)의 로(furnace)는 Li의 용융점인 180℃보다 20℃정도 높은 200℃로 세팅(setting)하고, 세틀러부(settler)(3)의 로는 믹서부(2)에서 제조된 Li 분말(1)이 응고할 수 있도록 150℃로 세팅한다.

그후 로의 온도가 세팅되면, 용융 Li(10)과 무기광유(7)를 믹서부(2)로 일정량(Li : 무기광유 = 1 : 10 (부피비)) 유입시킨다. 믹서부(2)에서 혼합된 용융 Li(10)과 무기광유를 모터(M)에 장착된 임펠러(5)를 고속으로 1분간 회전시켜서 Li분말(1)과 무기광유(7)를 에멀션화시킨다.

그후 에멀션된 Li 분말(1)과 무기광유(7)는 임펠러(5)의 회전력에 의해 믹서부(2)의 상단부로 오버플로우(overflow)되어서 세틀러부(3)로 이동된다. 세틀러부(3)에서 Li 분말(1)은 Li의 저밀도 특성으로 인하여, 시간이 충분히 지나면 무기광유(7)와 분리되어 윗부분으로 뜨게 된다.

이 경우 윗부분으로 뜬 Li 분말(1)을 수집하여 핵산으로 무기광유(7)를 씻어내고, 세틀러부(3)에 남아있는 무기광유는 순환(circulation)시켜서 믹서부(2)로 다시 유입시킨다.

도 1에서 미설명 부호 4는 용융 Li을 가압하기 위한 프레스장치, 6은 히터, 8은 무기광유의 순환로, 9는 Li 분말 회수구, 10은 용융 Li, 11은 흡입구, 12는 격벽, 13은 오버플로우 출구를 각각 가리킨다.

상기 제조장치에서 Li 분말(1)의 사이즈는 오버플로우 출구(13)의 높이와 크기, 임펠러(5)의 회전속도, 블레이드의 수, 에멀젼화 시간 등에 따라 분말의 사이즈가 결정된다. 예를들어, 임펠러 구동용 모터를 30000RPM으로 회전시켰을 시에는, 대략 20~30㎛의 분말을 얻을 수 있다.

(Li 분말로부터 Li 박의 제조)

도 2와 같이 하부다이(21)에 원통형 금형(22)이 결합되고, 원통형 금형(22)에 삽입되는 가압돌기(23a)를 갖는 상부다이(23)가 상부로부터 프레싱되는 유압 프레스 장치를 이용하여, Li 분말로부터 Li 음극으로 쓰이는 Li 박을 제조할 수 있다.

즉, 원통형 금형(22)안에 Li 분말 일정량(약 0.1g)을 장입한 후, 유압 프레스 장치를 이용하여 10kgf/m²정도의 힘으로 압력을 가하여 원판형 Li 박(strip)을 제조한다. 이 때, Li 박의 최종 두께는 전지의 종류에 따라 달리 제조될 수 있으며 이에 맞춰 장입 분말의 양도 조절된다.

유압 프레스의 압력은 Li 박의 최종밀도에 영향을 주며 궁극적으로 전지 특성에 영향을 준다. 일반적인 경우, 적은 압력값이 분말의 특성을 더 잘 표현할 수 있으나 이 경우 소결된 박으로서의 기계적 성질이 떨어지므로 이를 적절히 조화시켜야 한다.

(Li 음극 제조)

상기와 같이 얻어진 Li 분말의 오일을 세척하고, 프레스나 압연기로 소결하여 Li 박(strip)을 제조하는데 도 7a와 같이 각종 도전성 금속박(31), 예를들어 Al 또는 Cu 박(strip)에 Li 분말(32)을 압연방식으로 부착하여 이를 다수회 권회한 와운드형(wound type) 또는 1회 권회한 보빈형(bobbin type) 등으로 음극을 형성하여 전지를 제조할 수 있다.

다른 형태로는 상기한 Li 분말의 오일을 세척하고 얻어진 Li 분말(34)을 도 7b와 같이 금속 엑스멧(Exmet)(33)에 부착하여 상기한 와운드형 또는 보빈형 등으로 음극을 형성하여 사용하는 방법이다.

또 다른 방법으로는 상기한 Li 분말의 오일을 세척하고 얻어진 Li 분말을 몰드 성형에 의해 도 7c와 같이 슬리브 형태로 직접 음극(35)을 형성하여 사용하는방법이다.

이어서, 상기와 같이 제조된 Li 음극을 사용하여 주지된 구조/방법에 따라 Li 1차 전지를 제조한다.

이 경우 분말 Li으로부터 제조된 Li 박을 이용한 전지는 기존의 전지와 비교할 때 순간 고율 방전이 가능하며, 방전시 전압강하 현상 또한 크게 줄어든다.

이는 분말 제품이 전해액과 접촉하는 면이 넓어 반응성이 좋고, 분말의 표면전해막(SEI)이 포일의 그것과 달리 치밀하고 안정하여, 포일에 생성되는 전해막과 비교할 때 시간에 따라 전해막의 성장이 더디다. 이로 인해 분말 음극소재를 사용한 전지는 장기저장능과 순간 고율방전, 방전시의 전압강하 등의 제반 전기화학적 특성이 보다 우수하다.

더욱이, 접촉 표면적이 증대되어 전지의 효율성도 크게 증대될 것으로 예상된다.

(실시예 1)

전지성능을 시험하기 위하여 도 3과 같이 Li 박으로 제조된 Li 음극을 이용하여 구성된 시험용 Li/MnO₂전지셀을 제조하였다.

상기 전지셀은 동작전극(working electrode), 즉 음극(anode)(41)으로서는 본 발명의 방법에 따라 실험실에서 제조한 Li 분말 전극을 사용하였고, 카운터전극(counter electrode), 즉 양극(cathode)(42)으로서는 상용되는 전지 시스템과 동일하게 MnO₂를 사용하였다. 그리고, 전지에 맞는 전해액을 양전극 사이에일정량(약1mL) 주입하였다.

도 3에서 부재번호 43은 테플론 소재의 원통 케이싱, 44는 테플론 소재의 링, 45와 46은 SUS 316 소재의 상/하부 케이싱을 구성한다.

이러한 전지셀을 조립한 후, WBCS3000 (Won A tech사, Korea) 충방전기를 이용하여, 각각의 전지셀에 대하여 하기와 같이 방전실험을 수행하였다.

먼저 상기한 본 발명의 Li/MnO₂전지에 대하여는 10일 경과 후, 15회 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프를 도 4a에 표시하였다.

(종래예 1)

상기한 전지셀에서 음극으로 종래 방법으로 제작된 Li 포일 소재로 제작된 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정하고 그 결과를 도 4a에 나타내었다.

상기 측정결과 실시예 1에서는 평균 0.627V의 전압강하가 발생되었으나, 종래예 1에서는 평균 0.802V의 전압강하가 발생되었고, 종래예 1에서는 방전시에 전압치가 컷-오프(cut-off) 전압인 2.5V 이하로 하강하였으나, 실시예 1은 방전시의 전압치가 2.5V 이상으로 측정되었다.

(실시예 2)

적도 통과시험(즉, 고온저장시험)을 위하여 실시예 1과 동일하게 제조된Li/MnO₂전지에 대하여 60℃에서 17일간 보관한 후 100회 방전 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정하고 그 결과를 도 4b에 나타내었다.

(종래예 2)

상기 종래예 1과 동일한 전지셀에 대하여 실시예 2와 동일한 방법으로 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정하고 그 결과를 도 4b에 나타내었다.

(실시예 3)

양극으로서 카본(Carbon)을 사용한 것으로 제외하고 실시예 1과 동일하게 Li/SOCl₂전지를 구성하고, 10일간 보관 후 다수회의 순간방전시의 전압강하 현상을 측정한 그래프를 도 5a에 표시하였다.

(종래예 3)

상기한 종래예 1과 동일한 Li 포일 음극을 사용하고 양극으로서 Li/SOCl₂를 사용하여 Li/SOCl₂전지를 구성하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 순간 방전시의 전압강하 현상을 측정하고 그 결과를 도 5a에 나타내었다.

(실시예 4)

전지의 보관기간을 20일로 한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 실험하고 그 결과를 도 5b에 나타내었다.

(종래예 4)

전지의 보관기간을 20일로 한 것을 제외하고 종래예 3과 동일한 방법으로 실험하고 그 결과를 도 5b에 나타내었다.

도 4a 내지 도 5b에서 보듯이 1-20일 저장한 전지와 고온 저장한 시편 모두에서 분말형태의 음극을 사용한 전지가 포일형태의 음극을 사용한 전지보다 훨씬우수한 성능을 보임을 알 수 있다. 또한 종래예 2는 고온 저장시험에서 손상을 의미하는 0V 이하로 내려가 심한 전압지체 현상을 일으키는 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

LiPF6 1M을 함유한 EC(에칠렌카보네이트)-EMC(디메틸카보네이트)(1:1) 용매를 사용하여 Li 분말을 제조하고 이를 음극으로 이용하여 2차 전지를 제조한 후 전해액내에 전극이 침지된 시간 대 내부저항, 즉 음극 표면막(surface film)의 저항을 IM6(Zahner사, Germany)를 이용하여 측정한 후 도 6a에 나타내었다.

상기 내부저항은 cole-cole plot에서 전극의 표면막에 대한 저항값을 나타내는 반원의 지름을 측정하여 얻어진 내부저항을 나타낸 그래프이다.

(종래예 5)

상기 실시예 5에서 음극소재로서 Li 포일을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 내부저항값을 측정하여 도 6a에 나타냈다.

(실시예 6)

상기한 실시예 3과 동일한 전지셀에서 음극이 전해액에 침지된 시간에 따른 내부저항의 변화를 실시예 5와 동일한 방법으로 측정하여 도 6b에 나타내었다.

(종래예 6)

상기한 종래예 3과 동일한 전지셀에서 음극이 전해액에 침지된 시간에 따른 내부저항의 변화를 실시예 5와 동일한 방법으로 측정하여 도 6b에 나타내었다.

도 6a 및 도 6b에서 보듯이 포일 음극의 경우 초기 저항은 낮으나, 시간이 갈수록 전해막이 성장하여 매우 큰 저항을 보이고 있다. 반면에, 분말재료 음극의경우 초기저항은 포일 음극보다 큰 값을 보이나, 성장이 빠르지 않고 수일이 지나면 더 이상의 저항 증가가 관찰되지 않아 포일음극 보다 오히려 적은 저항 값을 나타내고 있다. 이는 분말 재료의 장기저장능이 우수함을 나타낸다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 무산소 분위기하에서 얻어진 Li 분말로 제조된 Li 분말음극을 1차전지에 이용함에 따라 고온 저장능이 향상되고 순간 방전시의 전압강하 현상이 개선된다.

상기와 같은 방법으로 음극재료를 얻게 되면 분말의 특성을 잃지 않으면서 전성 및 연성 등의 기계적 성질을 높여서 와운드형 또는 보빈형 음극으로 형상화하는데 문제가 발생되지 않게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (11)

1. 무산소 분위기하에서 용융 Li로부터 Li 분말을 형성하는 단계와,

   상기 Li 분말을 소결하여 Li 박(strip)을 성형하는 단계와,

   상기 Li 박을 권회하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
2. 무산소 분위기하에서 용융 Li로부터 Li 분말을 형성하는 단계와,

   상기 Li 분말을 금속 엑스멧에 부착하는 단계와,

   상기 금속 엑스멧을 권회하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 Li 박을 성형하는 단계는 도전성 박에 Li 분말을 압연방식으로 부착시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Li 분말을 형성하는 단계는 믹서부의 온도를 Li의 용융점보다 더 높은 온도로 세팅하고, 세틀러부의 온도를 믹서부에서 제조된 Li 분말이 응고할 수 있도록 상기 용융점 이하의 온도로 세팅하는 단계와,

   온도가 세팅되면, 용융 Li과 무기광유를 믹서부로 유입시켜 믹서부에서 혼합된 용융 Li과 무기광유를 임펠러의 회전으로 Li 분말과 무기광유를 에멀션화시키는 단계와,

   상기 에멀션된 Li 분말과 무기광유가 임펠러의 회전력에 의해 믹서부의 상단부로부터 오버플로우(overflow)되어 세틀러부로 이동된 후 시간의 경과에 따라 Li 분말이 무기광유와 자동적으로 분리되어 윗부분으로 상승하는 단계와,

   윗부분으로 상승한 Li 분말을 수집하여 무기광유를 씻어내고, 세틀러부에 남아있는 무기광유는 순환시켜서 믹서부로 다시 유입시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 믹서부에서 용융 Li : 무기광유는 부피비로 약 1 : 10 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
6. 무산소 분위기하에서 용융 Li로부터 Li 분말을 형성하는 단계와,

   상기 Li 분말을 슬리브 형상으로 몰드 성형하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극의 제조방법.
7. Li 1차 전지용 음극에 있어서,

   가요성 금속기재와,

   상기 금속기재의 표면에 압착된 Li 분말층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극.
8. 제7항에 있어서, 상기 금속기재는 도전성 박 및 금속 엑스멧 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극.
9. 제7항에 있어서, 상기한 음극은 와운드형과 보빈형 중 어느 하나로 성형되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지용 음극.
10. 양극, 음극 및 전해액을 구비하는 Li 1차 전지에 있어서,

    상기 음극은 가요성 금속기재와, 상기 금속기재의 표면에 압착된 Li 분말층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지.
11. 양극, 음극 및 전해액을 구비하는 Li 1차 전지에 있어서,

    상기 음극은 Li 분말로 몰드 성형된 Li 분말 슬리브로 구성되는 것을 특징으로 하는 Li 1차 전지.