KR101482831B1 - 미세하게 침착된 리튬 금속 분말 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용매의 사용을 피하면서 기판 상에 리튬 금속 분말 또는 얇은 리튬 호일을 미세하게 침착시키는 방법을 제공한다. 본 방법은 리튬 금속 분말 또는 얇은 리튬 호일을 담체 상에 침착시키는 단계, 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력과 비교하여 리튬 금속 분말에 대한 더 높은 친화력을 가지는 기판과 담체를 접촉시키는 단계, 기판이 담체와 접촉하는 동안에 담체에 침착된 리튬 금속 분말 또는 리튬 호일을 기판으로 이동시키기에 충분한 조건으로 기판을 처리하는 단계, 및 담체 및 기판을 분리하여 기판에 침착된 리튬 금속 분말 또는 리튬 금속 호일을 유지하는 단계를 포함한다.

Description

미세하게 침착된 리튬 금속 분말{FINELY DEPOSITED LITHIUM METAL POWDER}
본 출원은 2009년 12월 3일 출원된 미국 가출원 일련 번호 61/266,308에 대한 우선권을 주장하며, 그의 개시된 전문을 본 명세서에 참고문헌으로 인용한다.
본 발명은 기판에 리튬 금속 분말을 미세하게 침착하는 방법에 관한 것이다. 이런 미세하게 침착된 리튬 금속 분말은 예를 들어, 1차 또는 2차 배터리용 전극을 형성하는데 사용될 수 있다.
리튬 및 리튬-이온 2차 또는 재충전가능한 배터리는 휴대 전화, 캠코더, 및 노트북 컴퓨터와 같이 특정한 용도로, 및 심지어 최근에는, 전기 자동차 및 하이브리드 전기 자동차와 같이 더 큰 고출력 용도로 사용됨을 보아왔다. 이러한 용도에서 2차 배터리는 가능한 가장 높은 비용량을 가지나 여전히 안전한 작동 조건 및 우수한 수명을 제공하여 높은 비용량이 그 이후의 재충전 및 방전 순환에서 유지되는 것이 바람직하다.
2차 배터리에 대해 다양한 구성이 있다고 해도, 각 구성은 양극 전극 (또는 캐소드), 음극 전극 (또는 애노드), 캐소드 및 애노드를 분리하는 격막, 및 캐소드 및 애노드와 전기화학적인 소통을 하는 전해질을 포함한다. 2차 리튬 배터리에서, 리튬 이온은 2차 배터리가 방전될 때, 즉, 특정한 용도로 사용될 때 애노드로부터 캐소드로 전해질을 통해 이동한다. 방전 과정 동안, 전자는 애노드로부터 모아지고 외부 회로를 통해 캐소드를 통과한다. 2차 배터리가 충전 또는 재충전될 때, 리튬 이온은 전해질을 통해 캐소드로부터 애노드로 이동한다.
역사상, 2차 리튬 배터리는 캐소드 활성 물질로 TiS2, MoS2, MnO2 및 V2O5와 같이 높은 비용량을 가지는 비-리튬화(non-lithiated) 화합물을 사용하여 생산했다. 이들 캐소드 활성 물질은 리튬 금속 애노드와 결합된다. 2차 배터리가 방전될 때, 리튬 이온은 전해질을 통해 리튬 금속 애노드로부터 캐소드로 이동한다. 불행하게도, 순환할 때, 리튬 금속은 궁극적으로 배터리에서의 불안한 조건을 야기하는 덴드라이트를 생성한다. 결과적으로, 이런 형태의 2차 배터리의 생산은 리튬-이온 배터리를 선호하던 1990년대 초에 멈추었다.
리튬-이온 배터리는 통상적으로 탄소계 애노드와 결합한 캐소드 활성 물질로 LiCoO2 및 LiNiO2와 같은 리튬 금속 산화물을 사용한다. 이 배터리에서는, 애노드상에 리튬 덴드라이트 형성을 피하게 되고, 따라서 배터리를 더 안전하게 만든다. 그러나, "유용한" 양이 배터리 용량을 결정하는 리튬은 전적으로 캐소드로부터 제공된다. 이것은 활성 물질이 제거가능한 리튬을 함유해야만 하기 때문에 캐소드 활성 물질의 선택을 제한한다. 또한, 충전 및 과충전 동안 생성된 리튬 방출(delithiated) 생성물은 불안정한 경향이 있다. 특히 이들 리튬 방출 생성물은 전해질과 반응하여 열을 생성하려는 경향이 있고, 이는 안전성 우려를 증가시킨다.
게다가, 새로운 리튬-이온 전지 또는 배터리는 초기에는 방전 상태이다. 리튬-이온 전지의 첫 번째 충전 동안, 리튬은 LiCoO2 또는 LiNiO2와 같은 캐소드 물질로부터 흑연과 같은 애노드 물질로 움직인다. 애노드 위에 형성되는 부동화 피막은 고체 전해질 계면 또는 SEI라 불린다. SEI 막은 전극 표면 위 전해질에 존재하는 종들의 전기화학적 환원 때문이다. 이어지는 방전에서, SEI의 형성에 의해 소비되는 리튬은 캐소드로 돌아오지 않는다. 이것은 리튬의 일부가 SEI 형성에 의해 소비되기 때문에 초기 충전 용량과 비교하여 더 작은 용량을 가지는 리튬-이온 전지를 야기한다. 이용가능한 리튬의 비가역적 소비는 리튬-이온 전지의 용량을 감소시킨다. 이 현상은 비가역적 용량이라 불리고 통상적인 리튬 이온 전지 용량의 약 10 % 내지 20 %를 소비한다고 알려져 있다. 따라서, 리튬-이온 전지의 초기 충전 후에, 리튬-이온 전지는 용량의 약 10 % 내지 20 %를 잃는다.
하나의 해결책은 애노드를 사전-리튬화(pre-lithiate)시키기 위해 안정화된 리튬 금속 분말 ("SLMP®")을 사용하는 것이다. 예를 들어, 리튬 분말은 개시된 전문이 참고문헌으로 본원에 인용된, 미국 특허 제5,567,474호, 제5,776,369호, 및 제5,976,403호에서 설명한 것과 같이 CO2로 금속 분말 표면을 부동태화하여 안정화시킬 수 있다. 하지만, CO2 부동태화 리튬 금속 분말은 리튬 금속 및 공기의 반응때문에 리튬 금속 함량이 감쇠하기 전에 제한된 시간의 기간 동안 낮은 습도를 가지는 공기에서만 사용될 수 있다. 또 다른 해결책은 개시된 전문이 참고문헌으로 인용된, 미국 특허 제7,588,623호에서 설명한 것과 같이 리튬 금속 분말에 불화계 코팅을 적용하는 것이다. 또 다른 해결책은 개시된 전문이 참고문헌으로 인용된, 미국 공보 제2009/0035663A1에서 설명한 것과 같이 왁스 층을 제공하는 것이다. 여기에는; 그러나, 배터리를 형성하기 위해 다양한 기판에 리튬 금속 분말을 적용하는 향상된 방법에 대한 필요성이 남아있다.
본 발명은 용매의 사용을 피하면서 기판 상에 리튬 금속 분말 또는 얇은 리튬 분말 유래 호일을 미세하게 침착하는 방법을 제공한다. 본 방법은 담체 상에 리튬 금속 분말을 침착시키는 단계, 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력과 비교하여 리튬 금속 분말에 대한 더 높은 친화력을 가지는 기판과 담체를 접촉하는 단계, 기판이 담체와 접촉하는 동안에 담체에 침착된 리튬 금속 분말을 기판으로 이동시키기에 충분한 조건에서 기판을 처리하는 단계, 및 담체 및 기판을 분리하여 기판에 미세하게 침착된 리튬 금속 분말을 유지하는 단계를 포함한다. 임의적으로, 얇은 리튬 분말 유래 호일은 리튬 금속 분말 대신에 사용될 수 있다. 이런 방법을 사용하여 형성된 기판을 포함하는 배터리 또한 제공된다.
본 발명의 상기 목적 및 이점은 다음과 같이 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 상세한 실시양태에서 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 실시예 7에 대응하는 첫 번째 순환 전압 곡선이다.
도 2는 실시예 8에 대응하는 첫 번째 순환 전압 곡선이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특별한 실시양태를 설명하기 위한 목적이고 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "및/또는"은 관련되어 나열된 품목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 것으로, 단수 형태 ("a", "an", 및 "the")는 내용이 명백하게 다르게 지칭하지 않는 한, 복수 형태를 포함하는 것으로 의도된다. 이것은 추가적으로 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이 본 명세서에서 사용될 때는, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 조작들, 요소들, 및/또는 구성성분들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 조작들, 요소들, 구성성분들, 및/또는 이들의 군의 존재 또는 첨가를 배제하는 것은 아님이 이해될 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 용어 (기술적 및 과학적 용어를 포함하여)는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 같은 의미를 가진다. 이것은 추가적으로 보통 사용되는 사전에서 정의된 것과 같은 용어는 관련있는 분야의 맥락에서 그들의 의미와 일관되는 의미를 가지도록 해석되어야 하고 본 명세서에서 명확하게 정의되지 않는 한 이상화되거나 과하게 틀에 박힌 의미로 해석되지 않을 것임이 이해될 것이다.
본 발명에 따라서, 리튬 금속 분말은 용매의 사용 없이 기판 상에 미세하게 침착된다. 리튬 금속 분말은 미세하게 나뉘어진 분말의 형태이다. 리튬 금속 분말은 통상적으로 약 60 마이크로미터 미만, 및 종종 약 40 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 가진다. 리튬 금속 분말은 예를 들어, 개시된 전문이 참고문헌으로 본 명세서에 인용된, 미국 특허 제5,976,403호 및 제6,706,447호에서 설명한 것과 같이 안정화된 리튬 금속 분말 ("SLMP®")의 형태일 수 있다.
만약 얇은 리튬 분말 유래 호일이 사용된다면 두께는 약 20 마이크로미터 이하일 것이다.
리튬 금속 분말은 처음에 담체 상에 침착된다. 담체는 합성의 또는 반-합성의 비정질 고체 수지, 셀룰로오스성, 유리, 금속성 (예를 들어, 금속 호일) 또는 격막 물질 (예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 이 둘의 합판)일 수 있다. 예를 들어, 예시적인 고체 수지는 폴리프로필렌 (예를 들어, 인테톱TM 타입(InteToppTM Type) AA 막), 폴리에틸렌, 또는 폴리에스테르 막을 포함한다. 예시적인 금속성 담체는 Cu 또는 Cu 합금 호일을 포함한다. 한 실시양태에서, 담체의 표면은 성능을 향상시키고, 비용을 감소시키기 위해 또는 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력을 바꾸기 위해 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 담체는 막, 호일, 메쉬 등의 형태일 수 있다. 담체는 종종 10 마이크로미터 내지 200 마이크로미터의 두께를 가진다. 담체의 목적은 기판 상에 리튬 금속 분말을 침착시키거나 이동시키기 위한 것이다. 담체는 리튬 금속 분말에 대한 친화력을 가지지만; 이것의 친화력은 리튬 금속 분말이 그 위에 침착되는 기판에 대한 친화력보다 더 작다. 만약 리튬 분말 유래 얇은 리튬 호일을 사용한다면 적용된 적당한 압력으로 리튬 분말이 이동하는 것과 같은 절차를 사용하여 적용 또는 침착시킬 수 있다. 그렇지 않으면, EVA, SBR, 왁스 등과 같은 결합제가 담체에 적용될 수 있다. 그 후에 SLMP®가 담체에 정전기적으로 침착될 수 있다.
리튬 금속 분말은 사분, 분무, 코팅, 프린팅, 페인팅, 담금 등을 통해 담체 상에 침착될 수 있고, 이것의 선택은 이 분야의 통상의 기술자의 기술 범위 내일 것이다. 이것은 또한 기계적 힘을 사용하여 용매 없는 침착 및 매우 빠른 속도의 침착을 허용하는 고압 증기 흐름 기술, 가스 흐름 기술 등을 사용하여 침착시킬 수 있다.
기판은 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력과 비교하여 리튬 금속 분말에 대한 더 높은 친화력을 가진다. 적합한 기판은 탄소질 물질, Li4Ti5O12 및 다른 리튬 삽입 물질, Si, Sn, Cu, SiO, 주석 산화물, 주석 합금, 전이 금속 합금, 리튬 금속 질화물, 및 리튬 금속 산화물, 및 혼합물, 및 Cu 호일 및 다른 금속 합금뿐만 아니라 이들의 복합물을 포함할 수 있다. 기판은 기판에 대한 리튬 금속 분말의 친화력을 촉진시키는 제제와 접촉시키거나 처리할 수 있다. 적합한 친화력 촉진제는 에틸렌 비닐 아세테이트, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 및 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 천연 왁스, 예를 들어 12-히드록시스테아르 산, 합성 왁스, 예를 들어 저분자량 폴리에틸렌, 석유 왁스, 예를 들어 파라핀 왁스, 및 미소정질 왁스와 같은 중합체 결합제를 포함한다.
조작 중에, 담체는 통상적으로 100 내지 20,000 psi와 같은 압력하에서 기판상에 가압된다. 리튬 금속 분말의 친화력을 사용함으로써, 리튬 금속 분말의 비연속적 층이 기판에 제공된다. 추가적으로 리튬 금속 분말은 이것의 침착 동안 변형될 것이다.
기판은 전극 표면의 형태일 수 있다. 리튬 금속 분말이 침착된 후에, 담체 및 기판은 기판에 리튬 금속 분말을 유지하기에 충분한 방식으로 분리할 수 있다.
기판은 리튬 금속 분말의 성질이 요망되는 매우 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판은 개시된 전문이 참고문헌으로 본 명세서에서 인용된, 미국 특허 제6,706,447호에서 설명한 것과 같이 2차 배터리용 애노드로 형성될 것이다. 통상적인 2차 배터리는 양극 전극 또는 캐소드, 음극 전극 또는 애노드, 양극 전극 및 음극 전극을 분리하는 격막, 및 양극 전극 및 음극 전극과 전기화학적인 소통을 하는 전해질을 포함한다. 2차 배터리는 또한 캐소드와 전기적으로 접촉하는 집전 장치 및 애노드와 전기적으로 접촉하는 집전 장치를 포함한다. 집전 장치들은 외부 회로를 통하여 서로 전기적으로 접촉한다. 2차 배터리는 "젤리 롤" 또는 적층 구조와 같은 분야에 공지된 임의의 구조를 가질 수 있다.
캐소드는 활성 물질로 형성되고, 이것은 통상적으로 탄소질 물질 및 결합제 중합체와 조합된다. 캐소드에 사용되는 활성 물질은 바람직하게는 유용한 전압 (예를 들어, 리튬 대비 2.0 내지 5.0 V)에서 리튬화 될 수 있는 물질이다. 바람직하게는, 비-리튬화 물질, 예를 들어, MnO2, V2O5, MoS2, 금속 불화물 또는 이들의 혼합물은 활성 물질로 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는, MnO2가 사용된다. 그러나, 추가적으로 리튬화될 수 있는 LiMn2O4와 같은 리튬화 물질이 또한 사용될 수 있다. 비-리튬화 활성 물질이 일반적으로 이 구조에서 리튬화 활성 물질보다 더 높은 비용량, 더 낮은 가격 및 더 넓은 선택성을 가지고, 따라서 리튬화 활성 물질을 포함하는 2차 배터리보다 증가된 전력을 제공할 수 있기 때문에 바람직하다. 게다가, 애노드는 하기에 설명한 것처럼 리튬을 포함하기 때문에, 2차 배터리가 작동하도록 하기 위해 캐소드가 리튬화 물질을 포함하는 것이 불필요하다. 캐소드에 제공되는 활성 물질의 양은 바람직하게는 애노드에 존재하는 제거가능한 리튬 금속을 수용하기에 충분하다.
이런 기판으로부터 형성되는 애노드는 전기화학적 시스템에서 리튬을 흡수 및 제거할 수 있다.
기판의 다른 잠재적인 용도는 1차 배터리에 대한 집전 장치, 중성자 감지기 부품의 가공에 사용될 수 있는 고 밀도 폴리프로필렌 표면을 포함한다.
다음의 실시예들은 단지 본 발명의 예시일 뿐이고, 그것에 대해 제한하지 않는다.
실시예
실시예 1
SLMP® 12 mg을 50 cm2 면적의 폴리프로필렌 인테톱TM 타입 AA 막에 침착시켰다. 그 후에 입자를 막에 접착시키기 위해 폴리프로필렌 보석 롤러를 사용하여 SLMP 담체 막을 가볍게 롤링하였다. 담체 막을 그 후에 50 cm2 면적의 탄소질 배터리 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 1500 lbs로 가압하였다. 가압한 다음에, 막을 전극으로부터 벗겨내어 약 8 mg의 리튬을 침착시켰다 (약 0.16 mg/cm2).
실시예 2
SLMP 100 mg을 284 cm2 면적의 폴리프로필렌 인테톱TM 타입 AA 막에 침착시켰다. 그 후에 입자를 막에 접착시키기 위해 폴리프로필렌 보석 롤러를 사용하여 SLMP 담체 막을 가볍게 롤링하였다. 담체 막을 그 후에 284 cm2 면적의 탄소질 배터리 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 손 롤러를 사용하여 가압하였다. 가압한 다음에 막을 전극으로부터 벗겨내어 약 80 mg의 리튬을 침착시켰다 (약 0.4 mg/cm2).
실시예 3
SLMP를 EVA 접착력 촉진제를 함유하는 폴리프로필렌 인테톱TM 타입 AA 막 상에 분사시켰다. 담체 막을 그 후에 음극 배터리 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 가압하였다. 가압한 다음에 막을 전극으로부터 벗겨내어 음극 전극 상에 얇은 리튬 호일 층을 침착시켰다.
실시예 4
EVA 접착력 촉진 코팅과 함께 SLMP를 폴리프로필렌 인테톱TM 타입 AA 막 상에 분사시켰다. 담체 막을 그 후에 음극 배터리 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 가압하였다. 가압한 다음에 막을 전극으로부터 벗겨내어 음극 전극 상에 얇은 리튬 호일 층을 침착시켰다.
실시예 5
SLMP 100 mg을 249 cm2 면적의 폴리프로필렌 막 인테톱TM 타입 BA 플라스틱 막의 코로나-처리한 측면 상에 SLMP:SBR:BYK의 100:10:5의 비율인 슬러리로 톨루엔 중의 스티렌-부타디엔/BYK-P 104S로 침착시켰다. 용매 증발 후에 담체 막을 구리 호일과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 구리 호일 스택을 그 후에 캘린더링시켰다. 캘린더링 후에 폴리프로필렌 막을 구리 호일로부터 벗겨내어 얇은 리튬 호일의 26 mm 층을 침착시켰다.
실시예 6
SLMP 48 mg을 249 cm2 면적의 폴리프로필렌 막 인테톱TM 타입 BA 플라스틱 막의 코로나 처리된 측면 상에 톨루엔 중의 스티렌-부타디엔/BYK 슬러리로 침착시켰다. 용매 증발 후에 담체 막을 249 cm2의 MCMB-25-28 (90 %) + 카본 블랙 (3 %) + PVdF (7 %) 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 캘린더링 시켰다. 캘린더링 후에 폴리프로필렌 막을 전극으로부터 벗겨내어 얇은 리튬 호일의 47 mg 층을 침착시켰다.
실시예 7
SLMP 5 mg을 49 cm2 면적의 폴리프로필렌 막 인테톱TM 타입 BA 플라스틱 막의 코로나 처리된 측면 상에 톨루엔 중의 스티렌-부타디엔/BYK 슬러리로 침착시켰다. 용매 증발 후에 담체 막을 49 cm2의 MCMB-25-28 (90 %) + 카본 블랙 (3 %) + PVdF (7 %) 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 담체 막 및 전극 스택을 그 후에 캘린더링 시켰다. 캘린더링 후에 폴리프로필렌 막을 전극으로부터 벗겨내어 얇은 리튬 호일의 층을 침착시켰다. MCMB 2528 전극을 그 후에 LiMn2O4 (90 %) + 카본 블랙 (5 %) + PVdF (5 %) 양극 전극에 대한 파우치 전지로 조립했다. 노보라이트(Novolyte)의 1M LiPF6/EC+DEC (1:1)를 전해질로 사용했다. SLMP를 함유하지 않는 같은 구조의 기준 전지를 비교를 위해 조립했다. 조립 후에 파우치 전지를 마커 시리즈 4000 순환기(Maccor series 4000 cycler)로 시험했다. 사용한 시험 절차는 CC 12 mA대 4.3 V의 CV (일정 전압)에서 10시간에 상응하는 단계 시간이었다. CC (일정 전류)는 12 mA에서 3.0 V까지 방전되었다. 순환 절차를 시작하기 전에 전지를 5 시간 동안 쉬게 하여 사전-리튬화 과정이 완료될 수 있는 시간을 허용했다. 하기 표 1에서 실시예 7에 대한 기준 전지 및 SLMP-포함 전지 데이터를 요약했다. 도 1은 대표적인 기준 전지 및 SLMP-포함 전지에 대한 첫 번째 순환 전압 곡선을 도시한다.
Figure 112012041164946-pct00001
실시예 8
SLMP 5 mg을 64 cm2 면적의 셀가드®(Celgard®) 3501 격막 상에 톨루엔 중의 스티렌-부타디엔/BYK 슬러리로 침착시켰다. 용매 증발 후에 격막을 49 cm2의 MCMB-2528 (90 %) + 카본 블랙 (3 %) + PVdF (7 %) 전극과 접촉하도록 위치시켰다. 격막 및 전극 스택을 그 후에 캘린더링시켰다. 캘린더링 후에 MCMB 2528 전극 및 격막은 LiMn2O4 (90 %) + 카본 블랙 (5 %) + PVdF (5 %) 양극 전극에 대한 파우치 전지로 조립했다. 노보라이트의 1M LiPF6/EC+DEC (1:1)를 전해질로 사용했다. SLMP를 함유하지 않는 같은 구조의 기준 전지를 비교를 위해 조립했다. 조립 후에 파우치 전지를 마커 시리즈 4000 순환기로 시험했다. 사용한 시험 절차는 CC 12 mA대 4.3 V의 CV에서 10시간에 상응하는 단계 시간이었다. CC는 12 mA에서 3.0 V까지 방전되었다. 순환 절차를 시작하기 전에 전지를 5 시간 동안 쉬게 하여 사전-리튬화 과정이 완료될 수 있는 시간을 허용했다. 도 2는 기준 전지 및 SLMP 포함 전지의 첫 번째 순환 전압 곡선을 도시한다.
실시예 9
SLMP 100 mg을 249 cm2 면적의 구리 호일 상에 톨루엔 중의 스티렌-부타디엔/BYK 슬러리로 침착시켰다. 용매 증발 후에 구리 호일을 캘린더링하여 Cu 호일에서 얇은 리튬 호일의 26 mm 층을 생성하였다. 얇은 리튬 호일을 더한 구리 집전 장치는 그 후에 배터리에 음극 전극으로 사용될 수 있었다.
이렇게 본 발명의 특정 실시양태를 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명이 상기 설명에서 기재된 특정 세부사항들에 의해 제한되지 않고, 이들의 많은 명백한 변형들이 이후 청구되는 바와 같은 취지 또는 범위로부터 벗어남 없이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (17)

  1. a) 담체 상에 60 마이크로미터 이하의 평균 입자 크기를 갖는 안정화된 리튬 금속 분말을 20 마이크로미터 이하의 두께로 침착(deposition)시키는 단계;
    b) 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력과 비교하여 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 더 높은 친화력을 가지는 기판과 담체를 접촉시키는 단계;
    c) 기판이 담체와 접촉하는 동안에 담체에 침착된 안정화된 리튬 금속 분말을 기판으로 이동시키기에 충분한 조건으로 기판을 처리하여 기판 상 안정화된 리튬 금속 분말층을 제공하는 단계; 및
    d) 담체 및 기판을 분리하여 기판에 미세하게 침착된 안정화된 리튬 금속 분말을 유지하는 단계
    를 포함하는, 용매를 사용하지 않고 기판 상에 안정화된 리튬 금속 분말을 미세하게 침착시키는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 담체가 합성의 또는 반-합성의 비정질 고체 수지, 셀룰로오스성 또는 금속성인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판이 담체와 접촉하기 전에 친화력 촉진제와 접촉하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판이 탄소질 물질, Li4Ti5O12, Si, Sn, Cu, SiO, 주석 산화물, 주석 합금, 금속 호일, 전도성 중합체, 전도성 세라믹, 전이 금속 산화물, 리튬 금속 질화물, 및 리튬 금속 산화물, 및 이들의 혼합물 또는 복합물로 구성된 군으로부터 선택된 물질인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계에서, 상기 리튬 금속을 이동시키기에 충분한 조건은, 담체 및 기판을 함께 가압하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 기판이 탄소질 물질, Li4Ti5O12, Si, Sn, Cu, SiO, 주석 산화물, 주석 합금, 금속 호일, 전도성 중합체, 전도성 세라믹, 전이 금속 산화물, 리튬 금속 질화물, 및 리튬 금속 산화물, 및 이들의 혼합물 또는 복합물로 구성된 군으로부터 선택된 물질인 방법.
  8. a) 담체 상에 안정화된 리튬 금속 분말 유래 호일을 침착시키는 단계;
    b) 호일의 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 담체의 친화력과 비교하여 호일의 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 더 높은 친화력을 가지는 기판과 담체를 접촉시키는 단계;
    c) 기판이 담체와 접촉하는 동안에 담체에 침착된 안정화된 리튬 금속 분말 호일을 기판으로 운송하기에 충분한 조건으로 기판을 처리하는 단계; 및
    d) 담체 및 기판을 분리하여 기판에 침착된 안정화된 리튬 금속 분말 호일을 유지하는 단계
    를 포함하는, 용매를 사용하지 않고 기판 상에 안정화된 리튬 금속 분말을 미세하게 침착시키는 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 담체가 합성의 또는 반-합성의 비정질 고체 수지, 셀룰로오스성 또는 금속성인 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기판이 담체와 접촉에 앞서 친화력 촉진제와 접촉하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판이 탄소질 물질, Li4Ti5O12, Si, Sn, Cu, SiO, 주석 산화물, 주석 합금, 금속 호일, 전도성 중합체, 전도성 세라믹, 전이 금속 산화물, 리튬 금속 질화물, 및 리튬 금속 산화물, 및 이들의 혼합물 또는 복합물로 구성된 군으로부터 선택된 물질인 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 단계 (c)에서, 리튬 금속을 이동시키기에 충분한 조건이 담체 및 기판을 함께 압착하는 것을 포함하는 방법.
  14. 담체 및 그 위에 60 마이크로미터 이하의 평균 입자 크기를 가지고 20 마이크로미터 이하의 두께로 침착된 안정화된 리튬 금속 분말을 포함하고, 상기 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 담체 친화력이 기판에 대한 안정화된 리튬 금속 분말 친화력보다 더 작은, 용매를 사용하지 않고 기판 상에 안정화된 리튬 금속 분말을 침착시키기 위한 리튬 담체.
  15. 삭제
  16. 담체 및 그 위에 침착된 얇은 안정화된 리튬 금속 분말 유래 호일을 포함하고, 상기 얇은 안정화된 리튬 금속 분말 유래 호일의 리튬 금속에 대한 담체 친화력이 기판에 대한 리튬 금속 친화력보다 더 작은, 용매를 사용하지 않고 기판 상에 안정화된 리튬 금속 분말을 침착시키기 위한 리튬 담체.
  17. a) 탄소질 물질, Li4Ti5O12, Si, Sn, SiO, 주석 산화물, 주석 합금, 금속 호일, 전도성 중합체, 전도성 세라믹, 전이 금속 합금, 리튬 금속 질화물, 및 리튬 금속 산화물, 및 이들의 혼합물 또는 복합물로 구성된 군으로부터 선택된 물질로부터 전극을 형성하는 단계;
    b) 담체 물질 및 그 위에 침착된 안정화된 리튬 금속을 포함하고 이 안정화된 리튬 금속 분말에 대한 담체 친화력이 전극 물질에 대한 안정화된 리튬 금속 분말 친화력보다 더 작은 리튬 담체와 전극의 표면을 접촉시키는 단계;
    c) 상기 안정화된 리튬 금속 분말이 전극 표면에 침착된 전극으로부터 담체를 제거하는 단계; 및
    d) 배터리의 형성에서 음극 전극(애노드)으로 리튬 금속이 그 위에 침착된 전극을 사용하는 단계
    를 포함하는 배터리를 형성하는 방법.
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