KR101856839B1 - 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 활물질 및 전해질 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매 등을 혼합하고, 테이프 캐스팅 공정을 적용한 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.

Description

열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법{Thin electrode for thermal batteries and a manufacturing method therefor}
본 발명은 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 활물질 및 전해질 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매 등을 혼합하고, 테이프 캐스팅 공정을 적용한 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.
현재 전지의 발전은 부피는 감소시키고 용량 및 출력은 증가시키는 방향으로 흘러가고 있으며, 이에 따라 열전지 또한 전기적/기계적 성능 향상은 물론 소형화/경량화 요구가 점점 증대되고 있다.
이를 위해 군사 강국에서는 집중적인 연구개발을 진행하고 있으나 보유 기술에 대한 통제 역시 강화되고 있어 에너지밀도 및 유도탄 내부 공간 활용성이 탁월한 신개념 열전지에 대한 독자적 연구 개발 필요성이 커지고 있는 실정이다.
열전지에 대한 요구조건은 에너지 밀도와 출력은 물론 형상, 가격, 신뢰도, 안전 등으로 확대되고 있지만 기존의 분말 성형법으로는 이와 같은 요구 조건을 만족시킬 수 없다.
대부분의 열전지용 전극 및 전해질은 국내외적으로 고가의 대형 유압프레스로 분말을 성형하여 펠릿 형태로 제작하고 있으나, 고에너지밀도용으로 두께가 얇은 전극을 제작할 경우에는 쉽게 파손되어 현실적으로 취급 불가능하기 때문에 전극 활물질 사용률이 매우 낮은 두꺼운 두께의 전극만을 사용하고 있다.
또한, 펠릿 형태의 전극 및 전해질은 사용 온도 범위가 넓고 출력 특성은 탁월하지만 깨지기 쉬운 결정적인 단점이 있어 엄청난 발사충격 및 회전가속도가 인가되는 포탄용 비축전원으로 적용하기 위해서는 전극 및 전해질의 강도 및 고온작동 안정성 향상을 위한 신개념 전극에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 한다.
미국 등록특허공보 제10-8460823호
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바인더, 전도성 첨가제 등을 사용하여 테이프 캐스팅 공정으로 박막 전극 및 박막 전해질을 제조함으로써 전기적/기계적 성능 향상은 물론 소형화/경량화가 가능하며, 고가의 대형 프레스를 사용하여 분말성형법으로 제작되는 기존의 펠릿 전극에 비해 제조비용이 저렴함은 물론 전극의 두께 제어 및 대면적화를 통한 열전지의 에너지밀도 및 출력 특성을 향상시키는데 목적이 있다.
또한, 취급의 유연성 및 형상의 다양성으로 제한된 유도탄 내부 공간 활용성이 높으며 열전지 조립 시 안정성을 확보할 수 있는 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계
양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계
탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계
슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계
시트를 건조하는 단계를 포함하며,
시트 제조 시 용융염을 첨가하지 않고, 양극 활물질을 정해진 중량비 이상 첨가하는 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 제조 방법은 테이프 캐스팅 공정을 이용하는 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 양극 활물질은 FeS2, NiS2, CoS2, CoNiFeS2 중 어느 하나 이상인 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 바인더는 Polyvinyl Butral인 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 전도성 첨가제는 Silver paste, 철분말, 철섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본블랙 중 어느 하나 이상인 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
상기 용매는 에탄올인 열전지용 박막 전극 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 열전지용 박막 전극 제조 방법에 의하여 제조된 박막 전극을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고가의 대형 프레스를 사용하여 제작되는 기존의 펠릿 전극에 비해 제조비용이 저렴하며, 두께 제어 및 대면적이 가능하여 소형화/초대형화 및 경량화가 가능해짐으로써 궁극적으로 열전지의 에너지밀도 및 출력 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 취급의 유연성 및 형상의 다양성으로 인해 제한된 유도탄 내부 공간 활용성이 탁월하며, 열전지 조립 시 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 박막 양극 제조 방법 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 박막 양극 제조 방법 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 박막 전해질 제조 방법 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 박막 음극 제조 방법 순서도.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 방법으로 제조된 박막 양극의 사진.
도 6은 본 발명의 시험예 1의 전극 및 전해질 사진.
도 7은 본 발명의 시험예 2의 전극 및 전해질 사진.
도 8은 본 발명의 시험예 1로 제작된 단전지 사진.
도 9는 본 발명의 시험예 1로 제작된 단전지의 방전시험 결과 그래프.
도 10은 본 발명의 시험예 2로 제작된 단전지의 방전시험 결과 그래프.
도 11은 본 발명의 시험예 1과 시험예 2로 제작된 단전지의 전기화학적 특성 비교 그래프.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 활물질 및 전해질 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매 등을 혼합하고, 테이프 캐스팅 공정을 적용한 열전지용 박막 전극 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.
기존의 분말 성형법으로 제작되는 펠릿 양극은 펠릿(pellet)의 성형을 위해 양극 활물질과 용융염을 혼합하여 제작된다. 이러한 제작 방법은 상기 용융염으로 인하여 상기 펠릿의 성형성은 향상되나 궁극적으로 상기 양극 활물질의 양이 감소하여 열전지 성능을 감소시키게 되며, 상기 용융염이 첨가되면 두께에 제한을 받아 일정 두께 이하의 얇은 전극을 제작할 수 없는 단점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 박막 양극 제조 방법 순서도를 도시하고 있다.
도 1은 용융염이 첨가되지 않는 박막 양극(2)의 제조 방법을 도시한 것으로, 상기 용융염이 첨가되지 않는 실시예 1의 박막 양극(2) 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S100)
상기 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계(S110)
탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계(S120)
상기 슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계(S130)
상기 시트를 건조하는 단계(S140)
상기와 같이 박막 양극을 제조하는데 있어 용융염이 첨가되지 않으면, 용융염이 첨가되지 않는 대신 상기 양극 활물질을 정해진 중량비 이상으로 극대화하여 첨가할 수 있기 때문에 열전지의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 두께를 결정하는 요인인 상기 양극 활물질의 양을 조절할 수 있기 때문에 일정 두께 이하의 박막 양극(2)을 제조할 수 있게 된다.
상기 양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S100)에서 상기 양극 활물질은 FeS2, NiS2, CoS2, CoNiFeS2 중 어느 하나 이상의 물질이 사용될 수 있으며, 상기 양극 활물질을 1차로 볼밀링 한 후 -325mesh로 입도분류하여 미분의 활물질을 사용하게 된다.
상기 양극 활물질을 -325mesh로 입도분류하지 않으면 상기 박막 양극 시트를 제조하는 단계(S130)에서 균질성이 저하되어 목적하고자 하는 박막 양극(2)을 제조할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계(S110)에서는 1차 볼밀링 후 입도분류된 상기 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 2차 볼밀링하여 혼합하게 된다.
상기 바인더로는 Polyvinyl Butral(PVB)를 사용하게 된다. 상기 Polyvinyl Butral은 솔벤트(Solvents)로 톨루엔(Toluene)과 에탄올(Ethanol)을 포함하며, Binder Solids 함량은 22.4%, 점도는 450cps를 사용하였다.
도 1과 같이 용융염이 첨가되지 않는 박막 양극(2) 제조 방법에서 바인더로 Polysiloxane Resin(Silres KX)을 사용할 경우, 슬러리가 형성되지 않고 균질성이 떨어져 상기 양극 시트를 제조하는 단계(S130)에서 목적하고자 하는 양극을 제조할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 전도성 첨가제로는 Silver paste, 철분말, 철섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본블랙 중 어느 하나 이상을 사용하게 되며, 바람직하게는 Silver paste를 사용하게 된다. 상기 Silver paste는 은(Ag)의 함량 60~70%, Ethyl lactate 함량 20~30%, Acrylic resin 함량 5~15%로 구성된다.
상기 용매로는 에탄올, 톨루엔, 자일렌 중 어느 하나 이상을 사용하게 되며, 바람직하게는 에탄올을 사용하게 된다.
상기 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계(S110) 이후에는 혼합된 상기 양극 활물질과 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하게 된다. 상기 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계(S120)에서 슬러리를 탈포하지 않으면 상기 양극 시트를 제조하는 단계(S130)에서 상기 시트 내에 기포가 형성되어 양극의 성능을 저하시키게 된다.
제조된 상기 슬러리에 테이프 캐스팅 공정을 적용하여 양극 시트를 제조하게 되며, 상기 양극 시트를 70℃에서 건조(S140)하여 상기 용매를 휘발시키면 상기 용융염이 첨가되지 않은 박막 양극(2)이 제조되어진다.
상기와 같이 용융염이 첨가되지 않은 박막 양극(2)은 도 5에 도시된 바와 같이 유연성, 대면적화 및 여러 가지 형상 제작이 가능하여 양극 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 박막 양극 제조 방법 순서도를 도시하고 있다.
도 2는 용융염이 첨가된 박막 양극(4)의 제조 방법을 도시한 것으로, 용융염이 첨가된 실시예 2의 박막 양극(4) 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S200)
상기 양극 활물질에 용융염, 바인더 및 용매를 혼합하는 단계(S210)
탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계(S220)
상기 슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계(S230)
상기 시트를 건조하는 단계(S240)
상기 용융염은 LiCl-KCl, LiCl-LiBr-LiF, LiCl-LiBr-KBr, LiCl-LiI-KI, LiI-KI, LiBr-KBr-CsBr 중 어느 하나와 MgO, Al2O3, ZrO2, Y2O3 중 어느 하나 이상을 혼합하여 사용하게 되며, 바인더로는 Polysiloxane Resin(Silres KX)을 사용하게 되고, 용매로는 자일렌(Xylene)을 사용하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 박막 전해질 제조 방법 순서도를 도시한 것으로, 본 발명의 박말 전해질(6) 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
용융염을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S300)
상기 용융염에 바인더 및 용매를 혼합하는 단계(S310)
탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계(S320)
상기 슬러리를 이용하여 전해질 시트를 제조하는 단계(S330)
상기 시트를 건조하는 단계(S340)
상기 용융염을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S300)에서는 용융염인 LiCl-KCl을 1차 볼밀링 및 -325mesh로 입도분류하여 미분을 얻게 되고, 볼밀링 및 입도분류된 상기 용융염에 바인더 및 용매를 2차 볼밀링하여 혼합(S310)하게 된다.
상기 박막 전해질(6) 제조 방법에 사용되는 바인더로는 Polysiloxane Resin(Silres KX)을 적용하게 된다. Polysiloxane Resin(Silres KX)는 용매로 자일렌, 바인더로는 실리콘 레진을 포함하는 메틸 그룹으로 250℃에서 유기물이 분해되고, 무기물(SiO2)n이 형성되면서, 500℃이상에서도 무기물이 존재하여 상호 결합력을 향상시킨다.
상기 박막 전해질(6) 제조 방법에 사용되는 바인더로 Polyvinyl Butral(PVB)를 사용하게 되면, LiCl-KCl와 Polyvinyl Butral과의 반응성으로 인하여 슬러리 형성이 곤란하며, 박막 전해질(6) 시트를 제조하는 테이프 캐스팅 공정에서 불균일한 전해질 시트가 형성되어 목적하고자 하는 박막 전해질(6)을 얻을 수 없게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 박막 음극 제조 방법 순서도를 도시한 것으로, 본 발명의 박막 음극(8) 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
음극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S400)
상기 음극 활물질에 용융염, 바인더 및 용매를 혼합하는 단계(S410)
탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계(S420)
상기 슬러리를 이용하여 음극 시트를 제조하는 단계(S430)
상기 시트를 건조하는 단계(S440)
상기 음극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계(S400)에서는 상기 음극 활물질로 사용되는 LiSi, LiAl, Mg 중 어느 하나 이상을 1차 볼밀링 및 -325mesh로 입도분류하게 되고, 볼밀링 및 입도분류된 상기 음극 활물질에 용융염, 바인더 및 용매를 2차 볼밀링하여 혼합(S410)하게 된다.
상기 박막 음극(8) 제조 방법에 사용되는 용융염으로는 LiCl-KCl이 사용되고, 바인더로는 Polysiloxane Resin(Silres KX)을 사용하여 슬러리를 제조하는 것이 바람직하다. 상기 박막 음극(8) 제조 방법에서 바인더로 Polyvinyl Butral(PVB)를 사용하게 되면, LiSi과 Polyvinyl Butral와의 발열 반응으로 안정성이 취약해져 바람직하지 않다.
상기 음극 활물질에 용융염, 바인더 및 용매를 혼합하는 단계(S410) 이후에는 혼합된 상기 음극 활물질과 용융염, 바인더, 및 용매를 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조(S420)하게 된다.
이후 상기 슬러리에 테이프 캐스팅 공정으로 박막 음극(8) 시트를 제조(S430)하여 건조(S440) 후 박막 음극(8)이 제조되어진다.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 실시예 1은 박막 양극(2)을 제조하기 위한 실시예로, 도 1에 도시된 바와 같이 열전지 성능을 향상시키기 위해서 용융염을 첨가하지 않고, 양극 활물질의 첨가량을 증가시켰다.
박막 양극(2)은 FeS2 powder를 1차 볼밀 공정 및 입도분류(-325 mesh)를 진행하여 평균입자크기가 1~10 ㎛가 되도록 분쇄하였다. 분쇄된 FeS2 powder 중량비 70~90%, 바인더(PVB, Polyvinyl butral) 중량비 9~27 %, 전도성 첨가제(Silver Paste) 중량비 1~3%, 용매(Ethanol)는 총 중량비에 비례하여 5%를 첨가하여 2차 볼밀 공정을 적용하였다. 본 실시예는 열전지 성능을 향상시키기 위해서 용융염)을 첨가하지 않고, 양극 활물질의 첨가량을 증가시켰다. 2차 볼밀은 Zirconia ball 3 ㎜를 사용하였으며, 10 시간 혼합하고, 탈포 공정을 진행하여 슬러리를 제조하였다. 테이프 캐스팅 공정을 이용하여 기판(예를 들어, stainless steel sheet 0.08 ~ 0.15 ㎜ 이하) 위에 슬러리를 코팅하여 두께 0.10 ~ 0.30 ㎜ 이하의 양극 sheet를 제조하였다. 이 후, 대기조건에서 약 70℃로 1시간 건조하여 용매를 기화시켰고, 펀치를 이용하여 목적하고자 하는 바의 직경 및 형상으로 커팅하여 박막 양극(2)을 완성하였다.
본 실시예 2는 박막 양극(4)을 제조하기 위한 실시예로, 박막 양극(4)은 FeS2 powder를 1차 볼밀 공정 및 입도분류(-325 mesh)을 진행하여 평균입자크기가 1~10 ㎛가 되도록 분쇄하였다. 분쇄된 FeS2 powder 중량비 50~80%, LiCl-KCl (MgO 중량비 35%, LiCl-KCl 중량비 65%) 15~25%, 바인더(Silres KX, Polysiloxane resin) 중량비 5~25 %, 용매(Xylene)는 총 중량비에 비례하여 5%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 적용하여 두께 0.30~0.45 ㎜이하의 박막 양극(4)을 제조하였다.
본 실시예 3은 박막 전해질(6)을 제조하기 위한 실시예로, 박막 전해질(6)은 LiCl-KCl(MgO 중량비 45%, LiCl-KCl 중량비 55%)를 1차 볼밀 공정 및 입도분류(-325 mesh)을 진행하여 평균입자크기가 1~10 ㎛가 되도록 분쇄하였다. 분쇄된 LiCl-KCl 중량비 70~90%, 바인더(Silres KX, Polysiloxane resin) 중량비 10~30 %, 용매(Xylene)는 총 중량비에 비례하여 5%를 첨가하고, 기판으로 PET Film을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 적용하여 두께 0.10~0.30 ㎜이하의 박막 전해질(6)을 제조하였다.
본 실시예 4는 박막 음극(8)을 제조하기 위한 실시예로, 박막 음극(8)은 LiSi powder을 입도분류(-325 mesh)하여 사용하였다. LiSi 중량비 50~80 LiCl-KCl 중량비 15~25%, 바인더(Silres KX, Polysiloxane resin) 중량비 5~25 %, 용매(Xylene)는 총 중량비에 비례하여 5%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 적용하여 두께 0.30~0.45 ㎜이하의 박막 음극(8)을 제조하였다.
(시험예 1)
전기화학적 특성평가
도 6은 실시예 1의 박막 양극(2), 실시예 3의 박막 전해질(6), 실시예 4의 박막 음극(8)을 도시하고 있고, 도 8은 도 6의 박막 양극(2), 박막 전해질(6), 박막 음극(8)을 적용하여 제작된 단전지를 도시하고 있다.
평균 전류밀도 0.20A/㎠(0A 0.5초, Pulse 10A 0.5초)로 방전시험 한 결과를 표 1 및 도 9에 도시하였다.
실시예 1
(박막 양극)		 실시예 2
(박막 전해질)		 실시예 3
(박막 음극)
두께 0.22 0.24 0.42
시간 330 이상
에너지밀도* 223.07
두께 단위 : ㎜, 시간 단위 : 초, 에너지밀도 단위 : Wh/l
* 박막 양극, 전해질 및 음극을 합한 부피
(시험예 2)
전기화학적 특성평가
도 7은 실시예 2의 박막 양극(4), 실시예 3의 박막 전해질(6), 실시예 4의 박막 음극(8)을 도시하고 있고, 도 7의 박막 양극(4), 박막 전해질(6), 박막 음극(8)을 적용하여 단전지를 제작한 후, 평균 전류밀도 0.20A/㎠(0A 0.5초, Pulse 10A 0.5초)로 방전시험 한 결과를 표 2 및 도 10에 도시하였다.
실시예 2
(박막 양극)		 실시예 2
(박막 전해질)		 실시예 3
(박막 음극)
두께 0.44 0.23 0.38
시간 200 이상
에너지밀도 154.45
두께 단위 : ㎜, 시간 단위 : 초, 에너지밀도 단위 : Wh/l
* 박막 양극, 전해질 및 음극을 합한 부피
도 11을 참조하여 시험예 1과 시험예 2로 제작된 단전지의 전기화학적 특성 을 비교하면, 시험예 1로 제작된 단전지가 시험예 2로 제작된 단전지에 비해 초기전압(OCV) 특성뿐만 아니라 내부저항이 적어 전기화학적 특성이 우수함을 알 수 있다.
즉, 양극 제조 시 용융염을 첨가하지 않으면 양극의 두께를 결정하는 요인인 상기 양극 활물질의 양을 조절할 수 있기 때문에 일정 두께 이하의 박막 양극을 제조할 수 있게 되어 열전지의 에너지밀도 및 출력 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 테이프 캐스팅 공정으로 박막 전극 및 박막 전해질을 제조함으로써 전기적/기계적 성능 향상은 물론 소형화/경량화가 가능하며, 고가의 대형 프레스를 사용하여 분말 성형법으로 제작되는 기존의 펠릿 전극에 비해 제조비용이 저렴하며 대면적화가 가능해질 수 있고, 취급의 유연성 및 형상의 다양성으로 인해 제한된 유도탄 내부 공간 활용성이 탁월하며, 열전지 조립 시 안정성을 확보할 수 있게 된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S100 : 양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계
S110 : 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계
S120 : 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계
S130 : 슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계
S140 : 시트를 건조하는 단계
S200 : 양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계
S210 : 양극 활물질에 용융염, 바인더 및 용매를 혼합하는 단계
S220 : 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계
S230 : 슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계
S240 : 시트를 건조하는 단계
S300 : 용융염을 볼밀링 및 입도분류하는 단계
S310 : 용융염에 바인더 및 용매를 혼합하는 단계
S320 : 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계
S330 : 슬러리를 이용하여 전해질 시트를 제조하는 단계
S340 : 시트를 건조하는 단계
S400 : 음극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계
S410 : 음극 활물질에 바인더 및 용매를 혼합하는 단계
S420 : 탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계
S430 : 슬러리를 이용하여 음극 시트를 제조하는 단계
S440 : 시트를 건조하는 단계
2 : 실시예 1의 박막 양극
4 : 실시예 2의 박막 양극
6 : 박막 전해질
8 : 박막 음극
10 : 집전체
12 : 리드 단자
14 : 시험예 1의 전압
16 : 시험예 1의 전류
18 : 시험예 2의 전압
20 : 시험예 2의 전류

Claims (19)

  1. 양극 활물질을 볼밀링 및 입도분류하는 단계;
    상기 양극 활물질에 바인더, 전도성 첨가제 및 용매를 혼합하는 단계;
    탈포 및 균질화하여 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 슬러리를 이용하여 양극 시트를 제조하는 단계;
    상기 시트를 건조하는 단계를 포함하는 것으로,
    상기 양극 시트 제조 시 테이프 캐스팅 공정을 이용하며,
    상기 시트 제조 시 용융염을 첨가하지 않고, 상기 양극 활물질을 정해진 중량비 이상 첨가하게 되고,
    상기 바인더는 Polyvinyl Butral(PVB)를 사용하며, 상기 Polyvinyl Butral은 솔벤트(Solvents)로 톨루엔(Toluene)과 에탄올(Ethanol)을 포함하고,
    상기 용매로는 에탄올, 톨루엔 및 자일렌 중 어느 하나 이상을 사용하는 것
    을 특징으로 하는 열전지용 박막 전극 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질은 FeS2, NiS2, CoS2, CoNiFeS2 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열전지용 박막 전극 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 첨가제는 Silver paste, 철분말, 철섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본블랙 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열전지용 박막 전극 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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