KR102461087B1 - Method of Forming Alumina for an Electrochemical Cell Using a Plasma Ionization Process - Google Patents
Method of Forming Alumina for an Electrochemical Cell Using a Plasma Ionization Process Download PDFInfo
- Publication number
- KR102461087B1 KR102461087B1 KR1020207010956A KR20207010956A KR102461087B1 KR 102461087 B1 KR102461087 B1 KR 102461087B1 KR 1020207010956 A KR1020207010956 A KR 1020207010956A KR 20207010956 A KR20207010956 A KR 20207010956A KR 102461087 B1 KR102461087 B1 KR 102461087B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ceramic layer
- energy storage
- storage device
- electrochemical energy
- component
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/228—Gas flow assisted PVD deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
- H01M4/0423—Physical vapour deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 증발 소스(102)가 제공된다. 증발 소스(102)는 재료를 증발시키도록 구성된 재료 소스, 프로세스 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부, 및 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화시키도록 구성된 플라즈마 소스(108)를 포함하며, 세라믹 층(52)은, 적어도, 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 형성된다.An evaporation source 102 is provided for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device. The evaporation source 102 includes a material source configured to evaporate a material, a gas supply configured to supply a process gas, and a plasma source 108 configured to at least partially ionize the process gas, the ceramic layer 52 comprising: , at least formed by the evaporated material and at least partially ionized process gas.
Description
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법들, 증발 소스들, 및 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 특히, 리튬 배터리 또는 Li-이온 배터리의 캐소드, 애노드, 전해질, 또는 세퍼레이터(separator)를 형성하기 위한 방법, 증발 소스, 및 프로세싱 챔버에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to methods, evaporation sources, and processing chambers for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device. Embodiments of the present disclosure relate, inter alia, to a method, an evaporation source, and a processing chamber for forming the cathode, anode, electrolyte, or separator of a lithium battery or Li-ion battery.
[0002] 전기 세퍼레이터는, 예컨대, 이온 전도성을 유지하면서 전극들이 서로 분리되는 배터리들 및 다른 어레인지먼트들에서 사용되는 세퍼레이터로서 설명될 수 있다.An electrical separator may be described, for example, as a separator used in batteries and other arrangements in which electrodes are separated from each other while maintaining ionic conductivity.
[0003] 통상적으로, 세퍼레이터는, 시스템, 예컨대 배터리의 전해질에서 사용되는 화학물들 및 용제들에 대하여 높은 이온 다공도, 양호한 기계적 강도, 및 장기간 안정성을 갖는 얇은 다공성 전기 절연 물질을 포함한다. 배터리들에서, 세퍼레이터는 일반적으로, 애노드로부터 캐소드를 완전히 전기적으로 절연시킨다. 부가하여, 세퍼레이터는 일반적으로 영구적인 탄성을 갖고, 그리고 외부 로드(load)들 뿐만 아니라, 이온들이 혼입 및 방출될 때의 전극들의 "브리딩(breathing)"으로부터 기인하는 시스템 내의 운동들을 따른다.[0003] Typically, a separator comprises a thin porous electrically insulating material having high ionic porosity, good mechanical strength, and long-term stability to chemicals and solvents used in electrolytes of systems, such as batteries. In batteries, a separator generally completely electrically insulates the cathode from the anode. In addition, a separator is generally permanently resilient and follows motions within the system resulting from "breathing" of the electrodes as ions as well as external loads are incorporated and released.
[0004] 일반적으로, 세퍼레이터는 세퍼레이터가 사용되는 시스템의 수명 및 안전성을 결정하는 데 관련될 수 있다. 예컨대, 재충전가능 배터리들의 개발은 적합한 세퍼레이터 재료들의 개발에 의해 상당한 영향을 받고 있다.[0004] In general, a separator may be involved in determining the lifespan and safety of a system in which the separator is used. For example, the development of rechargeable batteries has been significantly impacted by the development of suitable separator materials.
[0005] 구체적으로, 고-에너지 배터리들 또는 고-성능 배터리들에서 사용하기 위한 세퍼레이터들은, 낮은 특정 공간 조건을 보장하고 내부 저항을 최소화하기 위해 매우 얇을 수 있고, 낮은 내부 저항들을 보장하기 위해 높은 다공도를 가질 수 있으며, 배터리 시스템의 낮은 비중량을 달성하기 위해 가벼울 수 있다.Specifically, separators for use in high-energy batteries or high-performance batteries can be very thin to ensure low specific space conditions and minimize internal resistance, and high to ensure low internal resistances. It can have porosity and can be lightweight to achieve a low specific weight of the battery system.
[0006] 세퍼레이터들은 전형적으로, 배터리의 이온들에 대해 다공성을 갖는 세라믹 층을 포함한다. 리튬 배터리들의 경우, 세라믹 층은 리튬 이온들(Li-이온들)에 대해 다공성을 가질 수 있다. 그러나, 세라믹 층들은 완전히 다공성을 갖는 것은 아닐 수 있다. 예컨대, 세라믹 층은, 완전히 결합되지 않아서 Li- 이온 배터리의 충전/방전 동안 Li-이온들과 반응할 수 있는 금속 원자들을 포함할 수 있다. 따라서, 배터리 성능이 저하될 수 있다.[0006] Separators typically include a ceramic layer that is porous to the ions of the battery. In the case of lithium batteries, the ceramic layer may be porous to lithium ions (Li-ions). However, the ceramic layers may not be completely porous. For example, the ceramic layer may contain metal atoms that are not fully bonded and may react with Li-ions during charging/discharging of a Li-ion battery. Accordingly, battery performance may be degraded.
[0007] 상기된 바를 고려하여, 본원에서 설명되는 실시예들은, 본 기술 분야의 문제들 중 적어도 일부를 극복할 수 있는, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시내용은, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 사이클 수명 및 전하 운송(방전/충전 레이트들) 전압을 증가시킬 수 있는, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것을 목적으로 한다.[0007] In view of the above, embodiments described herein provide methods and systems for forming components of an electrochemical energy storage device that can overcome at least some of the problems in the art. aim to The present disclosure aims to provide methods and systems for forming components of an electrochemical energy storage device, which can increase the cycle life and charge transport (discharge/charge rates) voltage of the electrochemical energy storage device do it with
[0008] 상기된 바를 고려하여, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들을 형성하기 위한 방법, 증발 소스, 및 프로세싱 챔버가 제공된다. 본 출원의 추가적인 양상들, 이점들, 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.[0008] In view of the above, a method, an evaporation source, and a processing chamber for forming components of an electrochemical energy storage device are provided. Additional aspects, advantages, and features of the present application are apparent from the dependent claims, the detailed description, and the accompanying drawings.
[0009] 본 개시내용의 양상에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 가요성 기판 상에 재료를 증발시키는 단계, 프로세스 가스를 공급하는 단계, 및 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 플라즈마 이온화 및/또는 해리시키는 단계를 포함하며, 세라믹 층은, 적어도, 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 형성된다.According to an aspect of the present disclosure, a method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device is provided. The method includes evaporating a material on a flexible substrate, supplying a process gas, and at least partially plasma ionizing and/or dissociating the process gas, wherein the ceramic layer comprises at least the evaporated material and formed by the at least partially ionized process gas.
[0010] 본 개시내용의 양상에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 증발 소스가 제공된다. 증발 소스는, 재료를 증발시키도록 구성된 재료 소스, 프로세스 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부, 및 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리시키도록 구성된 플라즈마 소스를 포함하며, 세라믹 층은, 적어도, 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리된 프로세스 가스에 의해 형성된다.According to an aspect of the present disclosure, an evaporation source for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device is provided. The evaporation source includes a material source configured to evaporate a material, a gas supply configured to supply a process gas, and a plasma source configured to at least partially ionize and/or dissociate the process gas, wherein the ceramic layer comprises at least: material and at least partially ionized and/or dissociated process gases.
[0011] 본 개시내용의 양상에 따르면, 프로세스 챔버가 제공된다. 프로세스 챔버는 증발 소스를 포함하며, 증발 소스는, 재료를 증발시키도록 구성된 재료 소스, 프로세스 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부, 및 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리시키도록 구성된 플라즈마 소스를 포함하고, 세라믹 층은, 적어도, 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리된 프로세스 가스에 의해 형성된다. 프로세스 챔버는 프로세스 챔버를 통해 가요성 기판을 운송하도록 구성된 기판 운송 메커니즘을 더 포함한다. 증발 소스는 세라믹 층이 가요성 기판 상에 형성되도록 기판 운송 메커니즘에 대하여 배열된다.According to an aspect of the present disclosure, a process chamber is provided. The process chamber includes an evaporation source, the evaporation source comprising a material source configured to evaporate a material, a gas supply configured to supply a process gas, and a plasma source configured to at least partially ionize and/or dissociate the process gas and the ceramic layer is formed by, at least, the evaporated material and the at least partially ionized and/or dissociated process gas. The process chamber further includes a substrate transport mechanism configured to transport the flexible substrate through the process chamber. The evaporation source is arranged relative to the substrate transport mechanism such that the ceramic layer is formed on the flexible substrate.
[0012] 예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 그리고 설명되는 방법 블록들을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 블록들은 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 출원에 따른 예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 방법은 장치의 기능들을 수행하기 위한 방법 블록들 또는 동작들을 포함한다.Examples also relate to apparatus for performing the disclosed methods, and include apparatus portions for performing the described method blocks. These method blocks may be performed by hardware components, by a computer programmed by suitable software, by any combination of the two, or in any other manner. Furthermore, examples according to the present application also relate to methods for operating the described apparatus. A method includes method blocks or acts for performing functions of an apparatus.
[0013] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 아래에서 설명된다.
[0014] 도 1은 실시예들에 따른, 프로세싱 챔버 내에 배열된 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 증발 소스의 개략도를 도시한다.
[0015] 도 2는 실시예들에 따른, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 챔버의 개략도를 도시한다.
[0016] 도 3은 도 2에 도시된 프로세싱 챔버의 확대된 섹션을 도시한다.
[0017] 도 4는 실시예들에 따른, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다.
[0018] 도 5는 실시예들에 따른, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다.[0013] In such a way that the above-listed features of the disclosure may be understood in detail, a more specific description of the disclosure briefly summarized above may be made with reference to embodiments. The accompanying drawings relate to embodiments of the present disclosure and are described below.
1 shows a schematic diagram of an evaporation source for forming a component of an electrochemical energy storage device arranged in a processing chamber, according to embodiments;
2 shows a schematic diagram of a processing chamber for forming a component of an electrochemical energy storage device, in accordance with embodiments;
FIG. 3 shows an enlarged section of the processing chamber shown in FIG. 2 ;
4 schematically shows a method for forming a component of an electrochemical energy storage device, according to embodiments.
5 schematically shows a method for forming a component of an electrochemical energy storage device, according to embodiments.
[0019] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에 예시된다. 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 구체적으로, 개별 실시예들에 대한 차이들이 설명된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되고, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 생성하기 위해 다른 실시예들과 함께 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 본 설명이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하는 것으로 의도된다.Reference will now be made in detail to various embodiments of the present disclosure, one or more examples of which are illustrated in the drawings. Within the following description of the drawings, like reference numbers refer to like components. Specifically, differences to individual embodiments are described. Each example is provided by way of illustration and is not intended as a limitation of the disclosure. Features illustrated or described as part of one embodiment may be used with or with other embodiments to create a still further embodiment. It is intended that this description cover such modifications and variations.
[0020] 도 1은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층(52)을 형성하기 위한 증발 소스(102)를 도시한다. 증발 소스(102)는 예시적으로 프로세싱 챔버(100)에 배열될 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 시스템, 이를테면, 진공 프로세싱 시스템을 위한 프로세싱 시스템의 일부일 수 있다.1 shows an
[0021] 본 개시내용의 맥락에서, "전기화학 에너지 저장 디바이스"는 재충전가능할 수 있거나 또는 재충전가능하지 않을 수 있는 전기화학 에너지 저장소로서 이해될 수 있다. 이와 관련하여, 본 개시내용은 한편으로는 "축전지(accumulator)"라는 용어와 다른 한편으로는 "배터리"라는 용어 사이에 차이를 두지 않는다. 본 개시내용의 맥락에서, "전기화학 에너지 저장 디바이스", "전기화학 디바이스", 및 "전기화학 셀"이라는 용어들은 이하에서 동의어로 사용될 수 있다. 예컨대, "전기화학 에너지 저장 디바이스"라는 용어는 또한, 연료 셀을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 전기화학 셀은 에너지 저장소의 기본 또는 최소 기능 유닛인 것으로 이해될 수 있다. 산업 실무에서, 저장소의 총 에너지 용량을 증가시키기 위해, 다수의 전기화학 셀들이 종종 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 맥락에서, 다수의 전기화학 셀들이 참조될 수 있다. 산업적으로 설계된 배터리는 결과적으로, 단일 전기화학 셀을 가질 수 있거나, 또는 병렬 또는 직렬로 연결된 다수의 전기화학 셀들을 가질 수 있다.[0021] In the context of the present disclosure, an “electrochemical energy storage device” may be understood as an electrochemical energy storage that may or may not be rechargeable. In this regard, the present disclosure makes no distinction between the term "accumulator" on the one hand and the term "battery" on the other hand. In the context of the present disclosure, the terms “electrochemical energy storage device”, “electrochemical device”, and “electrochemical cell” may be used synonymously hereinafter. For example, the term “electrochemical energy storage device” may also include fuel cells. In the embodiments described herein, an electrochemical cell may be understood to be the basic or minimal functional unit of an energy store. In industrial practice, multiple electrochemical cells can often be connected in series or parallel to increase the total energy capacity of the reservoir. In this context, reference may be made to a number of electrochemical cells. An industrially designed battery may consequently have a single electrochemical cell, or may have multiple electrochemical cells connected in parallel or series.
[0022] 일반적으로, 예컨대 기본 기능 유닛으로서의 전기화학 에너지 저장 디바이스는 반대 극성의 2개의 전극들, 즉, 음의 애노드 및 양의 캐소드를 포함할 수 있다. 캐소드 및 애노드는 캐소드와 애노드 사이의 단락들을 방지하기 위해 캐소드와 애노드 사이에 배열된 세퍼레이터에 의해 절연될 수 있다. 셀은 전해질로 채워질 수 있다. 전해질은, 액체, 겔 형태, 또는 때로는 고체일 수 있는 이온 전도체일 수 있다. 세퍼레이터는 이온 투과성을 가질 수 있고, 그리고 충전 또는 방전 사이클에서 애노드와 캐소드 사이의 이온들의 교환을 가능하게 할 수 있다. 전기화학 에너지 저장 디바이스에 포함된 부분들은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들로서 이해될 수 있다. 따라서, 캐소드, 애노드, 전해질, 및 세퍼레이터를 포함하는(그러나 이에 제한되지는 않음) 위에서 설명된 부분들 중 일부 또는 각각은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트로서 고려될 수 있다.[0022] In general, an electrochemical energy storage device, for example as a basic functional unit, may comprise two electrodes of opposite polarity, ie a negative anode and a positive cathode. The cathode and the anode may be insulated by a separator arranged between the cathode and the anode to prevent short circuits between the cathode and the anode. The cell may be filled with an electrolyte. The electrolyte may be an ionic conductor which may be in liquid, gel form, or sometimes solid. The separator may be ion permeable and may enable the exchange of ions between the anode and cathode in a charge or discharge cycle. Portions included in the electrochemical energy storage device may be understood as components of the electrochemical energy storage device. Accordingly, some or each of the portions described above including, but not limited to, a cathode, an anode, an electrolyte, and a separator may be considered as a component of an electrochemical energy storage device.
[0023] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스(102)는 재료를 증발시키도록 구성된 재료 소스(140)를 포함할 수 있다. 재료 소스(140)는 세라믹 층(52)을 구성하는 적어도 하나의 엘리먼트를 제공하도록 구성될 수 있다. 재료 소스(140)는 예컨대 알루미늄과 같은 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0024] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스(102)는 프로세스 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부(107)를 포함할 수 있다. 프로세스 가스는 반응성 가스일 수 있다. 구체적으로, 프로세스 가스는 재료 소스(140)에 의해 증발된 금속과 반응하는 반응성 가스일 수 있다. 가스 공급부(107)는 세라믹 층(52)을 구성하는 적어도 하나의 엘리먼트를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 프로세스 가스는 산소, 오존, 아르곤, 및 이들의 조합들일 수 있고, 그리고/또는 산소, 오존, 아르곤, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 산소를 포함하는 화학 조성을 가질 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0025] 증발, 구체적으로는 반응성 증발에 의해 세라믹 층(52)을 형성하는 경우, 세라믹 층(52)은 완전 화학양론(full stoichiometry)으로 형성되지 않을 수 있거나 또는 비-화학양론(non-stoichiometry)으로 형성될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 세라믹 층(52)의 화학양론과 같은 "화학양론"은 화학 반응들에서의 반응물들과 생성물들의 상대적인 양들의 계산으로서 이해될 수 있다. 따라서, "비-화학양론적" 또는 "완전 화학양론적이 아님"은 생성물이 모든 반응물들을 포함하지 않는 경우들을 지칭할 수 있다. 알루미늄 산화물이 코팅 층(52)의 재료인 예에서, 완전 화학양론적 반응은 4Al + 3O2 = 2Al2O3일 수 있다. 알루미늄 산화물이 완전 화학양론으로 형성되지 않거나 또는 비-화학양론적인 경우, 반응의 생성물은 예컨대 Al2O2.5일 수 있다. 따라서, AlOx(x ≠ 1.5)의 임의의 조성은 비-화학양론적이거나 또는 완전 화학양론으로 형성되지 않은 것으로서 간주될 수 있다. 그러한 비-화학양론적 세라믹 층에서, 구체적으로는 전기화학 에너지 저장 디바이스의 충전 및/또는 방전 동안, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 엘리먼트들과 반응할 수 있는 비결합 과잉(excess) 원자들이 있을 수 있다. Li-이온 배터리들의 예에서, 이를테면, Li-이온 배터리의 충전 및/또는 방전 동안, Li-이온들과 반응할 수 있는 비결합 과잉 원자들이 세라믹 층을 통해 횡단한다. 알루미늄 산화물이 세라믹 층(52)의 재료인 예에서, 비결합 과잉 원자들은 Al일 수 있다.[0025] When forming the
[0026] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스(102)는 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리시키도록 구성된 플라즈마 소스(108)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 소스(108)는, 특히 증발 소스(102)의 유출구와 재료 소스(140) 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 플라즈마 소스(108)는 코팅될 가요성 기판(111)과 재료 소스(140) 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 세라믹 층(52)의 화학양론이 개선될 수 있다. 유익한 실시예들에 따르면, 완전 화학양론적 세라믹 층(52)이 실제로 획득될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0027] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마는 프로세스 가스의 적어도 0.01% 및/또는 최대 1%를 이온화시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 플라즈마는 프로세스 가스를 해리시킨다. 본 출원의 맥락에서, 프로세스 가스를 플라즈마 이온화시키는 것과 같은 "이온화" 또는 "이온화시킴"은, 예컨대 프로세스 가스의 원자 또는 분자가 전자들을 얻거나 또는 잃음으로써 음 또는 양의 전하를 획득하여 이온들을 형성하는 프로세스로서 이해될 수 있다. 산소가 프로세스 가스인 예에서, 산소의 이온화는 산소 분자들(O2)로부터 산소 이온들(예컨대, O2-, O-, O2+, O+)을 형성할 수 있다. 본 출원의 맥락에서, 프로세스 가스를 플라즈마 해리시키는 것과 같은 "해리" 또는 "해리시킴"은, 예컨대 프로세스 가스의 분자들이 원자들과 같은 더 작은 입자들로 분리 또는 분할되는 프로세스로서 이해될 수 있다. 산소가 프로세스 가스인 예에서, 산소의 이온화는 산소 분자들(O2)로부터 원자 산소(O)를 형성할 수 있다.[0027] According to embodiments described herein, the plasma may ionize at least 0.01% and/or at most 1% of the process gas. Additionally or alternatively, the plasma dissociates the process gas. In the context of the present application, “ionization” or “ionizing”, such as plasma ionizing a process gas, means, for example, an atom or molecule of the process gas gains or loses electrons to gain a negative or positive charge to form ions. It can be understood as a process that In the example where oxygen is a process gas, ionization of oxygen can form oxygen ions (eg, O 2 - , O - , O 2+ , O + ) from oxygen molecules (O 2 ). In the context of this application, “dissociation” or “dissociation”, such as plasma dissociating a process gas, may be understood as a process in which, for example, molecules of the process gas are separated or divided into smaller particles such as atoms. In the example where oxygen is the process gas, ionization of oxygen can form atomic oxygen (O) from oxygen molecules (O 2 ).
[0028] 이론에 의해 구속되도록 의도하는 것은 아니지만, 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스는 재료 소스(140)에 의해 증발된 재료에 대하여 더 높은 반응성을 가질 수 있다. 따라서, 세라믹 층(52)을 형성하기 위한 화학 반응은 화학양론의 측면에서 향상될 수 있다. 추가로, 증발 소스(102)의 증착 레이트가 실제로 증가될 수 있다.While not intending to be bound by theory, the at least partially ionized process gas may have a higher reactivity towards material evaporated by the
[0029] 세라믹 층(52)의 재료로서의 알루미늄 산화물의 예에서, 알루미늄 산화물은 개선된 화학양론, 특히 완전 화학양론적으로 형성될 수 있고, 그에 따라, 비결합 과잉 Al 원자들의 양이 감소되고, 그리고/또는 알루미늄 산화물이 증가된 양의 Al2O3를 포함한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 적어도 부분적으로 이온화된 산소는 개선된 화학양론으로 알루미늄 산화물의 형성을 가능하게 한다. 따라서, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 더 적은 엘리먼트들, 이를테면, 위에서 설명된 Li-이온이 세라믹 층(52)과 반응할 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 더 높은 방전 및/또는 재충전 레이트들, 더 높은 전압, 및/또는 개선된 수명이 획득될 수 있다. 따라서, 개선된 전하 운송, 증가된 전압, 및/또는 연장된 사이클 수명이 실제로 획득될 수 있다.[0029] In the example of aluminum oxide as the material of the
[0030] 부가적으로 또는 대안적으로, 플라즈마는 증발 소스(102)에 의해 증발된 재료를 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리시킬 수 있다. 알루미늄이 증발될 재료인 예들에서, 알루미늄의 이온화는 원자 알루미늄(Al)으로부터 알루미늄 이온들(예컨대, Al+, Al2+, Al3+)을 형성할 수 있다.Additionally or alternatively, the plasma may at least partially ionize and/or dissociate material evaporated by the
[0031] 추가로, 세라믹 층(52)의 기계적 견고성이 개선될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트, 및 그에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 제조, 사후-프로세싱, 및 저장이 개선될 수 있다. 특히, 세라믹 층(52)의 개선된 견고성은 가요성 기판(111) 상에 형성된 세라믹 층(52)의 와인딩 및/또는 리와인딩을 가능하게 할 수 있다.Additionally, the mechanical robustness of the
[0032] 따라서, 적어도 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 세라믹 층(52)이 형성될 수 있다. 특히, 증발 소스(102)는 가요성 기판(111) 위에 또는 가요성 기판(111) 상에 세라믹 층(52)을 증착하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 가요성 기판은 제1 면, 및/또는 제1 면 반대편의 제2 면을 가질 수 있다. 세라믹 층(52)은 가요성 기판(111)의 제1 면과 제2 면 중 적어도 하나 위에 또는 상에 증착될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스는 개선된 화학양론으로 세라믹 층(52)의 형성을 가능하게 한다.Accordingly, the
[0033] 본 개시내용의 맥락에서, 세라믹 층(52)과 같은 "세라믹 층"은 세라믹 재료를 포함하거나 또는 세라믹 재료에 의해 형성된 층으로서 이해될 수 있다. "세라믹 재료"는, 주로 이온 및 공유 결합들로 유지되는, 금속, 비-금속, 또는 준금속(metalloid) 원자들을 포함하는 무기, 비-금속, 고체 재료로서 이해될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 세라믹 재료는 특히, 금속 및 산소 원자들, 이를테면 예컨대, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 등을 특히 포함하는 유전체 재료로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 알루미늄 산화물 층일 수 있다.In the context of this disclosure, a “ceramic layer”, such as
[0034] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 재료는, 금속들, 즉, 알루미늄, 실리콘, 납, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 란타늄, 마그네슘, 아연, 주석, 세륨, 이트륨, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 및 이들의 조합들의 적어도 하나의 전기 비-전도성 또는 매우 낮은 전도성 산화물일 수 있다. 실리콘이 대개 준금속으로서 지칭됨에도 불구하고, 본 개시내용의 맥락에서, 실리콘은 금속이 참조될 때마다 포함될 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트는, 특히 알칼리-내성을 갖는 입력 재료들을 선택함으로써, 강한 알칼리성 전해질들을 수반하는 전기화학 셀들에 최적화될 수 있다. 예컨대, 세라믹 층(52)을 형성하기 위해 무기 성분으로서 알루미늄 또는 실리콘 대신에 지르코늄 또는 티타늄이 사용될 수 있다. 그러한 경우, 세라믹 층(52)은 알루미늄 산화물 또는 실리콘 산화물 대신에 지르코늄 산화물 또는 티타늄 산화물을 포함할 수 있다.[0034] According to embodiments described herein, a ceramic material is made of metals, i.e., aluminum, silicon, lead, zirconium, titanium, hafnium, lanthanum, magnesium, zinc, tin, cerium, yttrium, calcium, barium, at least one electrically non-conductive or very low conductivity oxide of strontium, and combinations thereof. Although silicon is often referred to as a metalloid, in the context of this disclosure, silicon will be included whenever a metal is referenced. According to embodiments described herein, a component of an electrochemical energy storage device can be optimized for electrochemical cells involving strong alkaline electrolytes, particularly by selecting input materials that are alkali-resistant. For example, zirconium or titanium may be used instead of aluminum or silicon as an inorganic component to form the
[0035] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 다공성 층일 수 있거나 또는 다공도를 가질 수 있다. 특히, 세라믹 층(52)은 특정 엘리먼트들이 세라믹 층(52)을 통과할 수 있도록 다공성을 가질 수 있다.According to embodiments described herein,
[0036] 가요성 기판(111)은 특히, 가요성 기판들, 이를테면, 플라스틱 막, 웹, 포일, 가요성 유리, 또는 스트립을 포함할 수 있다. 가요성 기판이라는 용어는 또한, 다른 타입들의 가요성 기판들을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들과 함께 사용되는 바와 같은 가요성 기판은 휘어질 수 있다. "가요성 기판" 또는 "기판"이라는 용어는 "포일"이라는 용어 또는 "웹"이라는 용어와 동의어로 사용될 수 있다. 특히, 본원에서 설명되는 실시예들은, 임의의 종류의 가요성 기판을 코팅하기 위해 활용될 수 있고, 예컨대, 균일한 두께를 갖는 평탄한 코팅들을 제조하기 위해 활용될 수 있거나, 또는 가요성 기판, 또는 하부 코팅 구조의 최상부 상에 미리 결정된 형상으로 코팅 패턴들 또는 코팅 구조들을 제조하기 위해 활용될 수 있다. 세라믹 층에 부가하여, 마스킹, 에칭, 및/또는 증착에 의해, 전자 디바이스들 및 구조들이 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.The
[0037] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)은, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐 에테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 폴리락트산, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리옥시메틸렌, 폴리설폰, 스티렌-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트, 스티렌 말레산 무수물, 및 이들의 조합들의 그룹으로부터 선택되는 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 리튬 기반 전기화학 에너지 저장 디바이스들에서 발견되는 강한 환원 조건들에서 안정적인 임의의 다른 폴리머 재료들이 또한 사용될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111) 및/또는 세라믹 층(52)은, 특히 알칼리-내성을 갖는 입력 재료들을 선택함으로써, 강한 알칼리성 전해질들을 수반하는 전기화학 에너지 저장 디바이스들에 최적화될 수 있다. 예컨대, 가요성 기판(111)은 폴리에스테르 대신에 폴리올레핀 또는 폴리아크릴로니트릴을 포함할 수 있다.[0037] According to embodiments described herein, the
[0038] 세퍼레이터들의 경우, 가요성 기판(111)은 미세 다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 및/또는 이들의 라미네이트로 제조될 수 있고, 그리고/또는 미세 다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 및/또는 이들의 라미네이트를 포함할 수 있다.For separators,
[0039] 캐소드의 경우, 가요성 기판(111)은 알루미늄으로 제조될 수 있고 그리고/또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 이 경우, 캐소드 층이 가요성 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 세라믹 층(52)은 캐소드 층 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 캐소드의 경우, 가요성 기판(111)은 5 내지 12 μm의 두께를 가질 수 있고, 그리고/또는 캐소드 층은 최대 100 μm의 두께를 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 기판(111)은, 알루미늄의 층이 상부에 증착되는, 본원에서 설명되는 바와 같은 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르일 수 있거나, 또는 본원에서 설명되는 바와 같은 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 폴리머 기판은, 예컨대 알루미늄 기판 및/또는 알루미늄의 증착된 층보다 더 얇을 수 있다. 알루미늄의 증착된 층은 약 0.5 μm 내지 약 1 μm의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 캐소드의 두께가 감소될 수 있다.In the case of the cathode, the
[0040] 애노드의 경우, 가요성 기판(111)은 구리로 제조될 수 있고 그리고/또는 구리를 포함할 수 있다. 이 경우, 애노드 층이 가요성 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 세라믹 층(52)은 애노드 층 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 애노드의 경우, 가요성 기판(111)은 5 내지 12 μm의 두께를 가질 수 있고, 그리고/또는 애노드 층은 최대 100 μm의 두께를 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 기판(111)은, 구리의 층이 상부에 증착되는, 본원에서 설명되는 바와 같은 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르일 수 있거나, 또는 본원에서 설명되는 바와 같은 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 폴리머 기판은, 예컨대 구리 기판 및/또는 구리의 증착된 층보다 더 얇을 수 있다. 구리의 증착된 층은 약 0.5 μm 내지 약 1 μm의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 애노드의 두께가 감소될 수 있다.In the case of the anode, the
[0041] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)의 재료, 구체적으로는 폴리머 재료는, 이를테면 200 ℃ 이상의 높은 용융점을 가질 수 있다. 높은 용융점을 갖는 폴리머 재료들을 포함하는 전기화학 에너지 저장 디바이스들의 컴포넌트들은 빠른 충전 사이클을 갖는 전기화학 에너지 저장 디바이스들에 유용할 수 있다. 실제로, 특히, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 높은 용융점을 갖는 폴리머 재료를 포함하는 컴포넌트의 높은 열 안정성으로 인해, 그러한 컴포넌트가 장비된 전기화학 에너지 저장 디바이스는 열적으로 매우 민감하지 않을 수 있고, 그리고 전기화학 에너지 저장 디바이스에 대한 손상 또는 컴포넌트에 대한 불리한 변화들이 없는 급속 충전으로 인해 온도 증가를 견디는 것이 가능할 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 더 짧은 시간 기간 내에 충전될 수 있는 전기 차량들에 유용할 수 있는 더 빠른 충전 사이클이 달성될 수 있다.According to embodiments described herein, the material of the
[0042] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 구체적으로는 세라믹 층(52)을 갖는 가요성 기판(111)은 10% 내지 90%의 범위, 구체적으로는 40% 내지 80%의 범위의 다공도를 가질 수 있다. 가요성 기판(111) 및/또는 세라믹 층(52)은 실제로 전해질을 위한 경로를 제공할 수 있고, 전해질 침투 시간을 감소시킬 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 세라믹 층(52) 및/또는 가요성 기판(111)의 다공도와 같은 "다공도"는 개방 세공들의 접근성에 관련될 수 있다. 예컨대, 다공도는 일반적인 방법들을 통해, 이를테면 예컨대, 수은 다공도 측정 방법에 의해 결정될 수 있고, 그리고/또는 모든 세공들이 개방 세공들이라는 가정 하에, 사용되는 재료들의 밀도 및 부피로부터 계산될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0043] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스는 Li-이온 배터리일 수 있다. Li-이온 배터리들에서, 가요성 기판(111)은 대개, 미세 다공성 폴리에틸렌 및 폴리올레핀으로 제조될 수 있다. 충전 및 방전 사이클들의 전기화학 반응들 동안, Li-이온들은 Li-이온 배터리의 2개의 전극들 사이의 세라믹 층(52) 및/또는 가요성 기판(111) 내의 세공들을 통해 운송된다. 높은 다공도는 이온 전도성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 높은 다공도를 갖는 일부 가요성 기판들(111)은, 예컨대, 사이클링 동안 형성된 Li-덴드라이트들이 전극들 사이에 단락들을 생성할 때, 전기적으로 단락되기 쉬울 수 있다.According to embodiments described herein, the electrochemical energy storage device may be a Li-ion battery. In Li-ion batteries, the
[0044] 본 개시내용은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 매우 얇은 컴포넌트들, 이를테면 매우 얇은 세퍼레이터들을 제공할 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 활동에 기여하지 않는, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 구성 요소들의 비율이 감소될 수 있다. 추가로, 두께의 감소는 동시에, 이온 전도성을 증가시킬 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 컴포넌트들은, 예컨대 배터리 스택에서, 증가된 밀도를 가능하게 할 수 있고, 그에 따라, 동일한 부피에 많은 양의 에너지가 저장될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 전극 면적의 확대를 통해, 제한 전류 밀도가 마찬가지로 증가될 수 있다.[0044] The present disclosure can provide very thin components of an electrochemical energy storage device, such as very thin separators. When practicing embodiments, the proportion of components of the electrochemical energy storage device that do not contribute to the activity of the electrochemical energy storage device may be reduced. Additionally, a reduction in thickness can simultaneously increase ionic conductivity. Components according to embodiments described herein may enable increased density, such as in a battery stack, and thus, a large amount of energy may be stored in the same volume. When practicing the embodiments, through enlargement of the electrode area, the limiting current density can likewise be increased.
[0045] 본원에서 설명되는 실시예들은 세퍼레이터들의 생성을 위해 사용될 수 있다. 세퍼레이터들은 전기화학 에너지 저장 디바이스와 별개일 수 있거나, 또는 이를테면 예컨대, 통합된 세퍼레이터들을 갖는 리튬-이온 배터리들과 같이, 전기화학 에너지 저장 디바이스 내에 직접적으로 통합될 수 있다. 통합된 세퍼레이터 애플리케이션들에서, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 전극 바로 위에 단일-층 세퍼레이터 또는 다중-층 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 추가로, 세라믹 층(52)은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 전극, 이를테면 애노드 또는 캐소드 상에 코팅될 수 있다. 따라서, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트는 세퍼레이터 또는 세퍼레이터 막, 전해질, 애노드, 및/또는 캐소드일 수 있다.[0045] Embodiments described herein may be used for the creation of separators. The separators may be separate from the electrochemical energy storage device, or may be integrated directly into the electrochemical energy storage device, such as, for example, lithium-ion batteries with integrated separators. In integrated separator applications, a single-layer separator or a multi-layer separator can be formed directly above the electrode of the electrochemical energy storage device. Additionally,
[0046] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 재료, 구체적으로는 금속을 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 세라믹 층(52)은, 예컨대 유도성 가열식 도가니에서, 금속을 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 추가로, 예컨대 산소와 같은 프로세스 가스가 세라믹 층(52)을 형성하기 위해 공급될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 반응성 증발에 의해 형성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 산소를 포함하는 화학 조성을 가질 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 딥-코팅(dip-coating)과 같은 일반적인 세퍼레이터 코팅 기법들과 비교할 때 매우 높은 코팅 속도들이 달성될 수 있다. 구체적으로, 코팅 속도들은 가요성 기판(111) 상에 형성될 세라믹 재료의 타입 및 두께에 따라 변화될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0047] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111) 상에 형성되는 세라믹 층(52)의 두께는 25 nm 이상, 구체적으로는 50 nm 이상, 특히 100 nm 이상, 및/또는 1000 nm 이하, 구체적으로는 500 nm 이하, 특히 150 nm 이하일 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 전기화학 에너지 저장 디바이스에서 매우 높은 에너지 밀도가 달성될 수 있다.According to embodiments described herein, the thickness of the
[0048] 가요성 기판(111)은 프로세싱 챔버(100)에서 프로세싱되는 동안, 예컨대 증발 소스(102)를 지나서 이동될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판 운송 메커니즘이 제공될 수 있다. 예컨대, 가요성 기판(111)은 운송 경로(P)를 따라 증발 소스(102)를 지나서 운송될 수 있다.The
[0049] 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 기판 지지부(22), 및/또는 제1 기판 지지부(22)로부터 일정 거리에 배열된 제2 기판 지지부(24)가 제공될 수 있다. 제1 기판 지지부(22) 및/또는 제2 기판 지지부(24)는 또한, 롤러들, 예컨대, 제1 롤러 및/또는 제2 롤러라고 지칭될 수 있다. 제1 롤(22) 및 제2 롤(24)은 기판 운송 메커니즘의 일부일 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)은 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송될 수 있다. 가요성 기판(111)은 (운송 경로(P)가 투영 평면에 수직인 것을 표시하기 위해 중심에 점을 갖는 원으로 표시되는) 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송 경로(P)를 따라 운반 및/또는 수송될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판 운송 메커니즘은 운송 경로(P)를 따라 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 가요성 기판(111)을 운송하도록 구성될 수 있다. 증발 소스(102)는 제1 롤(22)과 제2 롤(24) 사이의 포지션에 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스(102)는 운송 경로(P)를 따라 배열될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 가요성 기판(111)이 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송되는 동안 형성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 가요성 기판(111)이 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송되는 동안 산화 분위기를 거칠 수 있다.As shown in FIG. 1 , a
[0050] 일부 구현들에서, 가요성 기판(111)은 저장 롤러로부터 언와인딩될 수 있고, 코팅 드럼의 외측 표면 상으로 운송될 수 있고, 그리고 추가적인 롤러들의 외측 표면들을 따라 가이딩될 수 있다. 코팅된 가요성 기판은 와인드-업 스풀 상에 와인딩될 수 있다.In some implementations, the
[0051] 본 개시내용의 맥락에서, 예컨대 롤러 조립체의 일부로서의 "롤", "롤러", 또는 "롤러 디바이스"는, 기판(또는 기판의 일부), 이를테면 가요성 기판(111)(또는 가요성 기판(111)의 일부)이, 증착 어레인지먼트(이를테면 증착 장치 또는 증발 챔버)에 기판이 있는 동안, 접촉할 수 있는 표면을 제공하는 디바이스로서 이해될 수 있다. 롤러 디바이스의 적어도 일부는 기판과 접촉하기 위한 원형 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 롤러 디바이스는 실질적인 원통형 형상을 가질 수 있다. 실질적인 원통형 형상은 직선 종축을 중심으로 형성될 수 있거나, 또는 휘어진 종축을 중심으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 바와 같은 롤러 디바이스는 가요성 기판과 접촉하도록 적응될 수 있다. 본원에서 지칭되는 바와 같은 롤러 디바이스는, 기판이 코팅되는 동안(또는 기판의 일부가 코팅되는 동안) 또는 기판이 프로세싱 장치에 있는 동안 기판을 가이딩하도록 적응된 가이딩 롤러, 코팅될 기판에 정의된 장력을 제공하도록 적응된 스프레더(spreader) 롤러, 정의된 이동 경로에 따라 기판을 편향시키기 위한 편향 롤러 등일 수 있다.[0051] In the context of the present disclosure, for example, a “roll”, “roller”, or “roller device” as part of a roller assembly is a substrate (or part of a substrate), such as a flexible substrate 111 (or flexible substrate). A portion of the substrate 111 ) may be understood as a device that provides a surface that can be contacted while the substrate is in a deposition arrangement (such as a deposition apparatus or evaporation chamber). At least a portion of the roller device may include a circular shape for contacting the substrate. In some embodiments, the roller device may have a substantially cylindrical shape. The substantially cylindrical shape may be formed about a straight longitudinal axis, or it may be formed about a curved longitudinal axis. According to some embodiments, a roller device as described herein may be adapted to contact a flexible substrate. A roller device as referred to herein is a guiding roller adapted to guide a substrate while the substrate is being coated (or while a part of the substrate is being coated) or while the substrate is in a processing apparatus, defined in the substrate to be coated. It may be a spreader roller adapted to provide tension, a deflection roller for deflecting the substrate along a defined travel path, or the like.
[0052] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 챔버는, 500 m 이상, 1000 m 이상, 또는 수 킬로미터의 길이를 갖는 가요성 기판(111)을 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 기판 폭은 100 mm 이상, 300 mm 이상, 500 mm 이상, 또는 1 m 이상일 수 있다. 기판 폭은 5 m 이하, 특히 2 m 이하일 수 있다. 전형적으로, 기판 두께는 5 μm 이상 및 200 μm 이하, 특히 15 μm 내지 20 μm일 수 있다.According to embodiments described herein, the processing chamber may be configured to process a
[0053] 도 2는 가요성 기판(111)의 표면 상에 세라믹 층(52)을 증착하기 위한 프로세싱 챔버(100)의 개략도를 도시한다. 프로세싱 챔버(100)는 로딩/언로딩 챔버(101)를 포함할 수 있다. 로딩/언로딩 챔버(101)는 가요성 기판(111)을 프로세싱 챔버(100) 내로 그리고/또는 프로세싱 챔버(100)로부터 로딩/언로딩하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버는 가요성 기판(111)의 프로세싱 동안 진공 하에서 유지될 수 있다. 진공 디바이스(190), 이를테면 진공 펌프가 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기시키기 위해 제공될 수 있다.FIG. 2 shows a schematic diagram of a
[0054] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버(101)는 언와인딩 모듈(110) 및/또는 리와인딩 모듈(130)을 포함할 수 있다. 언와인딩 모듈(110)은 가요성 기판(111)을 언와인딩하기 위한 언와인드 롤을 포함할 수 있다. 프로세싱 동안, 가요성 기판(111)은 (화살표(113)로 표시된 바와 같이) 언와인딩될 수 있고 그리고/또는 하나 이상의 가이드 롤들(112)에 의해 코팅 드럼(120)으로 가이딩될 수 있다. 프로세싱된 후에, 가요성 기판(111)은 리와인딩 모듈(130) 내의 리와인드 롤 상에 와인딩될 수 있다(화살표(114)).According to embodiments described herein, the loading/
[0055] 추가로, 로딩/언로딩 챔버(101)는, 예컨대 하나 이상의 인장 롤러들을 포함하는 인장 모듈(180)을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 로딩/언로딩 챔버(101)는 또한, 예컨대 피벗 암(pivot arm)과 같은 피벗 디바이스(170)를 포함할 수 있다. 피벗 디바이스(170)는 리와인딩 모듈(130)에 대하여 이동가능하도록 구성될 수 있다.Additionally, the loading/
[0056] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 언와인딩 모듈(110), 리와인딩 모듈(130), 가이드 롤(112), 피벗 디바이스(170), 인장 모듈(180)은 롤러 조립체 및/또는 기판 운송 메커니즘의 일부일 수 있다.According to embodiments described herein, the unwinding
[0057] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 챔버(100)는 증발 챔버(103)를 포함할 수 있다. 증발 소스(102)는 특히 도 1을 참조하여 설명된 증발 소스(102)와 유사할 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 증발 챔버(103)는 증발 소스(102)를 포함할 수 있다. 증발 챔버(103)는 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기시키는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(190)에 의해 진공배기될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 증발 챔버(103)는 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기시키는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(190)와 별개인 진공 디바이스를 가질 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0058] 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 증발 소스(102)는 재료 소스(140)를 포함할 수 있다. 재료 소스(140)는 재료, 구체적으로는 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 재료 소스(140)는 하나 이상의 증발 보트(evaporation boat)들을 포함할 수 있다. 재료 소스(140)는 재료 소스(140) 내에 피드(feed)될 하나 이상의 와이어들을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 각각의 증발 보트마다 하나의 와이어가 있을 수 있다. 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 포함할 수 있고 그리고/또는 증발될 재료로 제조될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 공급할 수 있다.As illustratively shown in FIG. 2 , the
[0059] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 재료 소스(140)는 하나 이상의 유도성 가열식 도가니들일 수 있다. 유도성 가열식 도가니는, 예컨대, RF 유도-가열, 특히 MF 유도-가열에 의해 진공 환경에서 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 추가로, 금속은 교환가능한 도가니들, 이를테면 예컨대, 하나 이상의 그래파이트 베슬(graphite vessel)들에 제공될 수 있다. 교환가능한 도가니는 도가니를 둘러싸는 절연 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 유도 코일들이 도가니 및 절연 재료 주위에 랩핑(wrap)될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 하나 이상의 유도성 코일들은 수냉식일 수 있다. 교환가능한 도가니들이 사용되는 경우, 재료 소스(140) 내에 와이어가 피드될 필요가 없다. 교환가능한 도가니들은 금속으로 사전-로딩될 수 있고, 주기적으로 교체 또는 리필될 수 있다. 구체적으로, 배치(batch)들로 금속을 제공하는 것은 증발되는 금속의 양을 정확하게 제어하는 이점을 갖는다.According to embodiments described herein, the
[0060] 금속들을 증발시키기 위해 도가니들의 저항 가열을 사용하는 일반적인 증발 방법들과 달리, 유도성 가열식 도가니를 사용하는 것은 가열 프로세스가 외부 소스에 의해 열 전도를 통해 발생되는 대신에 도가니 내부에서 발생될 수 있게 한다. 유도성 가열식 도가니는 도가니의 모든 벽들이 매우 신속하고 균일하게 가열되는 이점을 갖는다. 금속의 증발 온도는 일반적인 저항 가열식 도가니들을 이용하는 것보다 더 면밀하게 제어될 수 있다. 유도성 가열식 도가니를 사용하는 경우, 금속의 증발 온도 초과로 도가니를 가열하는 것이 불필요할 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 가요성 기판 상에 형성되는 세라믹 층이 더 균질하게 되도록 하기 위해, 금속의 더 제어되고 효율적인 증발이 제공될 수 있다. 도가니의 온도의 면밀한 제어는 또한, 증발하는 금속의 스플래싱(splashing)의 가능성을 감소시킴으로써, 세라믹 층에서 핀홀들 및 관통-홀 결함들을 방지/감소시킬 수 있다. 세퍼레이터들 내의 핀홀 및 관통-홀 결함들은 전기화학 셀들에서 단락들을 야기할 수 있다.[0060] Unlike common evaporation methods that use resistance heating of crucibles to vaporize metals, using an inductively heated crucible allows the heating process to occur inside the crucible instead of through heat conduction by an external source. make it possible Induction heating crucibles have the advantage that all the walls of the crucible are heated very quickly and uniformly. The evaporation temperature of the metal can be more tightly controlled than with conventional resistance heating crucibles. When using an inductively heated crucible, it may not be necessary to heat the crucible above the evaporation temperature of the metal. When practicing embodiments, a more controlled and efficient evaporation of the metal may be provided to make the ceramic layer formed on the flexible substrate more homogeneous. Close control of the temperature of the crucible can also prevent/reduce pinholes and through-hole defects in the ceramic layer by reducing the likelihood of splashing of evaporating metal. Pinhole and through-hole defects in separators can cause shorts in electrochemical cells.
[0061] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성 가열식 도가니는, 예컨대, 하나 이상의 유도 코일들(도면들에 도시되지 않음)에 의해 둘러싸일 수 있다. 유도 코일들은 유도성 가열식 도가니의 일체형 부분일 수 있다. 추가로, 유도 코일들 및 유도성 가열식 도가니는 별개의 부분들로서 제공될 수 있다. 유도성 가열식 도가니 및 유도 코일들을 개별적으로 제공하는 것은 증발 장치의 용이한 유지보수를 가능하게 할 수 있다.According to embodiments described herein, an inductively heated crucible may be surrounded, for example, by one or more induction coils (not shown in the figures). The induction coils may be an integral part of an inductively heated crucible. Additionally, the induction coils and the induction heated crucible may be provided as separate parts. Providing the induction heating crucible and induction coils separately may enable easy maintenance of the evaporation apparatus.
[0062] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스는 하나 이상의 전극 빔 소스들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전극 빔 소스들은 증발될 재료를 증발시키기 위해 하나 이상의 전극 빔들을 제공할 수 있다.According to embodiments described herein, the evaporation source may include one or more electrode beam sources. The one or more electrode beam sources may provide one or more electrode beams to evaporate the material to be evaporated.
[0063] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전력 소스(240)(도 3 참조)가 제공될 수 있다. 전력 소스(240)는 유도 코일들에 연결될 수 있다. 전력 소스는 낮은 전압으로 그러나 높은 전류 및 높은 주파수로 전기를 제공하도록 구성될 수 있는 AC 전력 소스일 수 있다. 추가로, 예컨대 공진 회로를 포함시킴으로써 무효 전력이 증가될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기 전도성 재료들에 부가적으로 또는 대안적으로, 유도성 가열식 도가니는 예컨대 강자성 재료들을 포함할 수 있다. 자기 재료들은, 예컨대, 유도 가열 프로세스를 개선할 수 있고, 금속의 증발 온도의 더 양호한 제어를 가능하게 할 수 있다.According to embodiments described herein, a power source 240 (see FIG. 3 ) may be provided. The
[0064] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 챔버(100)의 코팅 드럼(120)은 증발 챔버(103)와 로딩/언로딩 챔버(101)를 분리할 수 있다. 코팅 드럼(120)은 증발 챔버(103) 내로 가요성 기판(111)을 가이딩하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 코팅 드럼(120)은 가요성 기판(111)이 증발 소스(102) 위로 통과할 수 있도록 프로세싱 챔버에 배열될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 코팅 드럼(120)은 냉각될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0065] 증발 소스(102)는 플라즈마 소스(108)를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스는 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화 및/또는 해리시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 소스(108)는 재료 소스(140)와 코팅 드럼(120) 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다.The
[0066] 플라즈마 소스(108)는 RF 주파수, 예컨대 27.12 MHz로 동작하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 소스(108)는 2.5 bar 이상 및/또는 5 bar 이하의 예압(pre-pressure)에 대해 구성될 수 있다. 플라즈마 소스(108)는 30 eV 이상 및/또는 1100 eV 이하의 이온 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 소스(108)는 코일당 최대 20 mT의 자기장을 제공하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 소스(108)는 10-5 bar 이상 및/또는 10-2 bar 이하의 압력으로 동작하도록 구성될 수 있다.The
[0067] 플라즈마 소스(108)는, 예컨대, 전자 빔을 이용하여 플라즈마를 점화시키도록 구성된 전자 빔 디바이스일 수 있다. 본원의 추가적인 실시예들에 따르면, 플라즈마 소스는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마는, 증발 금속의 스플래싱의 가능성을 추가로 감소시킴으로써, 기판 상의 다공성 코팅 내의 핀홀들 및 관통-홀 결함들을 방지/감소시키는 것을 도울 수 있다. 플라즈마는 또한, 증발된 금속의 입자들을 추가로 여기시킬 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마는 가요성 기판 상에 증착되는 다공성 코팅의 밀도 및 균일성을 증가시킬 수 있다.The
[0068] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스(102)는 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함할 수 있다. 가스 공급부는 가스 도입 디바이스(107)를 포함할 수 있다. 가스 도입 디바이스(107)는 증발 소스(102) 및/또는 증발 챔버(103) 내에 프로세스 가스를 제어가능하게 도입하도록 배열될 수 있다. 가스 도입 디바이스는, 예컨대, 증발 소스(102) 및/또는 증발 챔버(103) 내에 프로세스 가스를 제공하기 위해 프로세스 가스 공급부에 연결된 노즐 및 공급 튜브를 포함할 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0069] 프로세스 가스는 반응성 가스일 수 있다. 구체적으로, 프로세스 가스는 재료 소스(140)에 의해 증발된 금속과 반응하는 반응성 가스일 수 있다. 예컨대, 프로세스 가스는 산소, 오존, 아르곤, 및 이들의 조합들일 수 있고, 그리고/또는 산소, 오존, 아르곤, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.[0069] The process gas may be a reactive gas. Specifically, the process gas may be a reactive gas that reacts with the metal evaporated by the
[0070] 프로세스 가스에 산소가 포함되는 경우, 산소 가스는, 예컨대, 가요성 기판(111) 상에 세라믹 층(52)을 형성하기 위해, 증발된 금속과 반응할 수 있다. 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들, 이를테면, 세퍼레이터 또는 세퍼레이터 막, 전해질, 캐소드, 및 애노드는 AlOx를 포함할 수 있다. 예컨대 유도성 가열식 도가니에 의해, 알루미늄과 같은 금속이 증발될 수 있고, 그리고 가스 도입 디바이스를 통해, 증발된 금속에 산소가 공급될 수 있다.When oxygen is included in the process gas, the oxygen gas may react with the evaporated metal, for example, to form the
[0071] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 챔버는 산화 모듈(150)을 포함할 수 있다. 산화 모듈(150)은 세라믹 층(52)을 어닐링하기 위한 어닐링 모듈일 수 있다. 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 산화 모듈(150)은 증발 챔버(103)의 하류에 배열될 수 있다. 산화 모듈(150)은 세라믹 층(52)이 산화 분위기 및/또는 어닐링 분위기를 거치게 하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은, 구체적으로는 상승된 온도로, 어닐링 분위기 및/또는 산화 분위기를 거칠 수 있다. 추가로, 산화 모듈(150)은 세라믹 층이 산화 거리 및/또는 어닐링 거리에 걸쳐 산화 분위기 및/또는 어닐링 분위기를 거치게 하도록 구성될 수 있다. 산화 거리 및/또는 어닐링 거리는 의도된 양의 산화 및/또는 어닐링을 획득하기에 충분히 길 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 세라믹 층(52)의 화학양론이 개선될 수 있다. 유익한 실시예들에 따르면, 완전 화학양론적 세라믹 층(52)이 실제로 획득될 수 있다.According to embodiments described herein, the processing chamber may include an
[0072] 본 출원의 맥락에서, 세라믹 층(52)이 거칠 수 있는 산화 분위기와 같은 "산화 분위기"는, 예컨대, 세라믹 층(52)의 화학양론을 개선하기 위해 산화 반응을 가능하게 하는 분위기로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 분위기는 20 vol% 초과의 산소를 함유할 수 있다.[0072] In the context of the present application, an “oxidizing atmosphere”, such as an oxidizing atmosphere in which the
[0073] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가스 조립체를 포함할 수 있다. 가스 조립체는 산소와 같은 산화 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가열 조립체(미도시)를 포함할 수 있다. 가열 조립체는, 공급되는 산화 가스, 가요성 기판(111), 및 세라믹 층(52) 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0074] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 흡인 디바이스를 포함할 수 있다. 흡인 디바이스는 과잉 산화 가스, 즉, 세라믹 층(52)을 산화시키는 데 사용되지 않은 산화 가스를 흡인하도록 구성될 수 있다. 흡인 디바이스는 가요성 기판(111)에 대하여 가스 조립체의 반대편에 배열될 수 있다. 따라서, 가스 조립체에 의해 공급되는 프로세스 가스는 세라믹 층(52)에 제공되어, 가요성 기판(111)을 횡단하고, 흡인 디바이스에 의해 흡인될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 프로세싱 챔버(100)의 오염이 방지될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0075] 추가로, 산화 모듈(150)은 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 산화 모듈(150)의 플라즈마 소스는 가스 조립체와 가요성 기판 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다. 산화 모듈(150)의 플라즈마 소스(150)는, 예컨대, 전자 빔을 이용하여 플라즈마를 점화시키도록 구성된 전자 빔 디바이스일 수 있다. 본원의 추가적인 실시예들에 따르면, 플라즈마 소스는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스일 수 있다. 추가로, 산화 모듈(150)의 플라즈마 소스는, 특히 도 2 및 도 3을 참조하여 본원에서 설명된 증발 소스(102)의 플라즈마 소스(108)와 동일할 수 있거나 또는 유사할 수 있다. 플라즈마는 가스 조립체에 의해 공급되는 산화 가스를 이온화 및/또는 가열할 수 있다. 따라서, 세라믹 층(52)의 산화 레이트가 증가될 수 있다.Additionally, the
[0076] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가열 조립체를 포함할 수 있다. 가열 조립체는, 산화 챔버, 산화 분위기, 가요성 기판(111), 및 세라믹 층(52) 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 가열 조립체는 상승된 온도를 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 세라믹 층(52)의 산화 레이트가 증가될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 완전 화학양론적 세라믹 층이 획득될 수 있다.[0076] According to embodiments described herein, the
[0077] 도 3은 도 2에 도시된 프로세싱 챔버(100)의 확대된 섹션을 도시한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 챔버(100)는 제어 시스템(220)을 포함할 수 있다. 제어 시스템(220)은, 증발 소스(102), 산화 모듈(150), 가스 도입 디바이스(107), 플라즈마 소스(108), 및 전력 소스(240) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제어 시스템(220)은, 증발 소스(102)에 제공되는 전력, 플라즈마 소스(108)에 제공되는 전력, 및/또는 가스 도입 디바이스(107)에 의해 증발 소스(102) 내로 도입되는 프로세싱 가스의 가스 유동의 배향 및/또는 프로세싱 가스의 양 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제어 시스템(220)은, 부가적으로 또는 대안적으로, 산화 모듈(150)에 의해 공급되는 산화 가스의 가스 유동의 배향 및/또는 산화 가스의 양, 및 흡인 디바이스의 흡인력을 조정하도록 구성될 수 있다.FIG. 3 shows an enlarged section of the
[0078] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가스 도입 디바이스(107)는 금속의 증발 방향(230)에 대략 평행한 방향으로 프로세스 가스의 가스 유동을 제공하도록 배열될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가스 도입 디바이스에 의해 제공되는 가스 유동의 배향은 세라믹 층(52)의 조성과 균일성 중 적어도 하나에 따라 조정될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 세라믹 층을 형성하기 위한 증발된 금속과 반응성 가스 사이의 더 효율적인 반응이 보장될 수 있다. 재료 소스(140)로부터의 금속의 증발 방향(230)에 본질적으로 평행한 방향으로 반응성 가스를 도입하도록 가스 도입 디바이스(107)를 배열하는 것은 또한, 증발된 금속과 상호작용하는 프로세스 가스의 양을 더 정확하게 제어할 수 있게 함으로써, 코팅 프로세스를 더 양호하게 제어하는 것을 도울 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0079] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마(210)는 금속의 증발 방향(230)에 본질적으로 수직인 방향으로 가이딩될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 증발하는 금속의 스플래싱이 방지될 수 있고, 그리고/또는 세라믹 층의 핀홀 결함들이 감소될 수 있다.According to embodiments described herein, the
[0080] 도 1 내지 도 3에서 산화 모듈(150)이 증발 소스(102)와 인-라인(in-line)으로 배열되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 산화 모듈(150)은 위에서 약술된 바와 같이 오프-라인(off-line)으로 배열될 수 있다. 예컨대, 산화 모듈(150)이 내부에 배열될 수 있는 산화 챔버가 제공될 수 있다. 산화 챔버는 증발 챔버(103)와 별개일 수 있다. 추가로, 산화 챔버는 프로세싱 챔버(100)와 별개일 수 있다. 게다가, 프로세싱 챔버(100)는 다수의 프로세싱 챔버들, 이를테면, 증발 챔버(103) 및/또는 산화 챔버를 포함하는 다중-챔버 시스템일 수 있다. 추가로, 프로세싱 챔버(100)는 저장 챔버를 포함할 수 있으며, 가요성 기판(111) 상에 증착된 세라믹 층(52)을 갖는 리와인딩된 가요성 기판(111)이 산화 챔버로 이송될 수 있기 전에, 가요성 기판(111) 상에 증착된 세라믹 층(52)을 갖는 리와인딩된 가요성 기판(111)이 그 저장 챔버에 저장될 수 있다.Although
[0081] 도 4는 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법(500)의 흐름도를 도시한다. 방법은 동작들(510 내지 530) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동작(510)에 따르면, 가요성 기판(111) 상에 또는 가요성 기판(111) 위에 재료가 증발될 수 있다. 동작(520)에 따르면, 프로세스 가스가 공급될 수 있다. 동작(530)에 따르면, 프로세스 가스는 적어도 부분적으로 플라즈마 이온화될 수 있다. 적어도 증발된 재료 및 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 세라믹 층(52)이 형성될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 개선된 화학양론을 갖는 세라믹 층이 획득될 수 있다.4 shows a flow diagram of a
[0082] 도 5는 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법(300)을 개략적으로 도시한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 방법(300)은, 전면 및 후면을 갖는 가요성 기판을 제공하는 단계(310)를 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판을 제공하는 것은, 언와인딩 모듈로부터 증발 장치의 코팅 드럼을 통해 리와인딩 모듈로 가요성 기판을 가이딩하는 것을 포함할 수 있다.5 schematically shows a
[0083] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 방법은, 구체적으로는 유도성 가열식 도가니에서, 재료를 증발시키는 단계(320)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성 가열식 도가니에 의해 알루미늄 및/또는 실리콘이 증발될 수 있다. 본원의 실시예들에서, 방법은 가요성 기판의 전면과 후면 중 적어도 하나에 세라믹 층을 적용하는 단계(330)를 더 포함한다.[0083] According to embodiments described herein, the method may further comprise evaporating 320 the material, specifically in an induction heating crucible. Specifically, according to embodiments described herein, aluminum and/or silicon may be evaporated by an inductively heated crucible. In embodiments herein, the method further comprises applying 330 a ceramic layer to at least one of the front and back surfaces of the flexible substrate.
[0084] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세스 가스가 공급될 수 있다. 증발된 금속은 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스와 반응하여 가요성 기판 상에 세라믹 층을 형성할 수 있다. 금속은 진공 환경에서 증발될 수 있다. 예컨대, 증발된 알루미늄은 산소와 반응하여 가요성 기판 상에 다공성 AlOx 층을 형성할 수 있다.[0084] According to embodiments described herein, a process gas may be supplied. The vaporized metal may react with the at least partially ionized process gas to form a ceramic layer on the flexible substrate. Metals can evaporate in a vacuum environment. For example, evaporated aluminum can react with oxygen to form a porous AlO x layer on the flexible substrate.
[0085] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성 가열식 도가니에서 금속을 증발시키는 것은, 금속이 증발되는 증발 온도를 감지하는 것(340), 및 감지된 증발 온도에 따라, 유도성 가열식 도가니에서 금속을 증발시키기 위해 제공되는 전력을 조정하는 것을 더 포함할 수 있다. 증발 온도를 모니터링 및 조정하는 것은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법의 에너지 효율을 개선할 수 있고, 그리고/또는 가요성 기판에 적용되는 다공성 코팅의 임의의 핀홀 결함들을 방지하는 것을 도울 수 있다.[0085] According to embodiments described herein, evaporating metal in an induction heating crucible comprises sensing 340 an evaporation temperature at which the metal is evaporated, and in accordance with the sensed evaporation temperature, an induction heating crucible It may further include adjusting the power provided to vaporize the metal in the Monitoring and adjusting the evaporation temperature can improve the energy efficiency of a method for forming a component of an electrochemical energy storage device, and/or help prevent any pinhole defects in the porous coating applied to the flexible substrate. can
[0086] 본원에서 설명되는 실시예들에서, 가요성 기판에 적용되는 세라믹 층은 대략 25 nm 내지 대략 300 nm, 이를테면 예컨대, 100 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다.In embodiments described herein, the ceramic layer applied to the flexible substrate may have a thickness of approximately 25 nm to approximately 300 nm, such as, for example, 100 nm to 200 nm.
[0087] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성 가열식 도가니에서 금속을 증발시키는 것은 증발된 금속에 예컨대 산소와 같은 프로세스 가스를 제공하는 것(350)을 더 포함할 수 있다. 반응성 가스는 금속의 증발 방향에 본질적으로 평행한 방향으로 제공될 수 있다.[0087] According to embodiments described herein, evaporating the metal in the induction heating crucible may further include providing 350 a process gas, such as oxygen, to the evaporated metal. The reactive gas may be provided in a direction essentially parallel to the direction of evaporation of the metal.
[0088] 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법은 증발된 금속과 가요성 기판 사이에 플라즈마를 제공하는 것(360)을 더 포함할 수 있다. 플라즈마는 가요성 기판 상의 다공성 코팅의 화학양론 및/또는 밀도를 증가시킬 수 있고, 그리고 또한, 다공성 코팅의 핀홀 결함들을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 세라믹 층의 화학양론이 개선될 수 있다. 심지어 완전 화학양론적 세라믹 층이 실제로 획득될 수 있다. 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마는, 예컨대, 전자 빔 디바이스 또는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스에 의해 제공될 수 있다. 다공성 코팅의 밀도는 플라즈마의 밀도에 의해 영향을 받을 수 있다.[0088] The method for forming a component of an electrochemical energy storage device can further include providing 360 a plasma between the evaporated metal and the flexible substrate. Plasma may increase the stoichiometry and/or density of the porous coating on the flexible substrate, and may also help reduce pinhole defects in the porous coating. When practicing the embodiments, the stoichiometry of the ceramic layer may be improved. Even fully stoichiometric ceramic layers can be obtained in practice. Specifically, according to embodiments described herein, the plasma may be provided by, for example, an electron beam device or a hollow anode deposition plasma source. The density of the porous coating can be affected by the density of the plasma.
[0089] 가요성 기판 상의 증착된 다공성 층의 화학양론은, 예컨대, 금속의 증발 레이트, 증발된 재료에 제공되는 프로세스 가스의 양, 및/또는 프로세스 가스의 플라즈마 이온화에 의해 영향을 받을 수 있다. 증착된 다공성 층의 화학양론에 영향을 미칠 수 있는 추가적인 양상들은 증발 챔버 내부의 진공과 주위 분위기의 압력 사이의 압력차일 수 있다.[0089] The stoichiometry of the deposited porous layer on the flexible substrate may be influenced by, for example, the evaporation rate of the metal, the amount of process gas provided to the evaporated material, and/or plasma ionization of the process gas. An additional aspect that may affect the stoichiometry of the deposited porous layer may be the pressure difference between the vacuum inside the evaporation chamber and the pressure of the ambient atmosphere.
[0090] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법은, 세라믹 층(52)이 상승된 온도로 산화 분위기를 거치게 하는 단계(370)를 포함할 수 있다.[0090] According to embodiments described herein, a method for forming a component of an electrochemical energy storage device may include subjecting a
[0091] 이러한 기재된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 개시내용을 개시하기 위해, 그리고 또한, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하는 것, 및 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함하여, 설명되는 내용을 실시할 수 있게 하기 위해 예들을 사용한다. 다양한 특정 실시예들이 앞에서 개시되었지만, 위에서 설명된 실시예들의 상호 간의 특징들은 서로 조합될 수 있다. 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 그리고 다른 예들은, 예들이 청구항들의 문언과 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는 경우, 또는 예들이 청구항들의 문언과 비실질적인 차이들을 갖는 동등한 구조적 엘리먼트들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.[0091] This written description is intended to disclose the present disclosure, including the best mode, and also to make and use any apparatus or system, and to perform any included methods. Use examples to make the content actionable. Although various specific embodiments have been disclosed above, mutual features of the embodiments described above may be combined with each other. The patentable scope is defined by the claims, and other examples are where examples have structural elements that do not differ from the wording of the claims, or where examples include equivalent structural elements with insubstantial differences from the wording of the claims. , are intended to be within the scope of the claims.
Claims (15)
가요성 기판(111) 상에 재료를 증발시키는 단계;
프로세스 가스를 공급하는 단계; 및
상기 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 플라즈마 이온화시키는 단계
를 포함하며,
상기 세라믹 층(52)은, 적어도, 상기 증발된 재료 및 상기 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 형성되고,
상기 플라즈마는, 상기 프로세스 가스의 적어도 0.01%와 최대 1% 중 적어도 하나를 이온화시키는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.A method for forming a ceramic layer (52) of a component of an electrochemical energy storage device, comprising:
evaporating the material onto the flexible substrate (111);
supplying a process gas; and
at least partially plasma ionizing the process gas;
includes,
the ceramic layer 52 is formed by at least the evaporated material and the at least partially ionized process gas;
wherein the plasma ionizes at least one of at least 0.01% and at most 1% of the process gas;
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 프로세스 가스는 산소를 포함하는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.The method of claim 1,
wherein the process gas comprises oxygen;
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 세라믹 층(52)은 산소를 포함하는 화학 조성을 갖는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the ceramic layer 52 has a chemical composition comprising oxygen;
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스는 개선된 화학양론(stoichiometry)으로 상기 세라믹 층(52)의 형성을 가능하게 하는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the at least partially ionized process gas enables formation of the ceramic layer (52) with improved stoichiometry;
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 세라믹 층(52)은 알루미늄 산화물 층인,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the ceramic layer 52 is an aluminum oxide layer,
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 전기화학 에너지 저장 디바이스는 리튬 배터리인,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The electrochemical energy storage device is a lithium battery,
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 컴포넌트는 세퍼레이터 막인,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The component is a separator film,
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 컴포넌트는 전극인,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the component is an electrode,
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 가요성 기판(111)을 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송하는 단계를 더 포함하며,
상기 세라믹 층(52)은 상기 가요성 기판(111)이 상기 제1 롤로부터 상기 제2 롤로 운송되는 동안 형성되는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
transporting the flexible substrate (111) from a first roll (22) to a second roll (24);
the ceramic layer (52) is formed while the flexible substrate (111) is being transported from the first roll to the second roll;
A method for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
재료를 증발시키도록 구성된 재료 소스(140);
프로세스 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부(107); 및
상기 프로세스 가스를 적어도 부분적으로 이온화시키도록 구성된 플라즈마 소스(108)
를 포함하며,
상기 세라믹 층(52)은, 적어도, 상기 증발된 재료 및 상기 적어도 부분적으로 이온화된 프로세스 가스에 의해 형성되고,
상기 플라즈마 소스(108)의 플라즈마는, 상기 프로세스 가스의 적어도 0.01%와 최대 1% 중 적어도 하나를 이온화시키는,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 증발 소스.An evaporation source (102) for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device, comprising:
a material source 140 configured to evaporate the material;
a gas supply unit 107 configured to supply a process gas; and
A plasma source 108 configured to at least partially ionize the process gas.
includes,
the ceramic layer 52 is formed by at least the evaporated material and the at least partially ionized process gas;
wherein the plasma of the plasma source (108) ionizes at least one of at least 0.01% and at most 1% of the process gas;
An evaporation source for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
상기 플라즈마 소스(108)는 플라즈마 빔 소스인,
전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 형성하기 위한 증발 소스.11. The method of claim 10,
wherein the plasma source (108) is a plasma beam source;
An evaporation source for forming a ceramic layer of a component of an electrochemical energy storage device.
제10 항 또는 제11 항에 기재된 증발 소스(102); 및
상기 프로세스 챔버(100)를 통해 가요성 기판(111)을 운송하도록 구성된 기판 운송 메커니즘
을 포함하며,
상기 증발 소스(102)는, 상기 세라믹 층(52)이 상기 가요성 기판(111) 상에 형성되도록, 상기 기판 운송 메커니즘에 대하여 배열되는,
프로세스 챔버.A process chamber (100) comprising:
an evaporation source (102) according to claim 10 or 11; and
A substrate transport mechanism configured to transport a flexible substrate 111 through the process chamber 100 .
includes,
wherein the evaporation source (102) is arranged relative to the substrate transport mechanism such that the ceramic layer (52) is formed on the flexible substrate (111).
process chamber.
상기 기판 운송 메커니즘은 제1 롤(22) 및 제2 롤(24)을 포함하고, 운송 경로(P)를 따라 상기 제1 롤(22)로부터 상기 제2 롤(24)로 상기 가요성 기판(111)을 운송하도록 구성되며, 상기 증발 소스(102)는 상기 운송 경로(P)를 따라 배열되는,
프로세스 챔버.13. The method of claim 12,
The substrate transport mechanism comprises a first roll 22 and a second roll 24, and along a transport path P, the flexible substrate ( 111), wherein the evaporation source (102) is arranged along the transport path (P),
process chamber.
상기 프로세스 챔버(100)는 진공 프로세스 챔버인,
프로세스 챔버.14. The method of claim 13,
The process chamber 100 is a vacuum process chamber,
process chamber.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2017/073780 WO2019057273A1 (en) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Method of forming alumina for a electrochemical cell using a plasma ionising process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200055756A KR20200055756A (en) | 2020-05-21 |
KR102461087B1 true KR102461087B1 (en) | 2022-10-31 |
Family
ID=60009602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020207010956A KR102461087B1 (en) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Method of Forming Alumina for an Electrochemical Cell Using a Plasma Ionization Process |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102461087B1 (en) |
CN (1) | CN111133609B (en) |
TW (1) | TWI752266B (en) |
WO (1) | WO2019057273A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114639797B (en) * | 2021-06-26 | 2023-12-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Treatment method of negative electrode plate, sodium metal negative electrode plate and preparation device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160204408A1 (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | Applied Materials, Inc. | Battery separator with dielectric coating |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4888199A (en) * | 1987-07-15 | 1989-12-19 | The Boc Group, Inc. | Plasma thin film deposition process |
JPH06346239A (en) * | 1993-06-10 | 1994-12-20 | Sekisui Chem Co Ltd | Production of ceramic coated metallic material |
JPH07305162A (en) * | 1994-03-14 | 1995-11-21 | Toshiba Corp | Production of ceramic coating |
US6015595A (en) * | 1998-05-28 | 2000-01-18 | Felts; John T. | Multiple source deposition plasma apparatus |
US6635307B2 (en) * | 2001-12-12 | 2003-10-21 | Nanotek Instruments, Inc. | Manufacturing method for thin-film solar cells |
WO2005008828A1 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-27 | Excellatron Solid State, Llc | System and method of producing thin-film electrolyte |
JP4844867B2 (en) * | 2005-11-15 | 2011-12-28 | 住友電気工業株式会社 | Method of operating vacuum deposition apparatus and vacuum deposition apparatus |
DE102007005156A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Evonik Degussa Gmbh | Ceramic membrane with improved adhesion to plasma-treated polymeric support material, as well as their preparation and use |
WO2008117487A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Gas barrier sheet |
US8470468B2 (en) * | 2010-02-12 | 2013-06-25 | GM Global Technology Operations LLC | Lithium-ion batteries with coated separators |
US9127344B2 (en) * | 2011-11-08 | 2015-09-08 | Sakti3, Inc. | Thermal evaporation process for manufacture of solid state battery devices |
KR20130087354A (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-06 | 주식회사 유피케미칼 | Indium-containing oxide film and producing method thereof |
KR102212373B1 (en) * | 2012-12-13 | 2021-02-03 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Ceramic coating on battery separators |
JPWO2014123201A1 (en) * | 2013-02-08 | 2017-02-02 | コニカミノルタ株式会社 | Gas barrier film and method for producing the same |
CN105706274B (en) * | 2013-07-03 | 2019-03-08 | 锡安能量公司 | Ceramic/polymer matrix for the guard electrode in the electrochemical cell for including lithium rechargeable battery |
WO2017015535A1 (en) * | 2015-07-22 | 2017-01-26 | Celgard, Llc | Improved membranes, separators, batteries, and methods |
-
2017
- 2017-09-20 KR KR1020207010956A patent/KR102461087B1/en active IP Right Grant
- 2017-09-20 CN CN201780094919.3A patent/CN111133609B/en active Active
- 2017-09-20 WO PCT/EP2017/073780 patent/WO2019057273A1/en active Application Filing
-
2018
- 2018-09-17 TW TW107132598A patent/TWI752266B/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160204408A1 (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | Applied Materials, Inc. | Battery separator with dielectric coating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI752266B (en) | 2022-01-11 |
TW201924125A (en) | 2019-06-16 |
CN111133609B (en) | 2022-11-25 |
KR20200055756A (en) | 2020-05-21 |
CN111133609A (en) | 2020-05-08 |
WO2019057273A1 (en) | 2019-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111201634B (en) | Lithium ion battery without olefin separator | |
US20230056566A1 (en) | Dielectric coated lithium metal anode | |
TWI644471B (en) | Method and apparatus for the production of separators for battery applications | |
US11180849B2 (en) | Direct liquid injection system for thin film deposition | |
KR102456021B1 (en) | Method of Forming Components of an Electrochemical Cell by Evaporation | |
JP2024023195A (en) | Ultra-thin ceramic coating for battery separators | |
KR102461087B1 (en) | Method of Forming Alumina for an Electrochemical Cell Using a Plasma Ionization Process | |
KR102550569B1 (en) | Methods and processing systems for forming components of electrochemical energy storage devices, and oxidation chambers | |
US20220158159A1 (en) | Protection layer sources | |
KR20200057028A (en) | Method and processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate | |
KR102657356B1 (en) | Ultra-thin ceramic coating on separator for batteries |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |