KR102550569B1 - 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법 및 프로세싱 시스템, 및 산화 챔버 - Google Patents

전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법 및 프로세싱 시스템, 및 산화 챔버 Download PDF

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Abstract

전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템이 제공된다. 프로세싱 시스템은, 가요성 기판(111) 위에 세라믹 층(52)을 증착하도록 구성된 증착 모듈(102), 및 상승된 온도에서 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키도록 구성된 산화 모듈(150)을 포함한다.

Description

전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법 및 프로세싱 시스템, 및 산화 챔버
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 전기화학 에너지 저장 디바이스(electrochemical energy storage device)의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법들 및 프로세싱 시스템들, 및 산화 챔버들에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 상세하게는, 리튬 또는 Li-이온 배터리의 캐소드, 애노드, 전해질 또는 세퍼레이터(separator)를 형성하기 위한 방법 및 프로세싱 시스템들, 및 리튬 또는 Li-이온 배터리의 캐소드, 애노드, 전해질 또는 세퍼레이터를 사후 프로세싱(post processing)하기 위한 산화 챔버들에 관한 것이다.
[0002] 전기 세퍼레이터는, 예컨대 이온 전도도를 유지하면서 전극들이 서로 분리되어야 하는 배터리들 및 다른 어레인지먼트들에서 사용되는 세퍼레이터로서 설명될 수 있다.
[0003] 종래에, 세퍼레이터는, 시스템에서, 예컨대 배터리의 전해질에서 사용되는 화학물질들 및 용매들에 대해 높은 이온 다공도, 양호한 기계적 강도 및 장기간 안정성을 갖는 얇은, 다공성의, 전기 절연 물질을 포함한다. 배터리들에서, 세퍼레이터는 일반적으로, 애노드로부터 캐소드를 완전히 전기 절연시킨다. 게다가, 세퍼레이터는 일반적으로, 영구적으로 탄성이 있으며, 외부 부하들에 기인할 뿐만 아니라 이온들이 통합되고 방출됨에 따른 전극들의 "브리딩(breathing)"에 기인하는, 시스템 내에서의 움직임들을 따른다.
[0004] 일반적으로, 세퍼레이터는, 세퍼레이터가 사용되는 시스템의 수명 및 안정성을 결정하는 데 중요하다. 예컨대, 재충전가능 배터리들의 발전은 적절한 세퍼레이터 재료들의 발전에 의해 상당한 정도로 영향을 받고 있다.
[0005] 구체적으로, 고에너지 배터리들 또는 고성능 배터리들에서 사용하기 위한 세퍼레이터들은, 낮은 특정 공간 조건(specific space condition)을 보장하기 위해 그리고 내부 저항을 최소화하기 위해 매우 얇을 수 있고, 낮은 내부 저항들을 보장하기 위해 높은 다공도를 가질 수 있고, 배터리 시스템의 낮은 비중량(specific weight)을 달성하기 위해 가볍다.
[0006] 세퍼레이터들은 전형적으로, 배터리의 이온들에 대해 다공성인 세라믹 층을 포함한다. 리튬 배터리들의 경우, 세라믹 층은 리튬 이온들(Li-이온들)에 대해 다공성일 수 있다. 그러나, 세라믹 층들은 완전히 다공성은 아닐 수 있다. 예컨대, 세라믹 층은, 완전히 결합하지 않고 Li-이온 배터리의 충전/방전 동안 Li-이온들과 반응할 수 있는 금속 원자들을 포함할 수 있다. 그러므로, 배터리 성능은 열화될 수 있다.
[0007] 상기 내용을 고려하면, 본원에서 설명되는 실시예들은, 당해 기술분야의 문제점들 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 전하 수송(방전/충전 레이트들) 전압 및 사이클 수명을 증가시킬 수 있는, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[0008] 상기 내용을 고려하면, 독립항들에 따른, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들을 형성하기 위한 방법 및 프로세싱 시스템, 및 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 산화시키도록 구성된 산화 챔버가 제공된다. 본 출원의 추가적인 양상들, 장점들, 및 특징들은, 종속항들, 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하게 된다.
[0009] 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 방법은: 가요성 기판 위에 세라믹 층을 증착하는 단계; 및 상승된 온도에서 세라믹 층을 산화 분위기(oxidizing atmosphere)에 노출시키는(subjecting) 단계를 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템이 제공된다. 프로세싱 시스템은, 가요성 기판 위에 세라믹 층을 증착하도록 구성된 증착 모듈, 및 상승된 온도에서 세라믹 층을 산화 분위기에 노출시키도록 구성된 산화 모듈을 포함한다.
[0011] 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 산화시키도록 구성된 산화 챔버가 제공된다. 산화 챔버는 기판 이송 메커니즘을 포함한다. 기판 이송 메커니즘은 제1 롤 및 제2 롤을 포함하며, 기판 이송 메커니즘은 가요성 기판을 이송 경로를 따라 제1 롤로부터 제2 롤로 이송하도록 구성되고, 세라믹 층이 가요성 기판 상에 형성된다. 산화 챔버는 이송 경로에서 제1 롤과 제2 롤 사이에 배열된 산화 모듈을 포함하며, 기판 이송 메커니즘은 상승된 온도에서 세라믹 층을 산화 분위기에 노출시키도록 구성된다.
[0012] 예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 설명되는 방법 블록들을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이러한 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.
[0013] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 통상적인 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 하기에서 설명된다:
[0014] 도 1은 실시예들에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템의 개략도를 도시하고;
[0015] 도 2는 실시예들에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템의 개략도를 도시하고;
[0016] 도 3은 도 2에 도시된 프로세싱 시스템의 확대된 단면을 도시하고;
[0017] 도 4는 실시예들에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 산화 챔버의 개략도를 도시하고;
[0018] 도 5는 실시예들에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법을 개략적으로 도시하고; 그리고
[0019] 도 6은 실시예들에 따른 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다.
[0020] 이제 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세하게 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들은 도면들에서 예시된다. 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 구체적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 설명으로 제공되고, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들은 또 다른 추가의 실시예를 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명이 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것이 의도된다.
[0021] 도 1은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템(100)을 도시한다.
[0022] 본 개시내용의 맥락에서, "전기화학 에너지 저장 디바이스"는, 재충전가능 또는 재충전불가일 수 있는 전기화학 에너지 저장소로서 이해될 수 있다. 이와 관련하여, 본 개시내용은 한편으로는 "축전지(accumulator)"라는 용어와 다른 한편으로는 "배터리(battery)"라는 용어 사이를 구별하지 않는다. 본 개시내용의 맥락에서, "전기화학 에너지 저장 디바이스", "전기화학 디바이스" 및 "전기화학 전지"라는 용어들은 이하에서 동의어로 사용될 수 있다. 예컨대, "전기화학 에너지 저장 디바이스"라는 용어는 또한, 연료 전지를 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 전기화학 전지는 에너지 저장소의 기본 또는 최소 기능 유닛인 것으로 이해될 수 있다. 산업적 실시에서, 다수의 전기화학 전지들은 흔히, 저장소의 총 에너지 용량을 증가시키기 위해, 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 맥락에서, 다수의 전기화학 전지들이 참조될 수 있다. 결론적으로, 산업적으로 설계된 배터리는 단일 전기화학 전지, 또는 병렬 또는 직렬로 연결된 다수의 전기화학 전지들을 가질 수 있다.
[0023] 일반적으로, 예컨대 기본 기능 유닛으로서의 전기화학 에너지 저장 디바이스는 반대 극성의 2개의 전극들, 즉, 네거티브 애노드 및 포지티브 캐소드를 포함할 수 있다. 캐소드와 애노드는, 캐소드와 애노드 사이의 단락들을 방지하기 위해 캐소드와 애노드 사이에 배열된 세퍼레이터에 의해 절연될 수 있다. 전지는 전해질로 채워질 수 있다. 전해질은, 겔 형태인 액체 또는 때때로 고체일 수 있는 이온 전도체일 수 있다. 세퍼레이터는 이온-투과성(ion-pervious)일 수 있고, 충전 또는 방전 사이클에서 애노드와 캐소드 사이의 이온들의 교환을 허용할 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 제한되지 않음), 위에서 설명된 부분들 중 일부 또는 그 각각은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트로서 간주될 수 있다.
[0024] 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세싱 시스템(100)은 증착 모듈(102)을 포함할 수 있다. 증착 모듈(102)은 가요성 기판(111) 위에 또는 가요성 기판(111) 상에 세라믹 층(52)을 증착하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 가요성 기판은 제1 면(side) 및/또는 제1 면 반대편의 제2 면을 가질 수 있다. 세라믹 층(52)은 가요성 기판(111)의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나 상에 또는 그 위에 증착될 수 있다.
[0025] 본 개시내용의 맥락에서, "세라믹 층", 이를테면, 세라믹 층(52)은, 세라믹 재료를 포함하거나 또는 세라믹 재료에 의해 형성되는 층으로서 이해될 수 있다. "세라믹 재료"는, 주로 이온 결합(ionic bond) 및 공유 결합(covalent bond)으로 유지되는 금속, 비-금속 또는 메탈로이드(metalloid) 원자들을 포함하는 무기, 비-금속성, 고체 재료인 것으로 이해될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 세라믹 재료는 특히, 구체적으로는 금속 및 산소 원자들을 포함하는 유전체 재료, 이를테면, 예컨대 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 나이트라이드 등으로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 알루미늄 옥사이드 층일 수 있다.
[0026] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 재료는, 금속들, 즉, 알루미늄, 실리콘, 납, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 란타넘, 마그네슘, 아연, 주석, 세륨, 이트륨, 칼슘, 바륨, 스트론튬 및 이들의 조합들의 적어도 하나의 전기적으로 비-전도성의 또는 단지 매우 불충분한 전도성의 옥사이드일 수 있다. 실리콘이 종종 메탈로이드로 지칭됨에도 불구하고, 본 개시내용의 맥락에서, 금속이 참조될 때마다 실리콘이 포함되어야 한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트는, 특히 내알칼리성 투입 재료(alkali-resistant input material)들을 선택함으로써, 강알칼리성 전해질들을 수반하는 전기화학 전지들에 대해 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 옥사이드 또는 실리콘 옥사이드 대신에 지르코늄 옥사이드 또는 티타늄 옥사이드를 포함할 수 있다.
[0027] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 다공성 층일 수 있거나 또는 다공도를 가질 수 있다. 특히, 세라믹 층(52)은 다공성일 수 있어서, 특정 엘리먼트들이 세라믹 층(52)을 통과할 수 있다.
[0028] 가요성 기판(111)은 특히, 플라스틱 막, 웹, 포일, 가요성 유리 또는 스트립과 같은 가요성 기판들을 포괄할 수 있다. 가요성 기판이라는 용어는 또한, 다른 타입들의 가요성 기판들을 포괄할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 사용되는 가요성 기판은 벤딩가능할 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, 예컨대 균일한 두께로 평평한 코팅들을 제조하기 위해, 또는 가요성 기판 상에 또는 하부 코팅 구조의 최상부 상에 미리 결정된 형상으로 코팅 패턴들 또는 코팅 구조들을 제조하기 위해 활용될 수 있다. 세라믹 층에 추가하여, 전자 디바이스들 및 구조들이 마스킹, 에칭 및/또는 증착에 의해 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.
[0029] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)은: 폴리아크릴로나이트릴, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐 에테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴, 폴리(불화비닐리덴-코-헥사플루오로프로필렌), 폴리락틱산, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리옥시메틸렌, 폴리설폰, 스티렌-아크릴로나이트릴, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트, 스티렌 말레산 무수물, 및 이들의 조합들의 그룹으로부터 선택된 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 리튬계 전기화학 에너지 저장 디바이스들에서 발견되는 강하게 환원되는 조건들에서 안정적인 임의의 다른 폴리머 재료들이 또한 사용될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111) 및/또는 세라믹 층(52)은, 특히 내알칼리성 투입 재료들을 선택함으로써, 강알칼리성 전해질들을 수반하는 전기화학 에너지 저장 디바이스들에 대해 최적화될 수 있다. 예컨대, 가요성 기판(111)은 폴리에스테르 대신에 폴리아크릴로나이트릴 또는 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
[0030] 세퍼레이터들의 경우, 가요성 기판(111)은 미세다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 및/또는 이들의 라미네이트로 제조되고 그리고/또는 미세다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 및/또는 이들의 라미네이트를 포함할 수 있다.
[0031] 캐소드의 경우, 가요성 기판(111)은 알루미늄으로 제조되고 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, 알루미늄 층이 증착되는, 본원에서 설명된 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 폴리머 기판은, 예컨대 알루미늄 기판 및/또는 증착된 알루미늄 층보다 더 얇을 수 있다. 증착된 알루미늄 층은 대략 0.5 μm 내지 대략 1 μm의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 캐소드의 두께는 감소될 수 있다.
[0032] 애노드의 경우, 가요성 기판(111)은 구리로 제조되고 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, 구리 층이 증착되는, 본원에서 설명된 폴리머 재료, 예컨대 폴리에스테르이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 폴리머 기판은, 예컨대 구리 기판 및/또는 증착된 구리 층보다 더 얇을 수 있다. 증착된 구리 층은 대략 0.5 μm 내지 대략 1 μm의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 애노드의 두께는 감소될 수 있다.
[0033] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)의 재료, 구체적으로 폴리머 재료는, 200℃ 이상과 같은 높은 용융점을 가질 수 있다. 높은 용융점을 갖는 폴리머 재료들을 포함하는 전기화학 에너지 저장 디바이스들의 컴포넌트들은 고속 충전 사이클을 갖는 전기화학 에너지 저장 디바이스들에서 유용할 수 있다. 실제로, 상세하게는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 높은 용융점을 갖는 폴리머 재료를 포함하는 컴포넌트의 높은 열적 안정성으로 인해, 그러한 컴포넌트를 구비한 전기화학 에너지 저장 디바이스는 그다지 열적으로 민감하지 않을 수 있고, 컴포넌트에 대한 불리한 변화들 또는 전기화학 에너지 저장 디바이스에 대한 손상 없이, 급속 충전으로 인한 온도 증가를 견딜 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 더 빠른 충전 사이클이 달성될 수 있으며, 이는 전기 자동차들에서 유용할 수 있으며, 전기 자동차들은 더 짧은 시간 기간 내에 충전될 수 있다.
[0034] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)을 갖는 또는 세라믹 층(52)을 갖지 않는 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, "다공도", 이를테면, 가요성 기판(111) 및/또는 세라믹 층(52)의 다공도는 개방 기공들의 액세스가능성(accessibility)과 관련될 수 있다. 예컨대, 다공도는, 일반적인 방법들을 통해, 이를테면, 예컨대 수은 다공도측정(mercury porosimetry) 방법에 의해 결정될 수 있고, 그리고/또는 모든 기공들이 개방 기공들이라는 가정 하에 사용된 재료들의 밀도 및 볼륨으로부터 계산될 수 있다.
[0035] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스는 Li-이온 배터리일 수 있다. Li-이온 배터리들에서, 가요성 기판(111)은 종종 미세다공성 폴리에틸렌 및 폴리올레핀으로 제조될 수 있다. 충전 및 방전 사이클들의 전기화학 반응들 동안, Li-이온들은 Li-이온 배터리의 2개의 전극들 사이의 가요성 기판(111) 및/또는 세라믹 층(52)의 기공들을 통해 운반된다. 높은 다공도는 이온 전도도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 예컨대 사이클링 동안에 형성된 Li-덴드라이트(dendrite)들이 전극들 사이에 단락들을 생성할 때, 높은 다공도를 갖는 일부 가요성 기판들(111)은 전기 단락들에 취약할 수 있다.
[0036] 본 개시내용은 전기화학 에너지 저장 디바이스의 매우 얇은 컴포넌트들, 이를테면, 매우 얇은 세퍼레이터들을 제공할 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 활성화(activity)에 기여하지 않는, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 구성성분들의 비율이 감소될 수 있다. 또한, 두께의 감소는 동시에 이온 전도도의 증가를 유발할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 컴포넌트들은, 예컨대 배터리 스택에서 증가된 밀도를 허용할 수 있어서, 동일한 볼륨 내에 많은 양의 에너지가 저장될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 전극 면적의 확대를 통해, 한계 전류 밀도(limiting current density)가 마찬가지로 증가될 수 있다.
[0037] 본원에서 설명되는 실시예들은 세퍼레이터들의 생산에 사용될 수 있다. 세퍼레이터들은 전기화학 에너지 저장 디바이스로부터 분리되거나, 또는 예컨대 통합된 세퍼레이터들을 갖는 리튬-이온 배터리들과 같이, 전기화학 에너지 저장 디바이스에 직접적으로 통합될 수 있다. 통합된 세퍼레이터 애플리케이션들에서, 단일-층 세퍼레이터 또는 다층 세퍼레이터가 전기화학 에너지 저장 디바이스의 전극 바로 위에 형성될 수 있다. 또한, 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.
[0038] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 금속을 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 세라믹 층(52)은 유도성으로 가열되는 도가니에서 금속을 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 또한, 세라믹 층(52)을 형성하기 위해, 프로세스 가스, 이를테면, 예컨대 산소가 공급될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 반응성 증발에 의해 형성될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 딥-코팅(dip-coating)과 같은 종래의 세퍼레이터 코팅 기법들과 비교하여 매우 높은 코팅 속도들이 달성될 수 있다. 구체적으로, 코팅 속도들은 가요성 기판(111) 상에 형성될 세라믹 재료의 타입 및 두께에 따라 변화될 수 있다.
[0039] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111) 상에 형성되는 세라믹 층(52)의 두께는 25 nm 이상, 구체적으로는 50 nm 이상, 상세하게는 100 nm 이상, 그리고/또는 1000 nm 이하, 구체적으로는 500 nm 이하, 상세하게는 150 nm 이하일 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 전기화학 에너지 저장 디바이스에서 매우 높은 에너지 밀도가 달성될 수 있다.
[0040] 증발, 구체적으로는 반응성 증발에 의해 세라믹 층(52)을 형성할 때, 세라믹 층(52)은 완전 화학량론(full stoichiometry)으로 형성되지 않거나, 또는 비-화학량론(non-stoichiometry)으로 형성될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, "화학량론", 이를테면, 세라믹 층(52)의 화학량론은, 화학 반응들에서의 반응물들 및 생성물들의 상대적인 양들의 계산으로서 이해될 수 있다. 따라서, "비-화학량론적(non-stoichiometric)" 또는 "완전 화학량론적이지 않은(not full stoichiometric)"은, 생성물이 모든 반응물들을 포함하지는 않는 경우들을 지칭할 수 있다. 세라믹 층(52)의 재료인 알루미늄 옥사이드의 예에서, 완전 화학량론적 반응은: 4Al + 3O2 = 2Al2O3일 수 있다. 알루미늄 옥사이드가 완전 화학량론으로 형성되지 않거나 또는 비-화학량론적인 경우, 반응의 생성물은 예컨대 Al2O2 .5일 수 있다. 따라서, x ≠ 1.5인 AlOx의 임의의 조성은 비-화학량론적인 것으로 간주되거나, 또는 완전 화학량론으로 형성되지 않을 수 있다. 그러한 비-화학량론적 세라믹 층에서, 구체적으로는 전기화학 에너지 저장 디바이스의 충전 및/또는 방전 동안, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 엘리먼트들과 반응할 수 있는 비-결합 과잉 원자(unbound excess atom)들이 있을 수 있다. Li-이온 배터리들의 예에서, 비-결합 과잉 원자들은, 이를테면, Li-이온 배터리의 충전 및/또는 방전 동안, 세라믹 층을 통해 가로지르는 Li-이온들과 반응할 수 있다. 세라믹 층(52)의 재료인 알루미늄 옥사이드의 예에서, 비-결합 과잉 원자들은 Al일 수 있다.
[0041] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템(100)은 산화 모듈(150)을 포함할 수 있다. 산화 모듈(150)은 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은, 구체적으로는 상승된 온도에서, 산화 분위기에 노출될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 세라믹 층(52)의 화학량론이 개선될 수 있다. 유리한 실시예들에 따르면, 완전히 화학량론적인 세라믹 층(52)이 실제로 획득될 수 있다.
[0042] 본 출원의 맥락에서, "산화 분위기", 이를테면, 세라믹 층(52)이 노출될 수 있는 산화 분위기는, 예컨대 세라믹 층(52)의 화학량론을 개선하기 위해, 산화 반응을 촉진하는 분위기로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 분위기는 20
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초과의 산소를 함유할 수 있다.
[0043] 세라믹 층(52)의 재료로서의 알루미늄 옥사이드의 예에서, 알루미늄 옥사이드는 산화 분위기에 노출될 때 산화될 수 있어서, 비-결합 과잉 Al 원자들의 양이 감소되고 그리고/또는 알루미늄 옥사이드는 증가된 양의 Al2O3을 포함한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 알루미늄 옥사이드 층은, 알루미늄 옥사이드 층의 화학량론이 개선되는 방식으로, 산화 분위기에 노출될 수 있다. 따라서, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 더 적은 엘리먼트들, 이를테면, 위에서 설명된 Li-이온이 세라믹 층(52)과 반응할 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 더 높은 방전 및/또는 재충전 레이트들, 더 높은 전압 및/또는 개선된 수명이 획득될 수 있다. 따라서, 개선된 전하 수송, 증가된 전압 및/또는 연장된 사이클 수명이 실제로 획득될 수 있다.
[0044] 또한, 세라믹 층(52)의 기계적 견고성이 개선될 수 있다. 따라서, 실시예들을 실시하는 경우에, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트 및 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 리-와인딩을 용이하게 할 수 있다.
[0045] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은 상승된 온도에서, 산화 분위기에 노출될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, "상승된 온도", 이를테면, 세라믹 층(52)이 산화 분위기에 노출될 수 있는 상승된 온도는 환경의 주변 온도에 대해 상승된, 즉, 증가된 온도로서 이해될 수 있다. 따라서, 상승된 온도는 실온 또는 주위 온도를 초과하는 온도로서 이해될 수 있다. 주변 온도를 상승된 온도로 증가시키기 위해 사용되는 디바이스들이 또한 있을 수 있다. 예컨대, 상승된 온도를 획득하기 위해, 가열 디바이스 또는 가열 어셈블리가 이용될 수 있다.
[0046] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 상승된 온도는 주위 온도 이상, 그리고/또는 23℃ 이상, 구체적으로는 50℃ 이상, 상세하게는 80℃ 이상일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상승된 온도는 50℃ 이상, 구체적으로는 60℃ 이상, 상세하게는 80℃ 이상이고, 그리고/또는 180℃ 이하, 구체적으로는 120℃ 이하, 상세하게는 100℃ 이하이다.
[0047] 그러한 상승된 온도는 산화의 속도를 증가시킬 수 있는데, 즉, 온도가 더 높을수록 산화 프로세스가 더 빨라질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상승된 온도에 대한 상한을 제공할 수 있는 추가의 제약들이 있을 수 있다. 전기화학 에너지 저장 디바이스의 애플리케이션에서, 상승된 온도의 적용에 대한 엄격한 제약들이 있을 수 있다. 위에서 약술된 바와 같이, 가요성 기판(111)은 온도에 노출될 때 변형될 수 있다. 대략 200℃의 용융점을 갖는, 가요성 기판(111)을 위한 재료가 사용될 수 있다는 것이 위에서 약술되었지만, 많은 가요성 기판들은 그러한 높은 용융점을 갖지 않는다. 또한, Li는 대략 180℃의 용융점을 가지며, 이는 상승된 온도에 대한 온도 범위를 또한 제한할 수 있다. 따라서, 전기화학 에너지 저장 디바이스, 특히 Li-이온 배터리의 컴포넌트를 위한 세라믹 층의 형성 또는 사후-프로세싱을 위한 상승된 온도의 사용은 일반적으로, 반직관적(counterintuitive)이다. 본 출원은 세라믹 층의 화학량론을 개선하기 위한 상승된 온도에서의 산화 분위기의 사용을 도입한다.
[0048] 도 1은 증착 모듈(102)의 다운스트림에 배열되는 산화 모듈(150)을 도시한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 그러한 어레인지먼트가 사용될 수 있지만, 다른 구성들이 또한 가능할 수 있다. 예컨대, 산화 모듈(150)은 인-라인(in-line)으로, 즉, 증착 모듈(102)과 인-라인으로 배열될 수 있다. 그러한 경우, 산화 모듈(150)과 증착 모듈(102)은 동일한 프로세싱 시스템 또는 프로세싱 챔버 내에 있을 수 있다. 또한, 산화 모듈(150)은 오프-라인(off-line)으로, 즉, 증착 모듈(102)과 상이한 라인으로 배열될 수 있다. 이러한 경우, 산화 모듈(150)과 증착 모듈(102)은 상이한 프로세싱 시스템들 또는 프로세싱 챔버들 내에 있을 수 있다. 예컨대, 산화 모듈(150)을 위해 별개의 산화 챔버가 제공될 수 있다. 게다가, 증착 모듈(102)은 제1 프로세싱 챔버 내에 제공될 수 있고, 산화 모듈(150)은 동일한 프로세싱 시스템의 제2 챔버 내에 제공될 수 있다.
[0049] 가요성 기판(111)은, 진공 프로세싱 챔버 내에서 프로세싱되는 동안, 예컨대 증착 모듈(102)로부터 산화 모듈(150)로 이동될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판 이송 메커니즘이 제공될 수 있다. 예컨대, 가요성 기판(111)은 이송 경로(P)를 따라, 증착 모듈(102) 및/또는 산화 모듈(150)을 지나 이송될 수 있다.
[0050] 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 기판 지지부(22), 및/또는 제1 기판 지지부(22)로부터 거리를 두고 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 롤러로 지칭될 수 있다. 제1 롤(22) 및 제2 롤(24)은 기판 이송 메커니즘의 부분일 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판(111)은 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 이송될 수 있다. 가요성 기판(111)은 이송 경로(P)를 따라 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 운송 및/또는 운반될 수 있다(이송 경로(P)가 투영 평면에 대해 수직임을 표시하기 위해 중심에 점을 갖는 원으로 표시됨). 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판 이송 메커니즘은, 가요성 기판(111)을 이송 경로(P)를 따라 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 이송하도록 구성될 수 있다. 증착 모듈(102) 및/또는 산화 모듈(150)은 제1 롤(22)과 제2 롤(24) 사이의 포지션에 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증착 모듈(102) 및/또는 산화 모듈(150)은 이송 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 이송되는 동안, 형성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층(52)은, 가요성 기판(111)이 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 이송되는 동안, 산화 분위기에 노출될 수 있다.
[0051] 일부 구현들에서, 가요성 기판(111)은 저장 롤러로부터 언와인딩될 수 있고, 코팅 드럼의 외측 표면 상에서 이송될 수 있고, 그리고 추가의 롤러들의 외측 표면들을 따라 안내될 수 있다. 코팅된 가요성 기판은 와인드-업 스풀(wind-up spool) 상에 와인딩될 수 있다.
[0052] 본 개시내용의 맥락에서, 예컨대 롤러 어셈블리의 부분으로서의 "롤", "롤러" 또는 "롤러 디바이스"는, 증착 어레인지먼트(이를테면, 증착 장치 또는 증착 챔버)에서의 기판의 존재 동안 기판(또는 기판의 일부), 이를테면, 가요성 기판(111)(또는 가요성 기판(111)의 일부)이 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 실질적으로 원통형 형상을 가질 수 있다. 실질적으로 원통형 형상은, 일직선의 길이방향 축을 중심으로 형성될 수 있거나 또는 구부러진 길이방향 축을 중심으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 롤러 디바이스는, 가요성 기판과 접촉하도록 적응될 수 있다. 본원에서 언급되는 롤러 디바이스는, 기판이 코팅되는 동안(또는 기판의 일부가 코팅되는 동안) 또는 기판이 프로세싱 장치 내에 존재하는 동안 기판을 안내하도록 적응된 안내 롤러, 코팅될 기판에 대해 정의된 텐션(tension)을 제공하도록 적응된 스프레더 롤러, 정의된 이동 경로에 따라 기판을 편향시키기 위한 편향 롤러 등일 수 있다.
[0053] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템은, 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, 상세하게는 2 m 이하일 수 있다. 전형적으로, 기판 두께는 5 μm 이상 내지 200 μm 이하, 상세하게는 15 μm 내지 20 μm일 수 있다.
[0054] 도 2는 가요성 기판(111)의 표면 상에 세라믹 재료를 증착하기 위한 프로세싱 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 프로세싱 시스템(100)은 로딩/언로딩 챔버(101)를 포함할 수 있다. 로딩/언로딩 챔버(101)는 가요성 기판(111)을 프로세싱 시스템(100) 내로 로딩하고 그리고/또는 가요성 기판(111)을 프로세싱 시스템(100)으로부터 언로딩하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버는 가요성 기판(111)의 프로세싱 동안 진공 하에 홀딩될 수 있다. 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기하기 위해, 진공 디바이스(190), 이를테면, 진공 펌프가 제공될 수 있다.
[0055] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버(101)는 언-와인딩 모듈(110) 및/또는 리-와인딩 모듈(130)을 포함할 수 있다. 언-와인딩 모듈(110)은 가요성 기판(111)을 언와인딩하기 위한 언와인드 롤을 포함할 수 있다. 프로세싱 동안, 가요성 기판(111)은 언-와인딩되고(화살표(113)에 의해 표시됨) 그리고/또는 하나 이상의 안내 롤들(112)에 의해 코팅 드럼(120)으로 안내될 수 있다. 프로세싱된 후에, 가요성 기판(111)은 리-와인딩 모듈(130)에서 리-와인드 롤 상에 와인딩될 수 있다(화살표(114)).
[0056] 또한, 로딩/언로딩 챔버(101)는, 예컨대 하나 이상의 텐션 롤러(tension roller)들을 포함하는 텐션 모듈(180)을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 로딩/언로딩 챔버(101)는 또한, 피벗 디바이스(170), 이를테면, 예컨대, 피벗 암(pivot arm)을 포함할 수 있다. 피벗 디바이스(170)는 리-와인딩 모듈(130)에 대해 이동가능하도록 구성될 수 있다.
[0057] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 언-와인딩 모듈(110), 리-와인딩 모듈(130), 안내 롤들(112), 피벗 디바이스(170), 텐션 모듈(180)은 기판 이송 메커니즘 및/또는 롤러 어셈블리의 부분일 수 있다.
[0058] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템(100)은 증착 챔버(103) 또는 증발 챔버(103)를 포함할 수 있다. 증착 챔버(103)는 증착 모듈(102)을 포함할 수 있다. 증착 모듈(102)은, 특히 도 1을 참조하여 설명된 증착 모듈(102)과 유사하거나 동일할 수 있다. 증착 챔버(103)는, 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기하는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(190)에 의해 진공배기될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 증착 챔버(103)는, 로딩/언로딩 챔버(101)를 진공배기하는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(190)와 별개인 진공 디바이스를 가질 수 있다.
[0059] 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 증착 모듈(102)은 증발 디바이스(140)를 포함할 수 있다. 증발 디바이스(140)는 재료, 구체적으로는 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 디바이스(140)는 하나 이상의 증발 보트(evaporation boat)들을 포함할 수 있다. 증발 디바이스(140)는 증발 디바이스(140) 내로 피딩될 하나 이상의 와이어들을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 각각의 증발 보트마다 하나의 와이어가 있을 수 있다. 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 포함하고 그리고/또는 증발될 재료로 제조될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 공급할 수 있다.
[0060] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 디바이스(140)는 하나 이상의 유도성으로 가열되는 도가니들일 수 있다. 유도성으로 가열되는 도가니는, 예컨대, RF 유도-가열, 특히 MF 유도-가열에 의해 진공 환경 내에서 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 또한, 금속은 교환가능한 도가니들, 이를테면, 예컨대, 하나 이상의 그래파이트 베셀(graphite vessel)들에서 제공될 수 있다. 교환가능한 도가니는 도가니를 둘러싸는 절연 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 유도 코일들이 도가니 및 절연 재료 둘레에 랩핑될(wrapped) 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 하나 이상의 유도성 코일들은 수냉각될(water cooled) 수 있다. 교환가능한 도가니들이 사용되는 경우, 증발 디바이스(140) 내로 어떤 와이어도 피딩될 필요가 없다. 교환가능한 도가니들에는 금속이 사전-로딩될 수 있으며, 그러한 도가니들은 주기적으로 교체되거나 또는 다시 채워질(refilled) 수 있다. 구체적으로, 금속을 일괄적으로(in batches) 제공하는 것은 증발되는 금속의 양을 정확하게 제어하는 장점을 갖는다.
[0061] 금속들을 증발시키기 위해 도가니들의 저항 가열을 사용하는 종래의 증발 방법들과 대조적으로, 유도성으로 가열되는 도가니를 사용하는 것은, 열 전도를 통한 외부 소스에 의해서 대신에, 도가니의 내부에서 가열 프로세스가 발생되는 것을 가능하게 한다. 유도성으로 가열되는 도가니는 도가니의 모든 벽들이 매우 신속하고 균등하게 가열되는 장점을 갖는다. 금속의 증발 온도는 종래의 저항 가열 도가니들을 사용하는 경우보다 더 면밀히 제어될 수 있다. 유도성으로 가열되는 도가니를 사용하는 경우, 도가니를 금속의 증발 온도 초과로 가열하는 것은 불필요할 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 가요성 기판 상에 형성되는 세라믹 층이 더 균질해지도록 하기 위해, 금속의 더 제어되고 효율적인 증발이 제공될 수 있다. 도가니의 온도의 면밀한 제어는 또한, 증발되는 금속의 스플래싱(splashing)의 가능성을 줄임으로써, 세라믹 층의 핀홀들 및 스루-홀 결함들을 방지/감소시킬 수 있다. 세퍼레이터들의 핀홀 및 스루-홀 결함들은 전기화학 전지들에서 단락들을 야기할 수 있다.
[0062] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성으로 가열되는 도가니는, 예컨대, 하나 이상의 유도 코일들(도면들에 도시되지 않음)에 의해 둘러싸일 수 있다. 유도 코일들은 유도성으로 가열되는 도가니의 일체형 부분일 수 있다. 또한, 유도 코일들 및 유도성으로 가열되는 도가니는 별개의 부분들로서 제공될 수 있다. 유도성으로 가열되는 도가니 및 유도 코일들을 개별적으로 제공하는 것은 증발 장치의 용이한 유지보수를 가능하게 할 수 있다.
[0063] 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.
[0064] 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, 저전압이지만 고전류 및 고주파를 갖는 전기를 제공하도록 구성될 수 있는 AC 전력 소스일 수 있다. 또한, 반응 전력은, 예컨대, 공진 회로를 포함시킴으로써 증가될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기 전도성 재료들에 추가하여 또는 대안적으로, 유도성으로 가열되는 도가니는, 예컨대 강자성 재료들을 포함할 수 있다. 자성 재료들은, 예컨대 유도 열 프로세스를 개선시킬 수 있고, 금속의 증발 온도의 더 양호한 제어를 가능하게 할 수 있다.
[0065] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템(100)의 코팅 드럼(120)은 로딩/언로딩 챔버(101)를 증발 챔버(103)로부터 분리시킬 수 있다. 코팅 드럼(120)은 가요성 기판(111)을 증발 챔버(103) 내로 안내하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 코팅 드럼(120)은, 가요성 기판(111)이 증발 모듈(102) 위로 지나갈 수 있도록, 프로세싱 시스템 내에 배열될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 코팅 드럼(120)은 냉각될 수 있다.
[0066] 증착 모듈(102)은 증발 디바이스(140)와 코팅 드럼(120) 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성된 플라즈마 소스(108)를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스(108)는, 예컨대 전자 빔으로 플라즈마를 점화시키도록 구성된 전자 빔 디바이스일 수 있다. 본원의 추가의 실시예들에 따르면, 플라즈마 소스는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마는, 증발되는 금속의 스플래싱의 가능성을 추가로 줄임으로써, 기판 상의 다공성 코팅의 핀홀들 및 스루-홀 결함들을 방지/감소시키는 것을 도울 수 있다. 플라즈마는 또한, 증발되는 금속의 입자들을 추가로 여기시킬 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마는 가요성 기판 상에 증착되는 다공성 코팅의 밀도 및 균일성을 증가시킬 수 있다.
[0067] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증착 모듈(102)은 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함할 수 있다. 가스 공급부는 가스 도입 디바이스(107)를 포함할 수 있다. 가스 도입 디바이스(107)는, 프로세스 가스를 증착 모듈(102) 및/또는 증착 챔버(103) 내로 제어가능하게 도입하도록 배열될 수 있다. 가스 도입 디바이스는, 예컨대 노즐 및 공급 튜브를 포함할 수 있으며, 노즐 및 공급 튜브는, 예컨대 프로세스 가스를 증착 모듈(102) 및/또는 증착 챔버(103) 내로 제공하기 위한 프로세스 가스 공급부에 연결된다.
[0068] 프로세스 가스는 반응성 가스일 수 있다. 구체적으로, 프로세스 가스는, 증발 디바이스(140)에 의해 증발되는 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] 프로세스 가스에 산소가 포함되는 경우, 산소 가스는, 예컨대, 증발된 금속과 반응하여, 가요성 기판(111) 상에 세라믹 층(52)을 형성할 수 있다. 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들, 이를테면, 세퍼레이터 또는 세퍼레이터 막, 전해질, 캐소드 및 애노드는 AlOx를 포함할 수 있다. 금속, 이를테면, 알루미늄은 유도성으로 가열되는 도가니에 의해 증발될 수 있고, 산소는 가스 도입 디바이스를 통해, 증발된 금속에 공급될 수 있다.
[0070] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템은 산화 모듈(150)을 포함할 수 있다. 산화 모듈(150)은 세라믹 층(52)을 어닐링하기 위한 어닐링 모듈일 수 있다. 산화 모듈(150)은, 특히 도 1을 참조하여 설명된 산화 모듈(150)과 유사하거나 동일할 수 있다. 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 산화 모듈(150)은 증착 챔버(103)의 다운스트림에 배열될 수 있다. 산화 모듈(150)은, 구체적으로는 산화 거리 및/또는 어닐링 거리에 걸쳐, 세라믹 층을 산화 분위기 및/또는 어닐링 분위기에 노출시키도록 구성될 수 있다. 산화 거리 및/또는 어닐링 거리는 의도된 양의 산화 및/또는 어닐링을 획득하기에 충분히 길 수 있다.
[0071] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가스 어셈블리(151)를 포함할 수 있다. 가스 어셈블리(151)는 산화 가스, 이를테면, 산소를 공급하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가열 어셈블리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 가열 어셈블리는, 공급되는 산화 가스, 가요성 기판(111) 및 세라믹 층(52) 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다.
[0072] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 흡입 디바이스(suction device)(152)를 포함할 수 있다. 흡입 디바이스(152)는, 과잉 산화 가스, 즉, 세라믹 층(52)을 산화시키는 데 사용되지 않는 산화 가스를 흡입하도록 구성될 수 있다. 흡입 디바이스(152)는, 가요성 기판(111)에 대해, 가스 어셈블리(151) 반대편에 배열될 수 있다. 따라서, 가스 어셈블리(151)에 의해 공급된 프로세스 가스는 세라믹 층(52)에 제공되고, 가요성 기판(111)을 가로질러서, 흡입 디바이스(152)에 의해 흡입될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 프로세싱 시스템(100)의 오염이 방지될 수 있다.
[0073] 산화 모듈(150)은 플라즈마 소스(도 2에 도시되지 않음, 도 4 참조)를 더 포함할 수 있다. 플라즈마 소스는, 특히 도 4를 참조하여 본원에서 설명된 산화 챔버(200)의 플라즈마 소스(153)일 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 산화 거리 및/또는 어닐링 거리가 감소될 수 있다.
[0074] 도 3은 도 2에 도시된 프로세싱 시스템(100)의 확대된 단면을 도시한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 프로세싱 시스템(100)은 제어 시스템(220)을 포함할 수 있다. 제어 시스템(220)은, 증착 모듈(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, 가스 도입 디바이스(107)에 의해 증착 모듈(102) 내로 도입되는 프로세싱 가스의 가스 유동의 배향, 프로세싱 가스의 양, 플라즈마 소스(108)에 제공되는 전력 및/또는 증착 모듈(102)에 제공되는 전력 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제어 시스템(220)은, 부가적으로 또는 대안적으로, 흡입 디바이스(152)의 흡입력, 및 산화 모듈(150)에 의해 공급되는 산화 가스의 가스 유동의 배향 및/또는 산화 가스의 양 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다.
[0075] 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 균일성 및 조성 중 적어도 하나에 따라 조정될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 세라믹 층을 형성하기 위한 증발된 금속과 반응성 가스 사이의 더 효율적인 반응이 보장될 수 있다. 증발 디바이스(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 보다 정확하게 제어하는 것을 가능하게 함으로써, 코팅 프로세스를 더 양호하게 제어하는 것을 도울 수 있다.
[0076] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마(210)는 금속의 증발 방향(230)과 본질적으로 수직인 방향으로 안내될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 증발되는 금속의 스플래싱이 방지될 수 있고 그리고/또는 세라믹 층의 핀홀 결함들이 감소될 수 있다.
[0077] 산화 모듈(150)이 증착 모듈(102)과 인-라인으로 배열되는 것으로 도 1 내지 도 3에서 도시되지만, 산화 모듈(150)은, 위에서 약술된 바와 같이, 오프-라인으로 배열될 수 있다. 예컨대, 산화 모듈(150)이 배열될 수 있는 산화 챔버(200)가 제공될 수 있다. 산화 챔버(200)는 증착 챔버(103)로부터 분리될 수 있다. 또한, 산화 챔버(200)는 프로세싱 시스템(100)으로부터 분리될 수 있다. 게다가, 프로세싱 시스템(100)은, 다수의 프로세싱 챔버들, 이를테면, 증착 챔버(103) 및/또는 산화 챔버(200)를 포함하는 멀티-챔버 시스템일 수 있다. 또한, 프로세싱 시스템(100)은, 가요성 기판(111) 상에 증착된 세라믹 층(52)을 갖는 리-와인딩된 가요성 기판(111)이 산화 챔버(200)로 이송될 수 있기 전에, 가요성 기판(111) 상에 증착된 세라믹 층(52)을 갖는 리-와인딩된 가요성 기판(111)이 저장될 수 있는 저장 챔버를 포함할 수 있다.
[0078] 도 4는 실시예들에 따른 산화 챔버(200)를 도시한다. 산화 챔버(200)는 산화 모듈(150) 및/또는 기판 이송 메커니즘을 포함할 수 있다.
[0079] 기판 이송 메커니즘은 제1 롤(222) 및/또는 제2 롤(224)을 포함할 수 있다. 산화 챔버(200)의 제1 롤(222) 및/또는 제2 롤(224)은, 예컨대 특히 도 1을 참조하여 설명된 프로세싱 시스템(100)의 제1 롤(22) 및/또는 제2 롤(24)과 유사하거나 동일할 수 있다. 게다가, 산화 챔버(200)는, 예컨대 특히 도 2를 참조하여 설명된 프로세싱 시스템(100)과 유사하거나 동일한 기판 이송 메커니즘 및/또는 롤러 어셈블리를 포함할 수 있다. 따라서, 산화 챔버(200)의 기판 이송 메커니즘 및/또는 롤러 어셈블리는, 특히 언-와인딩 모듈(110), 리-와인딩 모듈(130), 안내 롤들(112), 피벗 디바이스(170), 및 텐션 모듈(180)을 포함하는 프로세싱 시스템(100)의 기판 이송 메커니즘 및/또는 롤러 어셈블리와 동일한, 유사한 또는 대응하는 부분들을 포함할 수 있다. 기판 이송 메커니즘은, 가요성 기판(111)을 이송 경로(P')를 따라 제1 롤(222)로부터 제2 롤(224)로 이송하도록 구성될 수 있다. 세라믹 층(52)은 가요성 기판(111) 상에 형성될 수 있다.
[0080] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 이송 경로(P)에서 제1 롤(22)과 제2 롤(24) 사이에 배열될 수 있다. 산화 모듈(150)은 상승된 온도에서 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키도록 구성될 수 있다.
[0081] 또한, 산화 챔버(200) 내의 산화 모듈(150)은, 구체적으로는 가스 어셈블리(151) 및/또는 흡입 디바이스(152)를 포함하여, 특히 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명된 것과 동일한 또는 유사한 부분들을 더 포함할 수 있다. 또한, 산화 모듈(150)은 플라즈마 소스(153)를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스(153)는 가스 어셈블리(151)와 가요성 기판(111) 사이에 플라즈마를 생성하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 소스(153)는, 예컨대 전자 빔으로 플라즈마를 점화시키도록 구성된 전자 빔 디바이스일 수 있다. 본원의 추가의 실시예들에 따르면, 플라즈마 소스는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스일 수 있다. 또한, 플라즈마 소스(153)는, 특히 도 2 및 도 3을 참조하여 본원에서 설명된 증착 모듈(102)의 플라즈마 소스(108)와 동일하거나 유사할 수 있다. 플라즈마는 가스 어셈블리(151)에 의해 공급된 산화 가스를 이온화하고 그리고/또는 가열할 수 있다. 따라서, 세라믹 층(52)의 산화 레이트가 증가될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 완전히 화학량론적인 세라믹 층이 획득될 수 있다.
[0082] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 산화 모듈(150)은 가열 어셈블리(154)를 포함할 수 있다. 가열 어셈블리(154)는, 산화 챔버(200), 산화 분위기, 가요성 기판(111) 및 세라믹 층(52) 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 가열 어셈블리(154)는 상승된 온도를 생성하거나 발생시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 세라믹 층(52)의 산화 레이트가 증가될 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 완전히 화학량론적인 세라믹 층이 획득될 수 있다.
[0083] 플라즈마 소스(153) 및 가열 어셈블리(154)가, 산화 챔버(200) 내에 배열되는 산화 모듈(150)의 부분으로서 도 3에서 도시되지만, 플라즈마 소스(153) 및/또는 가열 어셈블리(154)는 또한, 인-라인 산화 모듈들(150)과 같은, 산화 챔버(200) 외부의 산화 모듈들(150)에 존재할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 소스(153) 및/또는 가열 어셈블리(154)는 또한, 특히 도 1 내지 도 3을 참조하여 본원에서 설명되는 산화 모듈들(150)의 부분일 수 있다. 가열 어셈블리(154)가 산화 챔버(200)와 상이한 프로세싱 챔버 내에 배열되는 경우, 가열 어셈블리(154)는 이러한 프로세싱 챔버를 가열하도록 구성될 수 있다.
[0084] 도 5는 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법(500)의 흐름도를 도시한다. 방법은 동작들(510 및 520) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동작(510)에 따르면, 세라믹 층(52)이 가요성 기판(111) 위에 증착된다. 동작(520)에 따르면, 상승된 온도에서 세라믹 층(52)은 산화 분위기에 노출된다. 실시예들을 실시하는 경우에, 개선된 화학량론을 갖는 세라믹 층이 획득될 수 있다.
[0085] 도 6은 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 단계는 증발 장치의 코팅 드럼을 통해 언-와인딩 모듈로부터 리-와인딩 모듈로 가요성 기판을 안내하는 단계를 포함할 수 있다.
[0086] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 방법은 유도성으로 가열되는 도가니에서 금속을 증발시키는 단계(320)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 알루미늄 및/또는 실리콘이 유도성으로 가열되는 도가니에 의해 증발될 수 있다. 본원의 실시예들에서, 방법은, 가요성 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나에 세라믹 층을 적용하는 단계(330)를 더 포함한다.
[0087] 증발된 금속은 반응성 가스와 반응하여 가요성 기판 상에 다공성 코팅을 형성할 수 있다. 금속은 진공 환경 내에서 증발될 수 있다. 예컨대, 증발된 알루미늄은 산소와 반응하여 가요성 기판 상에 다공성 AlOx 층을 형성할 수 있다.
[0088] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성으로 가열되는 도가니에서 금속을 증발시키는 단계는, 금속이 증발하는 증발 온도를 감지하고, 그리고 감지된 증발 온도에 따라 유도성으로 가열되는 도가니에서 금속을 증발시키기 위해 제공되는 전력을 조정하는 단계(340)를 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.
[0089] 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.
[0090] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도성으로 가열되는 도가니에서 금속을 증발시키는 단계는, 프로세스 가스, 이를테면, 예컨대 산소를 증발된 금속에 제공하는 단계(350)를 더 포함할 수 있다. 반응성 가스는 금속의 증발 방향과 본질적으로 평행한 방향으로 제공될 수 있다.
[0091] 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법은, 증발된 금속과 가요성 기판 사이에 플라즈마를 제공하는 단계(360)를 더 포함할 수 있다. 플라즈마는 가요성 기판 상의 다공성 코팅의 밀도를 증가시킬 수 있고, 또한, 다공성 코팅의 핀홀 결함들을 감소시키는 것을 도울 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.
[0092] 가요성 기판 상에 증착되는 다공성 층의 화학량론은, 예컨대 금속의 증발 레이트 및 증발된 금속에 제공되는 프로세스 가스의 양에 의해 영향을 받을 수 있다. 증착되는 다공성 층의 화학량론에 영향을 미칠 수 있는 추가의 양상들은, 증발 챔버 내부의 진공과 주변 분위기의 압력 사이의 압력 차이일 수 있다. 따라서, 본원에서 약술되는 바와 같이, 세라믹 층(52)은 비-화학량론적으로 증착될 수 있거나 또는 완전 화학량론으로 증착되지 않을 수 있다.
[0093] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법은, 상승된 온도에서 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키는 단계(370)를 포함할 수 있다. 실시예들을 실시하는 경우에, 세라믹 층의 화학량론이 개선될 수 있다. 심지어 완전히 화학량론적인 세라믹 층이 실제로 획득될 수 있다.
[0094] 이 서면 설명은, 최상의 모드(best mode)를 포함하는 본 개시내용을 개시하기 위해, 그리고 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조하고 사용하고 그리고 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함하여, 설명된 청구대상을 실시할 수 있도록 하기 위해, 예들을 사용한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 양호한 이온 전도도를 위한 높은 다공도, 단락들을 억제하기 위해 핀홀 또는 스루-홀 결함들을 갖지 않는/핀홀 또는 스루-홀 결함들이 감소된 복잡한 기공 구조, 우수한 열적 및 기계적 안정성을 갖고 그리고 저비용으로 생산될 수 있는 세퍼레이터를 생산하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공한다. 전술한 내용에서 다양한 특정 실시예들이 개시되었지만, 위에서 설명된 실시예들의 상호 비-배타적인 특징들은 서로 결합될 수 있다. 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 다른 예들은, 예들이 청구항들의 문언(literal language)과 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는 경우 또는 예들이 청구항들의 문언과 비본질적 차이들만을 갖는 등가의 구조적 엘리먼트들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 증착 모듈(102)에서 금속을 증발시켜 가요성 기판(111) 위에 세라믹 층(52)을 증착하는 단계; 및
    산화 모듈(150)에서 상승된 온도에서 상기 세라믹 층(52)을 산화 분위기(oxidizing atmosphere)에 노출시키는(subjecting) 단계를 포함하는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 층(52)은 알루미늄 옥사이드 층인,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 알루미늄 옥사이드 층은, 상기 알루미늄 옥사이드 층의 화학량론이 개선되는 방식으로, 상기 산화 분위기에 노출되는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기화학 에너지 저장 디바이스는 Li-이온 배터리인,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴포넌트는 세퍼레이터(separator)인,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴포넌트는 전극인,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상승된 온도는 50℃ 이상 및 180℃ 이하 중 적어도 하나인,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화 분위기는 20
    Figure 112020040819288-pct00009
    초과의 산소를 함유하는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 기판(111)을 제1 롤(22)로부터 제2 롤(24)로 이송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 세라믹 층(52)은, 상기 가요성 기판(111)이 상기 제1 롤(22)로부터 상기 제2 롤(24)로 이송되는 동안 형성되는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 세라믹 층(52)은, 상기 가요성 기판(111)이 상기 제1 롤(22)로부터 상기 제2 롤(24)로 이송되는 동안, 산화 분위기에 노출되는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 방법.
  11. 가요성 기판(111) 위에 세라믹 층(52)을 증착하도록 구성된 증착 모듈(102); 및
    상승된 온도에서 상기 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키도록 구성된 산화 모듈(150)을 포함하는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템(100).
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 산화 모듈(150)은, 산화 가스를 공급하도록 구성된 가스 어셈블리(151), 및 상기 공급된 산화 가스, 상기 가요성 기판 및 상기 세라믹 층 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성된 가열 어셈블리(154)를 포함하는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템(100).
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    제1 롤(22) 및 제2 롤(24)을 포함하는 기판 이송 메커니즘을 더 포함하며,
    상기 기판 이송 메커니즘은 상기 가요성 기판(111)을 이송 경로(P)를 따라 상기 제1 롤(22)로부터 상기 제2 롤(24)로 이송하도록 구성되고, 상기 증착 모듈(102) 및 상기 산화 모듈(150)은 상기 이송 경로(P)를 따라 배열되는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트를 형성하기 위한 프로세싱 시스템(100).
  14. 제1 롤(222) 및 제2 롤(224)을 포함하는 기판 이송 메커니즘 ― 상기 기판 이송 메커니즘은 가요성 기판(111)을 이송 경로(P')를 따라 상기 제1 롤(222)로부터 상기 제2 롤(224)로 이송하도록 구성되고, 상기 가요성 기판(111) 상에 세라믹 층(52)이 형성됨 ―; 및
    상기 이송 경로(P')에서 상기 제1 롤(222)과 상기 제2 롤(224) 사이에 배열된 산화 모듈(150)을 포함하며,
    상기 산화 모듈(150)은 상승된 온도에서 상기 세라믹 층(52)을 산화 분위기에 노출시키도록 구성되는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 산화시키도록 구성된 산화 챔버(200).
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 산화 챔버(200), 상기 산화 분위기, 상기 가요성 기판(111) 및 상기 세라믹 층(52) 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성된 가열 어셈블리(154)를 더 포함하는,
    전기화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트의 세라믹 층을 산화시키도록 구성된 산화 챔버(200).
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