KR102631818B1 - Lithium metal anode for lithium ion battery and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 금속 음극, 상기 리튬 금속 음극 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층 및 상기 버퍼층 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극을 제공한다.
또한, 본 발명은 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계 및 상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극 제조방법을 제공한다.The present invention provides a multilayer lithium comprising a lithium metal anode, a buffer layer located on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode, and a protective layer located on the buffer layer to suppress dendritic growth of the lithium metal anode. A metal cathode is provided.
In addition, the present invention includes the steps of forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode, and forming a protective layer on the buffer layer to inhibit dendritic growth of the lithium metal anode. A method for manufacturing a lithium metal anode is provided.
Description
본 발명은 수명과 성능이 향상된 리튬 이온 전지용 리튬 금속 음극 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 리튬 금속 음극 상에 금속 산화물을 증착하여 음극 수지상의 생성을 억제하고 동시에 표면 반응의 속도 저하를 방지한 리튬 이온 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium metal anode for lithium ion batteries with improved lifespan and performance and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to a lithium ion battery and a method of manufacturing the same that suppress the formation of a negative electrode resin phase by depositing a metal oxide on a lithium metal negative electrode and simultaneously prevent a decrease in the rate of surface reaction.
최근 전기 자동차나 드론 등 이동체 전원의 운행시간 증대에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위하여 높은 에너지 밀도를 가지는 이차 전지의 탑재가 필수적인데, 기존의 흑연 음극 기반의 리튬이온전지로는 충분한 에너지를 공급하고 있지 못한 실정이다. 리튬이온전지의 구조 개선이 추가로 이루어지더라도 300Wh/kg 이상의 전지 개발이 어려운 실정이며, 이를 돌파하는 방법으로 음극을 리튬 금속 기반의 음극으로 대체하는 시도가 이루어지고 있다.Recently, there has been an increasing demand to increase the operating time of mobile vehicles such as electric vehicles and drones. For this purpose, it is essential to install a secondary battery with high energy density, but the existing graphite anode-based lithium-ion battery does not supply sufficient energy. Even if the structure of lithium-ion batteries is further improved, it is difficult to develop batteries exceeding 300 Wh/kg, and attempts are being made to replace the cathode with a lithium metal-based cathode as a way to overcome this problem.
리튬은 표준산화환원전위가 -3.04V(표준수소전극 대비)이며, 3.860mAh/g의 높은 비용량을 가져 전지의 에너지 밀도 향상에 크게 기여할 수 있다. 이러한 점에서 리튬은 이차 전지에서 음극 재료로서 가장 적합한 물질로 평가받는다. 그럼에도, 리튬 금속을 음극 재료로 사용하기 위해서는 해결해야 할 문제가 있다. 리튬 금속을 음극 재료로 사용하는 경우 전지의 동작에 따라 리튬 금속 표면에서 산화 환원 반응이 일어나고 이때, 균일한 리튬 전착이 이루어지지 않고 국부적으로 리튬 전착이 집중되는 문제가 있으며, 또한 수지상(dendrite)의 리튬이 성장하여 전지의 내부 단락을 일으키는 문제가 있다. 이러한 전지의 내부 단락은 리튬 이온 전지의 수명을 단축시키는 원인이 된다.Lithium has a standard redox potential of -3.04V (compared to a standard hydrogen electrode) and has a high specific capacity of 3.860mAh/g, which can greatly contribute to improving the energy density of batteries. In this respect, lithium is evaluated as the most suitable material as a negative electrode material in secondary batteries. Nevertheless, there are problems that must be solved in order to use lithium metal as a cathode material. When lithium metal is used as a negative electrode material, an oxidation-reduction reaction occurs on the surface of the lithium metal depending on the operation of the battery. At this time, there is a problem that uniform lithium electrodeposition is not achieved and lithium electrodeposition is concentrated locally, and there is also a problem of dendrite deposition. There is a problem where lithium grows and causes an internal short circuit in the battery. This internal short circuit of the battery causes the lifespan of the lithium ion battery to be shortened.
리튬의 국부적인 전착과 리튬 수지상(dendrite)의 성장 문제를 해결하고자 리튬 금속 음극 상에 보호층을 형성하는 방법이 제시되고 있다. 리튬 금속 음극에 있어서 보호층이란 리튬 금속과 전해질 사이에 위치하여 리튬 금속 음극과 전해질 간 반응을 차단하고 균일한 리튬 전착/용출을 유도시키는 기능을 가지는 리튬이온전도체 필름을 말한다. 보호층에 요구되는 특징은 높은 리튬이온 전도성을 가지고, 전자 절연성을 가지며, 리튬 금속과 보호층 사이의 밀착 계면을 유지하여야 하며, 균일한 리튬의 전착/용출을 유도시키거나 혹은 불균일한 표면 반응에 의한 표면 구조 변화를 수용할 수 있는 기계적 특성을 가져야 하며, 리튬과 화학적으로 안정해야 한다.To solve the problem of localized electrodeposition of lithium and growth of lithium dendrite, a method of forming a protective layer on a lithium metal cathode has been proposed. In lithium metal anodes, the protective layer refers to a lithium ion conductor film that is located between lithium metal and electrolyte and has the function of blocking the reaction between the lithium metal anode and electrolyte and inducing uniform lithium deposition/elution. The characteristics required for the protective layer are that it must have high lithium ion conductivity, electronic insulation, maintain a close contact interface between the lithium metal and the protective layer, and induce uniform electrodeposition/elution of lithium or prevent uneven surface reaction. It must have mechanical properties that can accommodate changes in surface structure and must be chemically stable with lithium.
최근 활발히 연구되고 있는 리튬 금속 음극 보호층을 소재에 따라 구분해보면 크게 고분자 유기 소재, 무기 소재, 유-무기 복합 소재로 나눌 수 있다. 이 중에서 무기 전해질 소재는 이온 전도성이 우수하고 낮은 전자 전도성을 가지며 수지상(dendrite)의 성장을 물리적으로 억제할 수 있는 강도를 지닌다는 장점을 지닌다. 그러나 무기 소재 보호층의 공통적인 문제점은 보호층과 리튬의 계면에서의 화학적 안정성 혹은 계면 결착이 취약하다는 것이다. 따라서 무기 소재 보호층이 가지는 장점을 유지하면서 보호층과 리튬 계면에서의 화학적 안정성 및 계면 결착을 높일 수 있는 기술 개발이 각별히 요구되는 실정이다.Lithium metal cathode protective layers, which have been actively studied recently, can be roughly divided into polymer organic materials, inorganic materials, and organic-inorganic composite materials. Among these, inorganic electrolyte materials have the advantage of having excellent ionic conductivity, low electronic conductivity, and the strength to physically inhibit the growth of dendrites. However, a common problem with inorganic material protective layers is that the chemical stability or interfacial bonding at the interface between the protective layer and lithium is weak. Therefore, there is a special need to develop technology that can increase chemical stability and interfacial adhesion at the interface between the protective layer and lithium while maintaining the advantages of the inorganic material protective layer.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리튬 금속 음극의 보호층으로 금속 산화물을 이용하고 상기 보호층을 형성하는 과정에서 발생하는 리튬 금속 음극의 손상 방지 및 상기 금속 산화물 보호층과 리튬 금속 음극 간의 결착을 높이는 버퍼층을 이용하여 향상된 수명과 성능을 가지는 리튬 금속 음극을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to use a metal oxide as a protective layer of a lithium metal negative electrode, prevent damage to the lithium metal negative electrode that occurs in the process of forming the protective layer, and increase bonding between the metal oxide protective layer and the lithium metal negative electrode. The aim is to provide a lithium metal anode with improved lifespan and performance using a buffer layer.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 성능이 향상된 리튬 금속 음극의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a lithium metal anode with improved performance as described above.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 다층 리튬 금속 음극을 제공한다In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a multilayer lithium metal anode.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 다층 리튬 금속 음극은 리튬 금속 음극, 상기 리튬 금속 음극 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층 및 상기 버퍼층 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 포함할 수 있다In an embodiment of the present invention, the multilayer lithium metal anode includes a lithium metal anode, a buffer layer located on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode, and a protection layer located on the buffer layer to suppress dendritic growth of the lithium metal anode. May contain layers
이때, 상기 버퍼층은 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함할 수 있다.At this time, the buffer layer may include graphene oxide.
이때, 상기 보호층은 금속 산화물을 포함할 수 있다.At this time, the protective layer may include metal oxide.
이때, 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함할 수 있다.At this time, the metal oxide may include MgGaZnO or AlZnO.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 다층 리튬 금속 음극의 제조 방법을 제공할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention can provide a method for manufacturing a multilayer lithium metal anode.
본 발명의 실시예에 있어서, 다층 리튬 금속 음극의 제조방법은 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계 및 상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the method for manufacturing a multilayer lithium metal anode includes forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode, and forming a protective layer on the buffer layer to suppress dendritic growth of the lithium metal anode. It may include a forming step.
이때, 상기 버퍼층을 형성하는 단계는 그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하여 그래핀 산화물 용액을 준비하는 단계 및 상기 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylmethanamide)를 포함할 수 있다.At this time, forming the buffer layer includes preparing a graphene oxide solution by dispersing and mixing graphene nanoparticles in an organic solvent and forming the graphene oxide solution on a lithium metal anode by spin coating. And the organic solvent may include dimethylformamide (Dimethylmethanamide).
이때, 상기 보호층을 형성하는 단계에서 보호층은 금속 산화물을 포함할 수 있다.At this time, in the step of forming the protective layer, the protective layer may include a metal oxide.
이때, 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함할 수 있다.At this time, the metal oxide may include MgGaZnO or AlZnO.
이때, 상기 보호층을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법으로 수행되는 것을 포함할 수 있다.At this time, the step of forming the protective layer may include being performed by a sputtering method.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 산화물로 이루어진 보호층, 그래핀 산화물로 이루어진 버퍼층 및 리튬 금속을 음극으로 포함하는 리튬 금속 음극을 제공할 수 있다. 따라서 보호층에 의해 수지상(dendrite) 형성이 억제된 리튬 금속 음극을 제공할 수 있으며 또한 버퍼층에 의해 보호층과 리튬 금속 음극 간의 결합이 향상된 리튬 금속 음극을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a lithium metal anode including a protective layer made of metal oxide, a buffer layer made of graphene oxide, and lithium metal as the cathode. Therefore, a lithium metal anode in which dendrite formation is suppressed by the protective layer can be provided, and a lithium metal anode in which the bond between the protective layer and the lithium metal anode is improved by the buffer layer can be provided.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극의 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 버퍼층 및 금속 산화물 보호층을 포함하는 다층 리튬 금속 음극의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극의 표면과 버퍼층 및 보호층이 형성되지 않은 리튬 금속 음극의 표면을 비교 확인할 수 있는 사진이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극과 같이 그래핀 산화물 버퍼층 및 금속 산화물 보호층을 형성한 것과 형성하지 않은 음극을 이용하여 제조한 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a cross-sectional view of a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a multilayer lithium metal anode including a graphene oxide buffer layer and a metal oxide protective layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph showing a comparison between the surface of a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention and the surface of a lithium metal anode on which a buffer layer and a protective layer are not formed.
Figure 4 is a graph showing the lifespan characteristics of a lithium secondary battery manufactured using an anode with and without a graphene oxide buffer layer and a metal oxide protective layer, such as a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. In addition, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극의 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view of a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명인 다층 리튬 금속 음극은 리튬 금속 음극(10), 상기 리튬 금속 음극(10) 상에 위치하여 리튬 금속 음극(10)의 손상을 막는 버퍼층(20) 및 상기 버퍼층(20) 상에 위치하여 리튬 금속 음극(10)의 수지상 성장을 억제하는 보호층(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 1, the multilayer lithium metal anode of the present invention includes a
상기 리튬 금속 음극(10)은 리튬 금속을 음극 활물질로 사용하는 전극을 말한다. 상기 버퍼층(20)이 형성되는 토대가 된다. 리튬 금속 음극(10)은 리튬 금속을 음극 활물질로 포함하는 것을 특징으로 하며 일반적으로 음극 집전체, 바인더 및 도전재와 결합하여 구성된다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.The lithium metal
상기 버퍼층(20)은 상기 리튬 금속 음극(10) 상에 형성되어 리튬 금속 음극(10)의 손상을 막는 역할을 한다. 이때 버퍼층(20)은 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다. 그래핀 산화물(graphene oxide)을 제조하는 구체적인 방법은 이하 제조방법에서 설명하기로 한다. 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함하여 버퍼층을 형성하는 경우 리튬 금속 음극(10) 상에 보호층(30) 형성 시 발생할 수 있는 손상으로부터 리튬 금속 음극(10)을 보호하는 역할을 하며 또한 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함하여 버퍼층(20)을 형성하는 경우 그래핀 산화물이 가지는 산소 작용기의 반응성이 매우 높으므로 버퍼층(20) 상에 형성되는 보호층(30)의 성장을 돕는다. 결과 리튬 금속 음극(10)과 보호층(30) 간의 계면 문제를 완화 및 해결하는 역할을 한다. 이러한 효과는 하기 보호층(30)에서 설명할 내용에 따르면 리튬 금속 음극(10)의 보호막 형성에서 매우 중요한 문제이다.The
상기 보호층(30)은 상기 버퍼층(20) 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 역할을 한다. 보호층(30)은 스퍼터링 방법으로 버퍼층(20) 상에 형성되며 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다. 구체적인 버퍼층(20) 형성 방법은 이하 제조방법에서 설명하기로 한다. 이때 보호층(30)은 금속 산화물을 포함할 수 있으며 구체적으로 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.The
리튬은 표준산화환원전위가 -3.04V(표준수소전극 대비값)이며 비용량이 3,860mAh/g이므로 리튬 금속을 음극 활물질로 사용하는 경우 기존의 흑연(Graphite) 기반의 음극과 대비할 때 에너지 밀도 향상을 크게 기대할 수 있다. 이러한 장점에도 리튬 금속을 음극 활물질로 사용하기 위해서는 해결되어야 하는 문제가 있다. 리튬 금속을 음극 활물질로 사용하는 경우 전지의 동작이 반복됨에 따라 리튬 금속 표면에서 수지상(dendrite)의 성장이 나타나게 되고 전지의 단락을 일으키는 원인이 되어 종국적으로 리튬 이온 전지의 수명을 단축시키는 부작용을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 리튬 금속 전극 상에 보호막을 형성하여 전지의 동작 중에 리튬 금속 음극과 전해질 간의 반응을 억제하고 수지상의 성장을 막는 방법이 요구되고 있다. 구체적으로 리튬 금속 음극 상에 형성되는 보호막이란 리튬 금속과 전해질 사이에 위치하여 리튬 금속 음극과 전해액 간 반응을 차단하고 균일한 리튬 전착/용출을 유도시키는 기능을 가지는 리튬 이온 전도체 필름을 말한다. 보호막에서 요구되는 특징은 높은 리튬 이온 전도성을 가지고, 전자 절연성을 가지며, 리튬 금속과 보호막 사이의 밀착 계면을 유지하여야 하며, 균일한 리튬의 전착/용출을 유도시키거나 혹은 불균일한 표면 반응에 의한 표면 구조 변화를 수용할 수 있는 기계적 특성을 가져야 하며, 리튬과 화학적으로 안정해야 한다. 특히 리튬 금속과 보호막 사이의 밀착 계면 유지와 관련하여 불균일한 리튬의 전착이 일어나는 경우 보호막의 변형 및 계면 탈리를 유발하고, 탈리된 계면으로의 전해액 유입이 발생하여 리튬 금속 음극과 보호막 사이에 다공성 층(porous layer)을 형성시키게 된다. 따라서 리튬 금속 음극의 보호막은 전기적 특성, 기계적 특성, 계면 접착 특성과 함께 리튬 금속의 핵 생성/성장 제어 및 대면적 균일성 확보까지 요구되는 개발 난이도가 매우 높은 분야이다. 본 발명에서 제시하는 금속 산화물 특히 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함하는 보호층(30)은 우수한 전도도와 안정적인 특성을 가진다. 다만 다른 무기소재 보호막과 공통적인 문제로 리튬 금속 음극(10)과 금속 산화물 보호층(30)의 계면에서의 화학적 안정성 혹은 결착이 취약한 특성을 가진다. 이에 착안하여 상기 언급한 그래핀 산화물로 구성된 버퍼층(20)을 리튬 금속 음극(10)과 금속 산화물 박막(30)의 계면 사이에 형성하였다. 리튬 금속 음극(10) 상에 형성된 그래핀 산화물 버퍼층(20)은 그래핀 산화물의 산소 작용기의 높은 반응도는 금속 산화물 박막(30)의 형성으로 인한 계면에서의 저항 상승을 방지하고 이는 본 발명인 다층 리튬 금속 음극을 사용하는 전지의 충전/방전 속도 저하를 방지한다. 또한, 리튬 금속 음극(10) 상에 그래핀 산화물 보호층(30)을 스퍼터링 방법으로 형성하면서 발생할 수 있는 리튬 금속 음극(10)의 손상을 완화 및 방지하는 역할도 수행한다. 결과 본 발명을 통해 기존 흑연(Graphite) 기반의 음극을 사용하는 전지와 비교하여 리튬 금속 음극으로 인한 높은 에너지 밀도, 금속 산화물 보호층에 의한 향상된 전도도와 안정성 및 그래핀 산화물 버퍼층에 의한 안정성 및 계면 저항 유지/감소의 효과라는 장점을 가진 음극을 제시할 수 있다.Lithium has a standard redox potential of -3.04V (compared to a standard hydrogen electrode) and a specific capacity of 3,860 mAh/g, so when lithium metal is used as a negative electrode active material, energy density is improved compared to existing graphite-based negative electrodes. You can expect great things. Despite these advantages, there are problems that must be solved in order to use lithium metal as a negative electrode active material. When lithium metal is used as a negative electrode active material, dendrite growth appears on the surface of the lithium metal as the operation of the battery is repeated, causing a short circuit in the battery, which ultimately has the side effect of shortening the lifespan of the lithium ion battery. . In order to solve this problem, there is a need for a method of forming a protective film on the lithium metal electrode to suppress the reaction between the lithium metal cathode and the electrolyte and prevent the growth of dendrites during battery operation. Specifically, the protective film formed on the lithium metal anode refers to a lithium ion conductor film that is located between the lithium metal and the electrolyte and has the function of blocking the reaction between the lithium metal anode and the electrolyte and inducing uniform lithium deposition/elution. The characteristics required for the protective film are to have high lithium ion conductivity, electronic insulation, maintain a close contact interface between the lithium metal and the protective film, and induce uniform electrodeposition/elution of lithium or surface due to uneven surface reaction. It must have mechanical properties that can accommodate structural changes and must be chemically stable with lithium. In particular, when uneven electrodeposition of lithium occurs in relation to maintaining the close contact interface between lithium metal and the protective film, it causes deformation of the protective film and detachment of the interface, and inflow of electrolyte into the detached interface occurs, forming a porous layer between the lithium metal cathode and the protective film. A porous layer is formed. Therefore, the protective film of the lithium metal cathode is a field of very high development difficulty that requires not only electrical properties, mechanical properties, and interfacial adhesion properties, but also control of lithium metal nucleation/growth and ensuring large-area uniformity. The
다음으로 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예인 다층 리튬 금속 음극의 제조방법을 설명하기로 한다.Next, a method for manufacturing a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 산화물 버퍼층 및 금속 산화물 보호층을 포함하는 다층 리튬 금속 음극의 제조방법을 나타낸 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a multilayer lithium metal anode including a graphene oxide buffer layer and a metal oxide protective layer according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 본 발명인 다층 리튬 금속 음극의 제조방법은 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100) 및 상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 2, the method of manufacturing a multilayer lithium metal anode of the present invention includes forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode (S100) and suppressing dendritic growth of the lithium metal anode on the buffer layer. It is characterized in that it includes the step of forming a protective layer (S200).
이때 상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)는 그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하여 그래핀 산화물 용액을 준비하는 단계 및 상기 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.At this time, forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode (S100) includes preparing a graphene oxide solution by dispersing and mixing graphene nanoparticles in an organic solvent and preparing the graphene oxide solution. It is characterized by comprising the step of forming on a lithium metal anode by a spin coating method. However, it is specified that this is not limited to this.
이때 상기 유기 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylmethanamide)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.At this time, the organic solvent is characterized in that it contains dimethylformamide (Dimethylmethanamide). However, it is specified that this is not limited to this.
상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 상기 리튬 금속 음극을 제조하는 방법은 당해 분야에서 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.Since the method of manufacturing the lithium metal anode in the step of forming a buffer layer to prevent damage to the lithium metal anode on the lithium metal anode (S100) is widely known in the art, detailed description will be omitted in this specification.
상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하는 단계는 구체적으로 그래핀 나노 입자를 유기용매에 혼합하는 단계, 볼밀링(Ball-milling) 방법으로 분산시켜 그래핀 산화물 용액을 제조하는 단계 및 상기 제조된 그래핀 산화물 용액을 초음파 세정기를 이용하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적인 실험값은 이하 제조예에서 설명하기로 한다.In the step of forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode (S100), the step of dispersing and mixing graphene nanoparticles in an organic solvent is specifically the step of mixing graphene nanoparticles in an organic solvent. , It may include preparing a graphene oxide solution by dispersing it using a ball-milling method and mixing the prepared graphene oxide solution using an ultrasonic cleaner. Specific experimental values will be described in the manufacturing examples below.
상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 상기 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계는 상기 초음파 세정기를 통해 혼합시킨 그래핀 산화물 용액을 이용하여 리튬 금속상에 스핀 코팅 방법으로 그래핀 산화물 버퍼층을 형성한다. 이후 건조 작업을 위하여 스핀 코팅을 용액 없이 한번 더 수행한다. 구체적인 공정 조건은 이하 제조예에서 설명하기로 한다.In the step of forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode (S100), the step of forming the graphene oxide solution on the lithium metal anode by spin coating is the graphene mixed through the ultrasonic cleaner. A graphene oxide buffer layer is formed on lithium metal using a spin coating method using a pin oxide solution. For subsequent drying operations, spin coating is performed once more without solution. Specific process conditions will be described in the manufacturing examples below.
상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계(S200)에서 보호층은 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the step of forming a protective layer that inhibits dendritic growth of the lithium metal anode on the buffer layer (S200), the protective layer includes a metal oxide.
이때, 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.At this time, the metal oxide is characterized in that it contains MgGaZnO or AlZnO. However, it is specified that this is not limited to this.
상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계(S200)는 보호층이 금속 산화물인 경우 버퍼층 상에 스퍼터링 방법으로 증착시키는 방식을 포함하는 것을 특징으로 한다. 다만 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다. 구체적인 공정 조건은 이하 제조예에서 설명하기로 한다.The step of forming a protective layer for suppressing dendritic growth of the lithium metal cathode on the buffer layer (S200) may include depositing the protective layer on the buffer layer using a sputtering method when the protective layer is a metal oxide. However, it is specified that this is not limited to this. Specific process conditions will be described in the manufacturing examples below.
다음으로 본 발명의 일 실시예인 다층 리튬 금속 음극의 제조방법에 대한 구체적인 제조예를 살피고 도3 및 도4를 참고하여 본 발명의 일 실시예인 다층 리튬 금속 음극의 특성 측정 결과를 상세히 설명하기로 한다.Next, we will look at specific manufacturing examples of the manufacturing method of the multilayer lithium metal anode, which is an embodiment of the present invention, and describe in detail the characteristic measurement results of the multilayer lithium metal anode, which is an embodiment of the present invention, with reference to Figures 3 and 4. .
제조예1Manufacturing example 1
버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하는 단계의 구체적인 제조방법A specific manufacturing method for dispersing and mixing graphene nanoparticles in an organic solvent in the step of forming a buffer layer (S100)
상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하는 단계는 구체적으로 그래핀 나노 입자 0.1mg을 유기 용매인 디메틸포름아미드(DMF, Dimethylmethanamide) 100mL에 혼합하고 이후 볼밀링(Ball-milling) 방법으로 300rpm의 조건에서 3시간 동안 분산 공정을 수행하여 그래핀 산화물 용액을 제조하는 과정으로 구성된다. 이후 분산시켜 얻은 그래핀 산화물 용액을 초음파 세정기를 이용하여 1시간 동안 혼합한다.In the step (S100) of forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode, the step of dispersing and mixing the graphene nanoparticles in an organic solvent specifically involves dispersing and mixing 0.1 mg of the graphene nanoparticles in an organic solvent, dimethyl. It consists of preparing a graphene oxide solution by mixing it with 100 mL of formamide (DMF, Dimethylmethanamide) and then performing a dispersion process for 3 hours at 300 rpm using a ball-milling method. Afterwards, the graphene oxide solution obtained by dispersion is mixed for 1 hour using an ultrasonic cleaner.
제조예2Manufacturing example 2
버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅방법으로 형성하는 제조방법Manufacturing method of forming a graphene oxide solution on a lithium metal anode by spin coating in the step of forming a buffer layer (S100)
상기 리튬 금속 음극 상에 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층을 형성하는 단계(S100)에 있어서 상기 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계는 구체적으로 상기 초음파 세정기를 통해 혼합시킨 그래핀 산화물 용액을 아르곤(Ar, Argon) 분위기가 형성된 글로브 박스(glove box)에서 스핀 코팅 방법으로 리튬 금속 상에 그래핀 산화물을 형성한다. 이후 건조 작업을 위하여 스핀 코팅을 용액 없이 한 번 더 수행하는 과정을 거친다.In the step of forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode (S100), the step of forming the graphene oxide solution on the lithium metal anode by spin coating is specifically mixed through the ultrasonic cleaner. Graphene oxide is formed on lithium metal by spin coating the prepared graphene oxide solution in a glove box with an argon (Argon) atmosphere. Afterwards, spin coating is performed once more without solution for drying.
이때 상기 금속 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계에 있어서 스핀 코팅의 회전 조건은 1000rpm~2000rpm이며 증착 시간은 20-30초이다.At this time, in the step of forming the metal oxide solution on the lithium metal anode by spin coating, the spin coating rotation conditions are 1000 rpm to 2000 rpm and the deposition time is 20 to 30 seconds.
이때 상기 건조 작업에서의 스핀 코팅은 3000rpm의 회전 조건으로 수행되며 스핀 코팅 동작 시간은 60~90초이다.At this time, spin coating in the drying operation is performed under a rotation condition of 3000 rpm, and the spin coating operation time is 60 to 90 seconds.
제조예3Manufacturing Example 3
보호층을 형성하는 단계(S300)에 있어서 버퍼층 상에 금속 산화물을 포함하는 보호층을 형성하는 제조방법.A manufacturing method of forming a protective layer containing a metal oxide on a buffer layer in the step of forming a protective layer (S300).
상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계(S200)는 보호층이 금속 산화물인 경우 버퍼층 상에 스퍼터링 방법으로 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 그래핀 산화물이 형성된 리튬 금속을 스퍼터링 챔버로 옮겨 스퍼터링 방법으로 금속 산화물을 증착시켜 이루어진다.The step of forming a protective layer for suppressing dendritic growth of the lithium metal anode on the buffer layer (S200) may include depositing the protective layer on the buffer layer by a sputtering method when the protective layer is a metal oxide. Specifically, it is achieved by transferring lithium metal on which graphene oxide is formed to a sputtering chamber and depositing metal oxide using a sputtering method.
이때 상기 금속 산화물은 MgGaZnO, AlZnO 일 수 있다.At this time, the metal oxide may be MgGaZnO or AlZnO.
이때 상기 버퍼층 상에 금속 산화물을 증착하는 단계에서의 스퍼터링은 인가 전력(power)이 50W~70W, 공정 기판 온도가 300℃~400℃ 및 스퍼터링 동작 시간이 1시간~1.5시간의 조건으로 수행된다.At this time, sputtering in the step of depositing the metal oxide on the buffer layer is performed under the conditions of an applied power of 50W to 70W, a process substrate temperature of 300°C to 400°C, and a sputtering operation time of 1 hour to 1.5 hours.
실험예1Experimental Example 1
보호막이 형성된 다층 리튬 금속 음극의 표면 확인Check the surface of the multilayer lithium metal cathode with a protective film formed
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극의 표면과 버퍼층 및 보호층이 형성되지 않은 리튬 금속 음극의 표면을 비교 확인할 수 있는 사진이다.Figure 3 is a photograph showing a comparison between the surface of a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention and the surface of a lithium metal anode on which a buffer layer and a protective layer are not formed.
도3을 참조하면 왼쪽이 버퍼층 및 보호층이 형성되지 않은 리튬 금속 음극의 표면이며 오른쪽이 그래핀 산화물(graphene oxide)로 버퍼층을 구성하고 MgGaZnO로 보호층을 구성하여 리튬 금속 음극 상에 버퍼층 및 보호층을 형성한 다층 리튬 금속 음극의 표면 사진이다.Referring to Figure 3, the left side is the surface of the lithium metal cathode without a buffer layer and protection layer, and the right side is a buffer layer composed of graphene oxide and a protective layer composed of MgGaZnO, so that the buffer layer and protection layer are formed on the lithium metal cathode. This is a photo of the surface of a layered multilayer lithium metal anode.
도3을 참조하면 MgGaZnO로 구성된 보호층이 그래핀 산화물(graphene oxide) 상에 균일하게 증착된 표면을 확인할 수 있다. 균일하게 증착된 표면은 리튬 금속 음극을 전극으로 사용하는 리튬이온전지가 작동 시 리튬 금속 음극을 전해질로부터 보호하여 수지상 성장을 억제하고 균일한 리튬 전착/용출을 유도시키는 효과를 제공한다.Referring to Figure 3, it can be seen that the surface of the protective layer made of MgGaZnO is uniformly deposited on graphene oxide. The uniformly deposited surface protects the lithium metal anode from the electrolyte when a lithium ion battery using the lithium metal anode as an electrode is operated, suppressing dendritic growth and inducing uniform lithium deposition/elution.
실험예2Experimental Example 2
본 발명의 일 실시예인 다층 리튬 금속 음극을 이용하여 제조한 리튬 이온 전지의 수명 특성 확인 실험Experiment to confirm lifespan characteristics of a lithium ion battery manufactured using a multilayer lithium metal anode, which is an embodiment of the present invention
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 리튬 금속 음극과 같이 그래핀 산화물 버퍼층 및 금속 산화물 보호층을 형성한 것과 형성하지 않은 음극을 이용하여 제조한 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the lifespan characteristics of a lithium secondary battery manufactured using an anode with and without a graphene oxide buffer layer and a metal oxide protective layer, such as a multilayer lithium metal anode according to an embodiment of the present invention.
본 실험은 리튬 금속 음극 상에 그래핀 산화물(graphene oxide)로 버퍼층을 형성하고 MgGaZnO로 금속 산화물 보호층을 형성한 다층 리튬 금속 음극을 이용하였으며, 가혹 조건 2 C-rate(여기서 C-rate는 배터리의 방전률로 1시간에 전체 배터리를 방전시키는 전력 조건을 의미한다)에서 리튬 이온 전지를 동작시키는 방식으로 수행되었으며 수명 특성과 전지의 용량을 확인하였다.This experiment used a multilayer lithium metal cathode in which a buffer layer was formed with graphene oxide on the lithium metal cathode and a metal oxide protective layer was formed with MgGaZnO, under harsh conditions 2 C-rate (where C-rate is the battery This was carried out by operating a lithium-ion battery at a discharge rate of (meaning a power condition that discharges the entire battery in 1 hour), and the lifespan characteristics and capacity of the battery were confirmed.
도4를 참조하면 본 발명의 일 실시예인 다층 리튬 금속 음극이 기존의 버퍼층 및 보호층이 형성되지 않은 리튬 금속 음극에 비하여 높은 전지용량(specific capacity, mAh/g)을 보였으며 반복(cycle)이 늘어남에도 상대적으로 오랜 반복 동안 높은 전지용량을 유지함을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4, the multilayer lithium metal anode, which is an embodiment of the present invention, showed a higher battery capacity (mAh/g) than a conventional lithium metal anode without a buffer layer or protective layer, and repeated cycles were observed. It can be confirmed that high battery capacity is maintained for a relatively long period of repetition despite the increase.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 리튬 금속 음극
20 : 버퍼층
30 : 보호층10: Lithium metal cathode
20: buffer layer
30: protective layer
Claims (9)
상기 리튬 금속 음극 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 손상을 막는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 위치하여 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 버퍼층은 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함하는 것으로,
상기 보호층 형성 시 발생할 수 있는 손상으로부터 상기 음극을 보호하고,
상기 그래핀 산화물은 산소 작용기의 높은 반응도를 통해, 상기 음극과 상기 보호층 사이 계면에서의 저항 상승 방지 및 화학적/물리적 안정성을 향상시키는 역할을 하는 것이고,
상기 보호층은 금속 산화물을 포함하되, 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함하는 것으로,
리튬 금속과 전해질 사이에 위치하여 리튬 금속 음극과 전해액 간 반응을 차단하고, 균일한 리튬 전착/용출을 유도시키는 기능을 가지는 리튬 이온 전도체 필름인 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극.Lithium metal cathode;
a buffer layer located on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode; and
Characterized by comprising a protective layer located on the buffer layer to suppress dendritic growth of the lithium metal anode,
The buffer layer includes graphene oxide,
Protects the cathode from damage that may occur when forming the protective layer,
The graphene oxide serves to prevent an increase in resistance at the interface between the cathode and the protective layer and improve chemical/physical stability through the high reactivity of the oxygen functional group,
The protective layer includes a metal oxide, and the metal oxide includes MgGaZnO or AlZnO,
A multilayer lithium metal anode characterized as a lithium ion conductor film located between the lithium metal and the electrolyte, blocking the reaction between the lithium metal anode and the electrolyte, and inducing uniform lithium deposition/elution.
상기 버퍼층 상에 리튬 금속 음극의 수지상 성장을 억제하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 버퍼층을 형성하는 단계는,
그래핀 나노 입자를 유기 용매에 분산 및 혼합하여 그래핀 산화물 용액을 준비하는 단계; 및
상기 그래핀 산화물 용액을 리튬 금속 음극 상에 스핀 코팅 방법으로 형성하는 단계를 포함하고,
상기 버퍼층은 상기 보호층 형성 시 발생할 수 있는 손상으로부터 상기 음극을 보호하고,
상기 그래핀 산화물은 산소 작용기의 높은 반응도를 통해, 상기 음극과 상기 보호층 사이 계면에서의 저항 상승 방지 및 화학적/물리적 안정성을 향상시키는 역할을 하는 것이고,
상기 보호층은 금속 산화물을 포함하되, 상기 금속 산화물은 MgGaZnO 또는 AlZnO를 포함하는 것으로,
리튬 금속과 전해질 사이에 위치하여 리튬 금속 음극과 전해액 간 반응을 차단하고, 균일한 리튬 전착/용출을 유도시키는 기능을 가지는 리튬 이온 전도체 필름인 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극 제조방법.Forming a buffer layer on the lithium metal anode to prevent damage to the lithium metal anode; and
Characterized by comprising the step of forming a protective layer that inhibits dendritic growth of the lithium metal anode on the buffer layer,
The step of forming the buffer layer is,
Preparing a graphene oxide solution by dispersing and mixing graphene nanoparticles in an organic solvent; and
Comprising the step of forming the graphene oxide solution on a lithium metal anode by spin coating,
The buffer layer protects the cathode from damage that may occur when forming the protective layer,
The graphene oxide serves to prevent an increase in resistance at the interface between the cathode and the protective layer and improve chemical/physical stability through the high reactivity of the oxygen functional group,
The protective layer includes a metal oxide, and the metal oxide includes MgGaZnO or AlZnO,
A method of manufacturing a multi-layer lithium metal anode, characterized in that it is a lithium ion conductor film that is located between the lithium metal and the electrolyte and has the function of blocking the reaction between the lithium metal anode and the electrolyte and inducing uniform lithium deposition/elution.
상기 유기 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylmethanamide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극 제조방법.According to clause 5,
A method for manufacturing a multilayer lithium metal anode, wherein the organic solvent includes dimethylformamide.
상기 보호층을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 다층 리튬 금속 음극 제조방법.According to clause 5,
A method for manufacturing a multilayer lithium metal anode, wherein the step of forming the protective layer is performed by a sputtering method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210039554A KR102631818B1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Lithium metal anode for lithium ion battery and method for manufacturing the same |
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