KR20020007881A - Fabrication Method of Lithium Phosphate Target for High Performance Electrolyte of Thin Film Micro-Battery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for producing a lithium phosphate sputtering target for an electrolyte of a thin film cell is provided to improve the quality of the lithium phosphate target for producing LiPON showing excellent properties as an electrolyte of thin film cell. CONSTITUTION: The method includes (a) calcining powders of lithium phosphate at a temperature range of 600 to 950 deg.C; (b) pulverizing the calcined powders; (c) compress molding the pulverized powder; and (d) sintering the molded body at a temperature range of 500 to 1500 deg.C. The method can further comprise a step of adding a binder to improve the molding before the compress molding in the step (c). The powder of lithium phosphate is represented by LixPyO4, in which x is 2.5 or more and 3.5 or less and y is 0.7 or more and 1.3 or less.

Description

박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법{Fabrication Method of Lithium Phosphate Target for High Performance Electrolyte of Thin Film Micro-Battery} Lithium phosphate for the electrolyte for thin film batteries sputtering target manufacturing method {Fabrication Method of Lithium Phosphate Target for High Performance Electrolyte of Thin Film Micro-Battery}

본 발명은 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이온 전지의 전해질로 이용되는 LiPON 박막을 제조하기 위한 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to relates to lithium phosphate electrolyte sputtering target manufacturing method for a thin film for a battery, and more particularly, a LiPON thin film which is used as an electrolyte of a lithium-ion battery lithium phosphate sputtering target manufacturing method for manufacturing.

일반적으로, 박막 전지란 음극(cathode), 양극(anode)과 전해질 등 전지의구성 요소들이 고상의 박막으로 제조되는 이차전지로, 최근 전자기기들이 소형화, 경량화 되고 마이크로 기술을 응용한 초미세 소자들이 개발되면서 이들의 에너지원으로 주목받고 있다. In general, a thin film battery is a negative electrode (cathode), a positive electrode (anode) and the electrolyte, etc. of the battery components as the secondary battery is made of a thin film of a solid phase, are recent electronic apparatus are miniaturized, a weight reduction and the application of micro-technology micro device as it has been noted in the development of these energy sources.

박막 전지의 음극(cathode) 재료로는 LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 등의 물질이 박막화되어 응용되고 있으며, 양극(anode) 재료로는 높은 에너지 밀도를 가지고 있는 Li 금속이 사용되고 있다. A negative electrode of the thin film battery (cathode) material is LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, V, and a substance such as 2 O 5 and a thin film is applied, the positive electrode (anode) material in the Li metal that has a high energy density this has been used.

박막 전지에 응용될 수 있는 고체 전해질은 크게 무기질계와 폴리머계 전해질로 구분되며, 전해 박막으로 사용되기 위해서는 높은 리튬 이온(Li + ) 전도성을 가지고 있으면서, 0∼5V의 작동 구간에서 Li 금속과 반응하지 않는 전기 화학적 안정성을 가지고 있어야 한다. A solid electrolyte that can be applied to the thin film battery is largely classified into an inorganic-based and polymer-based electrolyte, electrolysis in order to be used as a conductive thin film as having high lithium ion (Li +), and Li metal in the reaction section of the operation 0~5V It must not have electrochemical stability.

최근 벌크형 이차전지용 고체 전해질로는 유기용매 전해질과 유사한 이온 전도도를 가지는 폴리머계 전해질이 개발되고 있으나, Li 금속과의 반응 때문에 박막 전지에의 응용에는 많은 제한을 받고 있다. Recently bulk solid electrolyte secondary battery is getting a lot of restrictions on the application of the thin-film cells, because the polymer electrolyte is developed. However, the reaction of the Li metal ion having a conductivity similar to the organic solvent electrolyte.

따라서, 무기물계 물질 중에서 특히, 비정질인 유리질계 전해질이 박막 전지용 전해질로 주목받고 있으며, 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Therefore, in particular in mineral-based material, and the amorphous glass-based electrolyte it attracts attention as a thin film electrolyte battery, has become a research about this actively.

현재까지 보고된 결과에 의하면, Li x PO y N z (LiPON) 전해질이 실제 박막 전지에 응용 가능한 것으로 평가되고 있다. According to the results reported to date, there are Li x PO y N z (LiPON ) electrolyte is estimated as being applied to the actual thin-film cells. 이 물질은 미국 ORNL(Oak Ridge National Lab)의 닥터 J. 베이트(Dr. J. Bates) 그룹에 의하여 특허가 출원되어 있다. This material has a patent filed by Dr. J. bait (Dr. J. Bates) of the United States ORNL (Oak Ridge National Lab) group. 예를 들어, RF 스퍼터링에 의하여 Li 3 PO 4 타겟을 질소 분위기에서 스퍼터링함으로써Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 의 조성으로 제작되는데, 이는 상온에서 3.3×10 -6 S/cm의 비교적 높은 이온 전도도를 가지며, 0∼5V의 넓은 전기화학적 안정 구간을 가질 뿐만 아니라 음극(cathode) 및 양극(anode)과 매우 안정적인 기계/화학적 계면을 형성한다고 보고되고 있다. For example, by sputtering a target Li 3 PO 4 by RF sputtering in a nitrogen atmosphere there is produced a composition of Li 2.9 PO 3.3 N 0.46, which has a relatively high ionic conductivity of 3.3 × 10 -6 S / cm at room temperature, it is reported that not only has a broad electrochemical stability range of 0~5V cathode to form a highly stable mechanical / chemical and surfactant (cathode) and a positive electrode (anode).

박막 전지에 대한 수요의 필요성이 증가되고, 이를 위한 연구 개발이 활성화되고 있기 때문에 LiPON 박막을 제작하기 위한 리튬인산염 스퍼터링 타겟에 대한 요구도 증가되고 있다. And increasing the need for a demand for thin-film cells, it has been increased demand for lithium phosphate sputtering target for producing a LiPON thin film because is active research and development for them.

그러나, 현재 미국의 세락(cerac)사와 일본의 고순도화학사 등에서 제조되어 시판되고 있는 종래의 리튬인산염의 스퍼터링 타겟은 실제 스퍼터링 공정중에 온도구배에 의한 열응력(thermal stress)으로 타겟이 파손되는 현상이 발생하는 등 많은 문제점을 안고 있어 실제 이들 회사에서는 제품의 생산이나 개발을 거의 포기한 상태인 것으로 알려지고 있다. However, the sputtering target of the conventional lithium phosphate in the current United States serak (cerac) Inc. and is commercially available is prepared, etc. of high purity Chemical Co. of Japan is a phenomenon in which the target to heat stress (thermal stress) caused by the temperature gradient during the actual sputtering process, damage to in many problems there actually these companies, such as it is known that almost abandoned the production and development of product status.

특히, 종래의 리튬인산염타겟은 그 제조공정상 하소 처리(Calcination)를 1000℃ 이상에서 수행하기 때문에 유리상이 생성되어 소결 처리를 하는 도중에 치밀화되지 않아서 타겟의 저밀도화를 유발한다. In particular, the conventional lithium phosphate is because the target is not densified glass phase is generated during the sintering process the manufacturing process of normal calcination (Calcination) because it performs at least 1000 ℃ results in a low density of the target screen. 이러한 저밀도 타겟은 낮은 파워에서는 문제가 없으나, 높은 RF 파워에서는 타겟 표면에 균열이 발생될 수 있으며, 증착 중에 질소 가스가 유입되어 타겟 표면의 조성이 변화하는 문제점이 있었다. These low-density target is, but is a problem in low power, the high RF power may be generated cracks in the target surface, the nitrogen gas introduced during the deposition has a problem that the composition of the target surface changes.

본 발명자들은, 리튬인산염 스퍼터링 타겟이 저밀도 상태로 제작되면 낮은 파워에서는 문제가 없으나, 높은 RF 파워에서는 타겟 표면에 균열이 발생될 수 있으며, 증착 중에 질소 가스가 유입되어 타겟 표면의 조성이 변화하는 사실에 착안하여, 이에 관하여 예의 연구를 거듭한 결과, 종래의 리튬인산염 타겟의 출발원료로 사용되는 물질은 수화되어 있는 상태이기 때문에 OH와 수분을 완전히 제거해야만 가압 성형 후에 소결 공정을 거치면서 액상 형성 또는 뒤틀림 현상이 발생될 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors, when the lithium phosphate sputtering target is made of low-density state, the low-power, but is a problem, in the high RF power may be cracks in the target surface occurs, the nitrogen gas is introduced during the deposition fact that the composition of the target surface changes in view of the, whereby the result of intensive studies concerning the material used as the starting material in conventional lithium phosphate target because conditions that are hydrated over the course of the sintering process, after the pressing need to completely remove the OH and the water forming the liquid form, or the present invention discovered that the distortion can be generated and completed.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 박막 전지의 전해질로써 우수한 특성을 나타내는 LiPON을 제조하기 위한 리튬인산염타겟의 품질을 향상시켜 주는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is such that with the conventional view of the problems of the technologies devised, and its object is an electrolyte lithium for for thin-film cells that can enhance the quality of the lithium phosphate target for producing a LiPON exhibits excellent characteristics as an electrolyte for thin film batteries to provide a phosphate sputtering target production method has its purpose.

도 1은 본 발명의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도. 1 is a process for explaining the manufacturing method of the present invention.

도 2는 교류 임피던스 분석을 해석하기 위한 등가회로. Figure 2 is an equivalent circuit for the interpretation of the AC impedance analysis.

도 3은 본 발명에 따라 제작된 Li 3 PO 4 타겟을 이용한 LiPON 박막에 대한 임피던스 측정 결과를 나타낸 그래프. Figure 3 is a graph showing the impedance measurement results for LiPON thin film using a Li 3 PO 4 target manufactured in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 제작된 Li 3 PO 4 타겟을 이용한 LiPON 박막의 전기 화학적 안정 전위 구간을 나타낸 그래프. Figure 4 is a graph showing the electrochemical stability of the electric potential range LiPON thin film using a Li 3 PO 4 target manufactured in accordance with the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리튬인산염분말을 600∼950℃의 온도 범위에서 하소하는 단계와; In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of calcining a lithium phosphate powder at a temperature of 600~950 ℃ and; 상기 단계에서 하소 처리된 분말을 분쇄하는 단계와; The step of pulverizing the calcined powder in the step; 상기 단계에서 분쇄된 분말을 압축 성형하는 단계와; The step of compression molding the powder pulverized in the above step; 상기 단계에서 압축 성형된 성형체를 500∼1500℃의 온도 범위에서 소결 처리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법을 제공한다. It provides a compressed sintered electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for a thin film for cell comprising the steps of: forming a molded body in a temperature range of 500~1500 ℃ in the above step.

그리고, 리튬인산염분말을 압축 성형하기 전에 성형성을 높이기 위하여 바인더를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. And, the step of adding a binder to increase the formability before compression molding a lithium phosphate powder may further include. 상기 압축 성형 단계에서의 압축 하중은 50∼200kgf/cm 2 가 적당하다. Compression load in the compression molding step is suitable 50~200kgf / cm 2.

본 발명에서는 하소 처리 온도가 매우 중요한데, 그 이유는 하소 온도가 너무 높으면(950℃ 이상) 리튬인산염분말이 용융되며, 반대로 너무 낮을 경우(600℃ 미만)에는 리튬인산염분말에 포함된 OH 또는 H 2 O의 완전한 제거가 이루어지지 않는다. In the present invention, the calcination temperature is very important, because the calcination temperature is too high (more than 950 ℃) lithium phosphate powder is melted, when the other hand is too low (less than 600 ℃) has an OH or including the lithium phosphate powder H 2 the complete removal of O does not occur. 또한, OH 또는 H 2 O가 제거되지 않은 상태에서 소결 처리할 경우에 소결 온도에서 국부적 용융이 발생하기 때문이다. In addition, because the local melting occurs at the sintering temperature when sintering process in a state in OH or H 2 O is not removed.

본 발명의 리튬인산염 타겟은 Li x P y O 4 로 이루어지는 조성이다. Lithium phosphate target of the present invention is a composition consisting of Li x P y O 4. 여기서 x, y는 각각 2.5≤x≤3.5, 0.7≤y≤1.3의 범위의 값을 가지는 것이 바람직한데, 그 이유는 얻고자 하는 LiPON 전해질 박막의 화학조성에 따라 이에 대응하여 리튬과량의 타겟이나 리튬 부족 또는 과량의 P를 갖는 타겟을 제조할 필요가 있기 때문이다. Where x, y are each 2.5≤x≤3.5, it is preferable with a value in the range of 0.7≤y≤1.3, The reason is that, depending on the chemical composition of the LiPON electrolyte film to be obtained In response, the target excess lithium and lithium lack of or due to the need to manufacture a target having a large excess of P.

본 발명에서 사용될 수 있는 대표적인 리튬인산염 분말은 Li 3 PO 4 분말이다. Typical lithium phosphate powder which can be used in the present invention is a Li 3 PO 4 powder.

한편, 압축성형체의 소결은 500∼1,500℃의 범위에서 수행한다. On the other hand, sintering of the compression-molded article is carried out in the range of 500~1,500 ℃.

상기한 바와 같이 Li 과량의 타겟을 제조하고자 하는 경우에, 상기 Li 3 PO 4 분말에 Li 2 O 과 Li 2 CO 3 분말 중에서 어느 한 분말을 더 첨가하며, Li 부족 또는 과량의 P를 갖는 타겟을 제조하고자 하는 경우에, 상기 Li 3 PO 4 분말에 P 2 O 5 분말을 더 첨가한다. If it is desired to prepare a Li excess of the target, as described above, the Li 3 PO 4, and the powder is further added to any of the powder from the Li 2 O and Li 2 CO 3 powder in, Li lack or target having the excess P If you wish to manufacture and add further to P 2 O 5 powder to the Li 3 PO 4 powder.

상기 Li 3 PO 4 분말은 Li 2 0-P 2 O 3 과 Li 2 CO 3 -P 2 O 5 중에서 어느 한 조성을 선택하여혼합하여 하소 처리하여 제조할 수 있다. The Li 3 PO 4 powder may be prepared by calcination are mixed by selecting any of the composition from the Li 2 0-P 2 O 3 and Li 2 CO 3 -P 2 O 5 . 이때 상기 하소 처리는 600∼1100℃ 온도 범위에서 수행한다. In this case, the calcination is performed at a temperature range of 600~1100 ℃.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 박막 전지의 전해질로 이용되는 LiPON 전해질을 제조하기 위한 리튬인산염스퍼터링 타겟의 품질을 향상시킴으로써, 고품질의 전해질을 안정적으로 제조할 수 있게 한다. In the present invention, it can be produced, improve the quality of the electrolyte lithium phosphate sputtering target for producing a LiPON electrolyte for use in a thin film cell by, the quality of the electrolyte stably as described above.

(실시예) (Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다. A preferred embodiment of the present invention described above the following examples will be described in more detail with reference to the figures shown.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도, 도 2는 교류 임피던스 분석을 해석하기 위한 등가회로, 도 3은 본 발명에 따라 제작된 Li 3 PO 4 타겟을 이용한 LiPON 박막에 대한 임피던스 측정 결과를 나타낸 그래프, 도 4는 본 발명에 따라 제작된 Li 3 PO 4 타겟을 이용한 LiPON 박막의 전기 화학적 안정 전위 구간을 나타낸 그래프이다. LiPON thin film using the accompanying drawings, Figure 1 is an equivalent circuit for analysis of Fig. 2, Fig process for explaining the manufacturing method of the invention is AC impedance analysis, Figure 3 is a Li 3 PO 4 target produced according to the invention graph showing the impedance measurement results for Fig. 4 is a graph showing the electrochemical stability of the electric potential range LiPON thin film using a Li 3 PO 4 target manufactured in accordance with the present invention.

본 발명은 LiPON 박막의 증착을 위한 출발 물질인 4인치 크기의 Li 3 PO 4 스퍼터링 타겟을 제조하여 RF(Radio Frequency) 반응성 스퍼터링에 의하여 LiPON 전해질 박막을 제작하여 그 특성을 분석하였다. The present invention is to produce a starting material of 4-inch size of the Li 3 PO 4 to prepare a sputtering target RF (Radio Frequency) reactive sputtering LiPON electrolyte film by LiPON for deposition of thin films were analyzed and characterized.

본 발명에 따라 4인치 크기의 Li 3 PO 4 타겟을 제조하기 위한 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. According to the present invention will be described with reference to Figure 1, a method for producing a 4-inch size of the Li 3 PO 4 target.

먼저, Li 3 PO 4 분말을 850℃ 온도에서 하소 처리(Calcination)한 후(S 10), 24시간 동안 볼밀(ball mill)하여 분쇄한 다음(S 20), 상기와 같이 하소 처리한 후에 볼밀 방법으로 분쇄된 분말을 건조시킨다(S 30). First, Li 3 PO a 4 after calcination of the powder at 850 ℃ temperature (Calcination) (S 10), by a ball mill (ball mill) and pulverized for 24 hours and then (S 20), a ball mill method after calcination as described above dry the powder ground to a (S 30).

4인치(inch) 크기의 디스크 타입으로 성형하기 위하여 볼밀하여 분쇄한 후에 건조된 Li 3 PO 4 분말에 바인더(binder)를 첨가하는데, 첨가되는 바인더는 5중량%의 폴리비닐 알콜(PVA, Polyvinyl Alcohol)을 사용하였다. Four inches (inch) The dried After pulverized by a ball mill in order to form a disk type of size Li 3 PO to the addition of the binder (binder) for 4 powder, a binder is added polyvinyl alcohol 5% by weight of (PVA, Polyvinyl Alcohol ) it was used.

상기 Li 3 PO 4 분말과 5중량%의 PVA를 100 : 25의 중량비로 하여 혼합하여 균일하게 혼합하기 위하여 그라인딩시킨다(S 49). The Li 3 PO 4 powder and a PVA 5 wt% of 100: grinding to thereby mixed uniformly mixed at a weight ratio of 25 (S 49).

혼합되어 분쇄된 Li 3 PO 4 와 PVA를 균일한 크기의 입자로 유지하기 위하여 50메쉬 씨브(sieve)를 이용하여 분급(sieving)한다(S 50). And classifying (sieving) using a 50 mesh ssibeu (sieve) in order to maintain the mixture is ground Li 3 PO 4 and PVA into particles of uniform size (S 50).

그리고, 50∼200(보다 적절한 하중은 100)kgf/cm 2 의 하중으로 상온에서 단축(Uni-axial) 방향으로 압축 성형하였다(S 60). Then, 50 to 200 (more appropriate load 100) was compression molded in a shortened (Uni-axial) direction at room temperature under a load of kgf / cm 2 (S 60) . 이 때, 압축 성형된 성형체의 외경은 12.5cm이다. The outer diameter of this time, the compression-molded molded article is 12.5cm.

성형된 시편 즉, 성형체로부터 상기 단계(S 40)에서 혼합된 바인더(PVA)를 제거하기 위하여 번-아웃(burn-out) 방법을 이용하는데, 1단계로 공기 분위기에서 600℃에서 3시간 동안 유지한 후, 2단계로 900℃까지 온도를 올려서 3시간 동안 소결하였으며(S 70), 소결 처리가 끝난 타겟을 기계적으로 연마하여 정확한 4인치 크기로 완성하였다. Time to remove the binder (PVA) mixed in a molded specimen that is, the steps from the mold (S 40) - to use the out (burn-out) method, keeping in an air atmosphere in one step at 600 ℃ for 3 hours after, it was sintered for 3 hours by raising the temperature to 900 ℃ to step 2 (S 70), thereby completing a 4-inch by precise grinding of the target after the sintering process mechanically.

이렇게 제작된 타겟을 이용한 전해 박막의 특성을 알기 위하여 LiPON 박막을 제작하였다. The target thus produced a LiPON thin film was produced in electrolysis to know the characteristics of the thin film using the same. LiPON 박막은 Li 3 PO 4 타겟을 상온에서 RF 마그네트론 스퍼터링함으로써 증착하였으며, 기판으로는 백금/티타늄(Pt/Ti)이 콜렉터로 증착된 규소(Si) 기판을 사용하였다. LiPON thin film was Li 3 PO 4 was deposited by RF magnetron sputtering to the target at room temperature, the substrate was used as a platinum / titanium (Pt / Ti) is a silicon (Si) substrate deposited with the collector.

질소/산소(N 2 /O 2 )의 혼합가스 분위기에서 전체 가스 압력은 5mtorr로 유지하고 RF 파워(RF power)는 300W로 하여 스퍼터링 하였다. In a mixed gas atmosphere of nitrogen / oxygen (N 2 / O 2) total gas pressure is maintained at a 5mtorr and was sputtered with a RF power is 300W (RF power).

타겟 표면에 묻은 오염물들을 제거하기 위하여 증착하기 전에 20분 동안 프리-스퍼터링(pre-sputtering)을 실시한 후 박막을 증착하였다. Free for 20 minutes before evaporation in order to remove stains on the target surface, and then subjected to sputtering (pre-sputtering) was deposited on the thin film.

상기한 바와 같이 제조된 LiPON 박막의 이온 전도도를 측정하기 위하여 전기화학적 임피던스 측정기(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 사용하여, 1Hz에서 1MHz의 범위에서 임피던스(Impedance) 측정을 실시하였다. Using electrochemical impedance meter (Electrochemical Impedance Spectroscopy) to measure the ion conductivity of the LiPON thin film prepared as described above was performed for impedance (Impedance) measured in the range of 1MHz at 1Hz.

측정용 시편은 백금(Pt) 콜렉터 위에 LiPON 박막을 증착한 후 리튬(Li) 금속을 증착하여 이루어진 Pt/LiPON/Li 구조로 제조하였다. The specimen for measurement was made of a Pt / LiPON / Li structure consisting of depositing a LiPON thin film on a platinum (Pt) collector by depositing lithium (Li) metal.

LiPON 박막의 두께는 1.4㎛이었으며, 실제 제작된 박막의 면적은 1.2×1.2㎝였다. The thickness of the thin film was LiPON 1.4㎛, was the actual surface area of ​​the prepared thin film was 1.2 × 1.2㎝.

LiPON 박막의 전기화학적 안정성을 확인하기 위하여 전기화학적 분석 장비(Potentiostat/Galvanostat EG&G M263A)를 사용하여 전압과 전류의 변화(cyclic voltamogram)에 대한 측정을 실시하였다. In order to confirm the electrochemical stability of the LiPON thin film it was subjected to measurement of the electrochemical analysis equipment the change of the voltage and current using the (Potentiostat / Galvanostat EG & G M263A) (cyclic voltamogram).

그리고, LiPON 박막의 이온 전도도를 측정하기 위하여 교류 임피던스(ACimpedance) 분석을 실시하였으며, 이 결과를 해석하기 위한 등가회로를 도 2에 나타내었다. And, the AC impedance was performed (ACimpedance) analysis to measure the ionic conductivity of LiPON thin film, it is shown in Figure 2. The equivalent circuit for the interpretation of the results.

두 전극에 의해 전하의 흐름이 완전히 차단된 이온 전도체는 저항 C c - 저항 R ion - 캐패시터 C c 에 해당하는 회로로 표시할 수 있다. An ionic conductor, the flow of electric charges completely blocked by the two electrodes is the resistance C c - may be represented by a circuit that corresponds to the capacitor C c - R ion resistance.

저항 R ion 은 전해질에서 나타나는 직렬 저항 성분이며, 캐패시터 C c 는 전극-전해질 계면에서 형성되는 캐패시턴스(capacitance)이다. Ion resistance R is the series resistance component that appears in the electrolyte, the capacitor C c is the electrode - the capacitance (capacitance) that is formed in the electrolyte interface.

그러나, 실제 시편에서는 두 전극과 전해질의 계면에서 전하의 이동이 발생하므로, 이에 따른 저항 R t , 캐패시터 C g 의 값이 고려되어 도 2와 같은 복합 회로로 구성될 수 있다. However, the actual specimen may be because the movement of the charge occurs at the interface between the electrodes and the electrolyte, is also taken into consideration, the value of resistance R t, the capacitor C g accordingly composed of a composite circuit 2, and so on.

저항 R t 는 전하 이동(charge transfer)에 따른 저항값이며, 캐패시터 C g 는 박막 전극에서의 리미팅 캐패시턴스(limiting capacitance)이다. Resistance R t is the resistance value of the charge transfer (charge transfer), a capacitor C g is the limiting capacitance (limiting capacitance) of the thin film electrode.

도 3에 증착된 LiPON 박막에 대한 임피던스(Impedance) 측정 결과를 나타내었다. Deposited in Figure 3 it is shown an impedance (Impedance) measurement results for the LiPON film.

도 2의 등가회로를 적용하면, 첫 번째 반원의 끝점이 전해질 박막의 저항값이 되며, 전도도(k) = 길이(L) / {면적(A) ×저항(R)} 식을 이용하여 이온 전도도(k[S/cm])를 계산하였다. There is shown applied to the equivalent circuit of Figure 2, the first end of the second semicircle point and the resistance of the electrolyte film, conductivity (k) = length (L) / {the area (A) × resistance (R)} ion conductivity by using the formula It was calculated (k [S / cm]).

그 결과, 산소/질소(O 2 /N 2 )의 비가 1/5인 혼합 가스 분위기에서 증착한 LiPON 박막의 이온 전도도(k)는 1.9×10 -6 S/cm이었다. As a result, the ion conductivity (k) of a LiPON thin film deposited at a ratio of 1/5 mixed gas atmosphere of oxygen / nitrogen (O 2 / N 2) was 1.9 × 10 -6 S / cm.

도 4는 LiPON 박막의 전기화학적 안정성을 확인하기 위하여 1.2∼4V 구간에서 실시한 전압과 전류간의 관계에 대한 측정 결과이며, 1.2∼4V의 전 구간에서 전류 밀도(current density)가 매우 안정적인 상태를 유지함을 알 수 있었다. Figure 4 is a measurement result of the relationship between the voltage and the current conducted by the 1.2~4V interval to confirm that the electrochemical stability of the LiPON thin film, the current density in all sectors of 1.2~4V (current density) is to maintain a very stable state Could know.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 박막 전지의 전해질로 이용되는 LiPON 전해질을 제조하기 위한 Li 3 PO 4 스퍼터링 타겟의 품질을 향상시킴으로써, 고품질의 전해질을 안정적으로 제조할 수 있게 해 주는 효과를 제공한다. The present invention made as described above provides the effects that can be produced by improving the quality of the Li 3 PO 4 The sputtering target for producing a LiPON electrolyte used as an electrolyte of a thin film battery, the quality of the electrolyte stably.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. And later, but illustrating the present invention, for a particular preferred embodiment of the example described, the invention is of ordinary skill in the art to which this invention pertains without departing from the spirit of the present invention shall not be limited to the above-described embodiment various changes and modifications by those would be.

Claims (8)

  1. 리튬인산염분말을 600∼950℃의 온도 범위에서 하소 처리하는 단계와; The method comprising the calcined lithium phosphate powder at a temperature of 600~950 ℃ and;
    상기 단계에서 하소 처리된 분말을 분쇄하는 단계와; The step of pulverizing the calcined powder in the step;
    상기 단계에서 분쇄된 분말을 압축 성형하는 단계와; The step of compression molding the powder pulverized in the above step;
    상기 단계에서 압축 성형된 성형체를 500∼1500℃의 온도 범위에서 소결 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. Electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for a thin film for cell, comprising the step of the compression molded shaped body in the sintering treatment step in a temperature range of 500~1500 ℃.
  2. 제 1항에 있어서, 압축 성형하기 전에 성형성을 높이기 위하여 바인더를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. The method of claim 1, wherein the electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for a thin film for cell according to claim 1, further comprising adding a binder to increase the formability before compression molding.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 리튬인산염 분말은 Li x P y O 4 (여기서, x, y는 각각 2.5≤x≤3.5, 0.7≤y≤1.3의 범위의 값을 가진다)로 표시되는 조성인 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. The method of claim 1, wherein the lithium phosphate powder is characterized in that the composition represented by Li x P y O 4 (here, x, y has a value in the range of each of 2.5≤x≤3.5, 0.7≤y≤1.3) electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for a thin film for a battery of.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 리튬인산염 분말은 Li 3 PO 4 분말인 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. According to claim 3, wherein the lithium phosphate Li 3 PO 4 powder is a powder of lithium phosphate sputtering for electrolytes for thin film batteries, characterized in that the target method.
  5. 제 1항에 있어서, Li 과량의 타겟을 제조하고자 하는 경우에, Li 3 PO 4 분말에 Li 2 O 과 Li 2 CO 3 분말 중에서 적어도 한 종류의 분말을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. According to claim 1, Li if it is desired to prepare a large excess of the target, Li 3 PO 4 powder in the Li 2 O and Li 2 CO 3 powder in at least for a thin film battery of the type of powder, characterized in that it further added lithium phosphate sputtering target manufacturing method for the electrolyte.
  6. 제 1항에 있어서, Li 부족 또는 과량의 P를 갖는 타겟을 제조하고자 하는 경우에, Li 3 PO 4 분말에 P 2 O 5 분말을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. According to claim 1, Li low or if it is desired to prepare a target having a large excess of P, Li 3 PO electrolyte lithium phosphate sputtering for for a thin film battery according to claim 1, further addition of P 2 O 5 powders to 4 powder target manufacturing method.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 Li 3 PO 4 분말은 Li 2 0-P 2 O 3 과 Li 2 CO 3 -P 2 O 5 중에서 어느 한 조성을 선택하여 원하는 조성비로 혼합하고 하소 처리하여 얻는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. The method of claim 4 wherein the Li 3 PO 4, the powder is selected from any one of the composition Li 2 0-P 2 O 3 and Li 2 CO 3 -P 2 O 5, characterized in that to obtain a mixture, and calcined to the desired composition ratio electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for thin film batteries for.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 하소처리는 600∼1100℃ 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 박막 전지를 위한 전해질용 리튬인산염 스퍼터링 타겟 제조 방법. The method of claim 7, wherein the calcination is electrolyte lithium phosphate sputtering target manufacturing method for a thin film for battery, characterized in that performing at 600~1100 ℃ temperature range.
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