KR20040035909A - 리튬전지용 리튬메탈 애노드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전해질을 담지할 수 있는 다공성 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터의 일면에 부착된 리튬메탈층을 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 제공한다. 상기 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드는 상기 리튬메탈층의 상기 세퍼레이터 부착면의 반대쪽 면에 부착된 집전층을 더 포함할 수 있으며, 또한 상기 세퍼레이터와 상기 리튬메탈층의 사이에 위치한, 리튬이온전도성 및 낮은 전해액투과성을 갖는 보호피막층을 더 포함할 수 있다.

Description

리튬전지용 리튬메탈 애노드 {Lithium metal anode for lithium battery}
본 발명은 리튬전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬전지에 관한 것이다.
리튬전지의 애노드로 사용가능한 리튬메탈은 이론적으로 약 3860 mAh/g 또는 약 2045 mAh/cm3의 에너지밀도를 갖는데, 이는 애노드 활물질로 널리 사용되는 탄소(carbon)의 이론적 에너지밀도의 약 10배 이상에 달할 정도로 많은 양이다.
리튬메탈은 연성이 높아 약한 힘에도 쉽게 늘어나기 때문에, 리튬메탈층을 단독으로 권취하기 위해서는 그 두께가 약 50 ㎛ 이상이어야 한다. 그러나 리튬메탈층의 두께가 증가할 수록 에너지밀도가 감소하게 되며, 리튬량이 증가함에 따라 폭발위험성도 높아진다. 이러한 이유로, 종래에는 적절한 두께의 리튬메탈층을 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate) 등과 같은 고분자 필름이나 호일형태의 구리, 스테인레스 스틸 등과 같은 금속기재에 압연 또는 증착시켜서 사용하였다.
리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬 2차 전지의 경우, 충방전 사이클이 반복되는 과정에서, 애노드에 리튬메탈의 덴드라이트가 형성되어 전지의 내부단락이 발생하거나, 애노드에 이끼(mossy) 형태의 데드-리튬(dead lithium)이 형성되어 리튬메탈 애노드의 용량이 감소하는 것과 같은 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점으로 인하여 리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬 2차 전지에 대한 장수명의 확보가 불가능하였고, 결과적으로 리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬 2차 전지의 상용화가 실현되지 않고 있는 실정이다.
충방전 사이클이 반복되는 과정에서 리튬메탈 애노드에 덴드라이트 및/또는 데드-리튬이 형성되는 주된 원인은 리튬메탈과 전해액과의 상호작용인 것으로 알려져 있으며, 업계에서는 이를 해결하기 위한 다양한 접근방법이 시도되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리튬메탈층을 포함하는 전극조립체의 제조 및 취급을 용이하게 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬 2차 전지의 수명을 향상시키는 것이다.
본 발명은, 전해질을 담지할 수 있는 다공성 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터의 일면에 부착된 리튬메탈층을 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 제공한다.
상기 세퍼레이터로서는, 예를 들면, 다공성을 갖는 폴리에틸렌(PE) 세퍼레이터 또는 폴리프로필렌(PP) 세퍼레이터 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 세퍼레이터는 다층구조를 가질 수도 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬메탈층은, 예를 들면, 진공증착법을 사용하여 상기 세퍼레이터의 일면에 형성될 수 있다. 리튬메탈층의 두께는 전지의 용량을 고려하여 결정되며, 통상적으로는 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가지도록 할 수 있다.
본 발명의 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드는 상기 리튬메탈층의 상기 세퍼레이터 부착면의 반대쪽 면에 부착된 집전층을 더 포함할 수 있다.
상기 집전층은, 예를 들면, 니켈 또는 구리를 함유할 수 있다. 상기 집전층을 리튬메탈층에 부착시키기 위하여, 예를 들면, 진공증착, 스퍼터링 등의 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 종래의 호일 형태의 집전층 대신에 박막 형태의 집전층을 사용함으로써 전지의 에너지 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드는 상기 세퍼레이터와 상기 리튬메탈층의 사이에 위치한, 리튬이온전도성 및 낮은 전해액투과성을 갖는 보호피막층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 보호피막층은 리튬이온전도성을 갖는 반면 전해액투과성은 낮거나 없는 유기물질층일 수 있다. 유기물질층은 진공증착중에 발생하는 열에 견딜수도록 충분한 열적안정성을 지녀야 한다. 기재의 냉각효율에 따라 요구되는 열적특성은 다소 다르나 50℃ 까지는 변형이 발생하지 않아야 한다. 또한 유기보호막은 고분자 전해질로서의 일반적 특성인 전기화학적 안정성, 이온전도도 및 전해액에 용해되지 않는 내용매성을 갖추어야 한다. 예를 들면, 상기 유기물질층은 아크릴레이트 모노머; 리튬염; 및 중합개시제를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 상기 조성물은 증착, 딥핑, 코터, 스프레이 등의 방법으로 상기 세퍼레이터의 일면에 코팅된 후 건조되어 보호피막층을 형성한다. 아크릴레이트 모노머로서는, 예를 들면, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 아크릴레이티드 아민, 글리콜 아크릴레이트 및 폴리글리콜 아크릴레이트 중에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다. 리튬염으로서는, 예를 들면, 과염소산 리튬, 사불화붕산 리튬, 육불화인산 리튬, 삼불화메탄술폰산 리튬, 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 중합개시제로서는 열 또는 빛에 의하여 쉽게 분해되어 라디칼을 발생시킬 수 있는 중합개시제로서, 예를 들면, 벤조페논, 과산화벤조일, 과산화아세틸, 과산화라우로일, 디부틸틴디아세테이트, 아조비스이소부티로니트릴 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
이와는 달리, 상기 유기물질층은 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시공중합체, 불소화된 사이클릭 에테르등의 불소계 수지, 아크릴로니트릴계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트계 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 고분자; 및 리튬염을 포함할 수도 있다. 이 경우에, 상기 유기물질층 형성시 사용되는 고분자용액은 고분자 미세입자가 분산된 분산액형태 또는 고분자가 완전히 용해된 용액형태일 수 있다. 치밀한 유기물질층을 형성시키기 위해서는 용액형태를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 고분자 및 리튬염을 분산시키거나 용해시키기 위한 용매로서는 비점이 낮아서 제거되기 쉽고 잔류물을 남기지 않는 성질을 갖는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 예를 들면, 아세토니트릴(acetonitrile), 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide), N-메틸피롤리디논(N-methyl pyrrolidinone) 등이 사용될 수 있다. 리튬염으로서는 앞에서 언급한 물질이 사용될 수 있다. 상기 고분자, 리튬염 및 유기용매를 포함하는 혼합물은 증착, 딥핑, 코터, 스프레이 등의 방법으로 상기 세퍼레이터의 일면에 코팅된 후 건조되어 유기보호층을 형성한다. 본 발명의 또 다른 구현예에서는, 상기 유기물질층은 상기 고분자를 함유하되 리튬염은 포함하지 않은 채로 형성될 수도 있다.이 경우에는, 전지의 제조과정에서 주입되는 전해액 중의 리튬염이 일부 상기 유기물질층으로 이동(migration)하여, 상기 유기물질층에 이온전도성을 부여할 수 있다.
유기물질층의 두께가 너무 얇으면 핀홀발생에 의하여 온전한 표면 덮힘이 이루어지지 않고, 그 두께가 너무 두꺼우면 내부저항이 커지고 에너지 밀도가 저하되는 경향이 있다. 이러한 점을 고려하여 유기보호층의 두께는, 예를 들어, 약 0.05 내지 약 5 ㎛ 정도로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 보호피막층은 리튬이온전도성을 갖는 반면 전해액투과성은 낮거나 없는 무기물질층일 수 있다. 상기 무기물질층은, 리튬 실리케이트, 리튬 보레이트, 리튬 알루미네이트, 리튬 포스페이트, 리튬 포스포러스 옥시니트라이드, 리튬 실리코설파이드, 리튬 게르마노설파이드, 리튬 란타늄 옥사이드, 리튬 티타늄 옥사이드, 리튬 보로설파이드, 리튬 알루미노설파이드, 리튬 포스포설파이드, 리튬 니트라이드 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기물질층은 스퍼터링, 증발증착, 화학기상증착 등에 의하여 상기 세퍼레이터의 일면에 형성될 수 있다.
상기 무기물질층의 두께가 너무 얇으면 핀홀발생에 의하여 온전한 표면 덮음이 이루어지지 않고, 그 두께가 너무 두꺼우면 내부저항이 커지고 에너지 밀도가 저하되는 경향이 있다. 이러한 점을 고려하여 무기보호층의 두께는, 예를 들어, 약 0.01 내지 2 ㎛ 정도로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 보호피막층은 앞에서 설명된 유기물질층 및 무기물질층을 모두 포함하는 다층 구조일 수 있다.
예를 들면, 세퍼레이터의 일면에 유기물질층이 형성되고, 상기 유기물질층의 세퍼레이터 접촉면의 반대쪽 면에 무기물질층이 형성될 수 있다. 유기물질층은 세퍼레이터 표면의 기공을 메움과 동시에 매끈한 표면을 제공하여 보다 평탄한 무기물질층이 형성되도록 하는 역할을 수행한다. 또한 유기물질층은 취성이 강한 무기물질층이 전지제조 과정 및 충방전중에 균열되는 것을 억제하는 역할을 한다. 또한 유기물질층은 진공증착중에 발생하는 내부 응력을 감소시키는 역할을 한다. 특히 리튬메탈과 반응이 가능한 불소계 수지는 무기막의 핀홀을 통해 성장한 덴드라이트의 끝부분과 반응하여 이온전도도가 낮은 LiF막을 형성하여 더 이상의 덴드라이트 성장을 막는 역할을 할 수 있다.
또한 보호피막층을 형성함에 있어서, 유기물질층 및 무기물질층의 갯수 또는 적층순서를 달리하는 다양한 변형이 가능하며, 이는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있다.
이와 같이 보호피막층을 상기 세퍼레이터의 일면에 형성한 다음, 예를 들면, 세퍼레이터의 일면에 리튬메탈층을 형성시키는 방법과 동일한 방법을 사용하여, 상기 보호피막층의 상기 세퍼레이터 접촉면의 반대쪽 일면에 리튬메탈층을 형성한다.
본 발명에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드에서 각 층은 단순히 접촉하고 있는 상태가 아니라 강한 부착력에 의하여 일체화되어 있고, 그에 따라 각 층간의 긴밀하고 균일한 접촉이 이루어지고 있다.
본 발명에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드는 리튬 2차 전지 뿐만 아니라 리튬 1차 전지에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 이용하여 여러가지 방법으로 전지를 제조할 수 있다. 예를 들면 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다. 리튬 전지 제조시 사용되는 통상적인 방법에 따라 캐소드를 제조한다. 이때 캐소드 활물질로서는, 리튬을 삽입/탈삽입할 수 있거나 리튬과 가역반응을 할 수 있는, 리튬 금속 복합 산화물, 전이금속 화합물, 설퍼 화합물 등을 사용할 수 있다. 앞에서 설명된 방법으로 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 제조한다. 상기 캐소드와 상기 애노드를 와인딩(winding)하거나 스택킹(stacking)하여 전극조립체를 제조한 다음, 이를 전지 케이스에 넣어 전지를 조립한다. 전극조립체가 수납된 전지 케이스내에, 유기용매와 리튬염을 함유하는 전해액을 주입함으로써 리튬 전지가 완성된다.
상기 리튬 전지에 사용되는 리튬염, 유기용매는 해당 기술 분야에서 알려진 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.
이와 같은 방법을 통하여 본 발명에서는, 예를 들면, 리튬이온을 삽입/탈삽입할 수 있거나 리튬과 가역반응을 할 수 있는 활물질층을 포함하는 캐소드; 리튬이온전도성을 갖는 전해액; 및 본 발명에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 포함하는 리튬전지를 제공한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1
약 25 ㎛ 두께의 PE 세퍼레이터 위에 약 1.4 ㎛의 리튬메탈을 증착하여, 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 얻었다.
아세토니트릴 (acetonitril) 용액에 67.5 중량%의 단체황, 11.4 중량%의 케첸블랙 (Ketjenblack), 21.1 중량%의 폴리에틸렌옥사이드를 혼합한 후, 균일한 상태가 될 때까지 교반하였다. 이렇게 얻어진 슬러리를 카본이 코팅된 알루미늄 집전체 위에 도포한 후 건조 및 압연하였다. 그리하여 약 1 mAh/cm2의 에너지밀도를 나타내는 캐소드를 얻었다.
디옥솔란(dioxolane)/디글라임(diglyme)/술폴란(sulfolane)/디메톡시에탄(dimethoxyethane)의 부피비가 5/2/1/2인 혼합유기용매와 1M농도의 LiCF3SO3를 함유하는 전해액을 제조하였다.
이와 같이 얻어진 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드, 캐소드 및 전해액을 이용하여 파우치형 전지를 제조한 후 사이클효율(cycling efficiency)을 측정한 결과는 약 63%였다.
실시예 2
약 25 ㎛ 두께의 PE 세퍼레이터 위에 약 1.4 ㎛의 리튬메탈을 증착한 후, 상기 리튬메탈층 위에 구리를 증착하여 집전층을 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 얻었다.
이렇게 얻어진 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드와 실시예 1에서 얻어진 캐소드 및 전해액을 이용하여, 파우치형 전지를 제조한 후 사이클효율(cycling efficiency)을 측정하였으며, 그 결과는 약 70%였다.
실시예 3
약 25 ㎛ 두께의 PE 세퍼레이터위에 폴리에틸렌옥사이드 용액을 코팅하여 유기보호피막층을 형성하였다. 폴리에틸렌옥사이드 용액은 폴리에틸렌옥사이드 0.2g을 아세토니트릴 9.8g에 넣고 교반하여 완전히 녹여서 제조하였다. 코팅방식은 딥핑(dipping)을 사용하였으며, 상온에서 3시간, 60℃에서 12시간 이상 건조하여 아세토니트릴을 충분히 제거하였다. 이 위에 1.4 ㎛의 리튬메탈을 증착하여, [PE 세퍼레이터/유기물질-보호피막층/리튬메탈]의 구성을 갖는 일체형 애노드를 얻었다.
이렇게 얻어진 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드와 실시예 1에서 얻어진캐소드 및 전해액을 이용하여, 파우치형 전지를 제조한 후 사이클효율(cycling efficiency)을 측정하였으며, 그 결과는 약 75%였다.
실시예 4
약 25 ㎛ 두께의 PE 세퍼레이터 위에 약 0.5 ㎛의 리튬메탈을 증착한 후, N2가스를 0.5torr가 될때까지 서서히 챔버(chamber)에 주입한다. 주입한 N2가스와 리튬메탈을 완전히 상온에서 반응시켜 Li3N 무기보호막을 형성하였다. 이 위에 1.4 ㎛의 리튬메탈을 증착하여, [PE 세퍼레이터/무기물질-보호피막층/리튬메탈]의 일체형 애노드를 얻었다.
이렇게 얻어진 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드와 실시예 1에서 얻어진 캐소드 및 전해액을 이용하여, 파우치형 전지를 제조한 후 사이클효율(cycling efficiency)을 측정하였으며, 그 결과는 약 77%였다.
본 발명에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 사용하면, 집전층과 같은 리튬메탈층 지지를 위한 별도의 기재 없이 전지를 구성할 수 있다.
본 발명에 따른, 집전층을 더 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 사용하면, 상기 애노드에서 각 층은 강한 부착력에 의하여 일체화되어 있으며 안정성이 매우 약한 리튬메탈층은 세퍼레이터 및 집전층에 의하여 감싸여지게 되므로, 전지제조과정에서 전극조립체의 제조 및 취급의 용이성이 향상될 뿐만아니라 각 층간의 긴밀하고 균일한 접촉을 통하여 전류밀도의 균일성도 향상될 수 있다.또한, 상기 집전층은 종래의 호일형태의 집전층보다 더욱 얇은 두께를 가질 수 있으므로 전지의 에너지밀도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따른, 보호피막층을 더 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 사용하면, 상기 세퍼레이터와 리튬메탈층 사이에 위치한 보호피막층에 의하여 전해액과 리튬메탈과의 직접적인 접촉이 방해되고 그에 따라 리튬메탈층과 전해액과의 상호작용이 억제되므로, 상기의 이점과 더불어, 리튬메탈 애노드를 사용하는 리튬 2차 전지의 수명을 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 전해질을 담지할 수 있는 다공성 세퍼레이터; 및
    상기 세퍼레이터의 일면에 부착된 리튬메탈층을 포함하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세퍼레이터는 PE 또는 PP를 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬메탈층의 상기 세퍼레이터 부착면의 반대쪽 면에 부착된 집전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 집전층은 니켈 또는 구리를 함유하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 세퍼레이터와 상기 리튬메탈층의 사이에 위치한, 리튬이온전도성 및 낮은 전해액투과성을 갖는 보호피막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보호피막층은 유기물질층인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 유기물질층은 아크릴레이트 모노머; 리튬염; 및 중합개시제를 포함하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 유기물질층은 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시공중합체, 불소화된 사이클릭 에테르등의 불소계 수지, 아크릴로니트릴계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트계 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 고분자; 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 유기물질층은 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시공중합체, 불소화된 사이클릭 에테르등의 불소계 수지, 아크릴로니트릴계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트계 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 보호피막층은 무기물질층인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 무기물질층은, 리튬 실리케이트, 리튬 보레이트, 리튬 알루미네이트, 리튬 포스페이트, 리튬 포스포러스 옥시니트라이드, 리튬 실리코설파이드, 리튬 게르마노설파이드, 리튬 란타늄 옥사이드, 리튬 티타늄 옥사이드, 리튬 보로설파이드, 리튬 알루미노설파이드, 리튬 포스포설파이드, 리튬 니트라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 보호피막층은 유기물질층 및 무기물질층을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 유기물질층은 아크릴레이트 모노머; 리튬염; 및 중합개시제를 포함하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 유기물질층은 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시공중합체, 불소화된 사이클릭 에테르등의 불소계 수지, 아크릴로니트릴계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트계 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 고분자; 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 유기물질층은 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시공중합체, 불소화된 사이클릭 에테르등의 불소계 수지, 아크릴로니트릴계수지, 폴리메틸메타아크릴레이트계 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 무기물질층은, 리튬 실리케이트, 리튬 보레이트, 리튬 알루미네이트, 리튬 포스페이트, 리튬 포스포러스 옥시니트라이드, 리튬 실리코설파이드, 리튬 게르마노설파이드, 리튬 란타늄 옥사이드, 리튬 티타늄 옥사이드, 리튬 보로설파이드, 리튬 알루미노설파이드, 리튬 포스포설파이드, 리튬 니트라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드.
  17. 리튬을 삽입/탈삽입할 수 있거나 리튬과 가역반응을 할 수 있는 활물질층을 포함하는 캐소드를 준비하는 단계;
    제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 준비하는 단계; 및
    상기 캐소드와 상기 애노드를 포함하는 전극조립체를 준비하는 단계;
    상기 전극조립체 및 전해액을 전지 케이스내에 수납한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 리튬전지 제조 방법.
  18. 리튬을 삽입/탈삽입할 수 있거나 리튬과 가역반응을 할 수 있는 활물질층을 포함하는 캐소드;
    리튬이온전도성을 갖는 전해액; 및
    제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 세퍼레이터 일체형 리튬메탈 애노드를 포함하는 리튬전지.
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