KR20130128799A - Anode structure, all solid state thin.thick film battery with high capacity, and methods for manufacturing the same - Google Patents

Anode structure, all solid state thin.thick film battery with high capacity, and methods for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a positive electrode structure to which a thick film process is applied, to a super high capacity all-solid-state thin or thick film battery, and to a method for manufacturing same. Provided are: a positive electrode structure manufactured by combining a support substrate, which is converted from a liquid state to a solid state during the manufacture of a positive electrode by means of a thick film process, with the positive electrode and forming a solid electrolyte on the flat positive electrode surface of the positive electrode structure, to a corresponding super high capacity all-solid-state thin or thick film battery, and to a method for manufacturing same. In addition, the present invention relates to a positive electrode structure manufactured by combining the positive electrode with a solid-state support substrate by means of an adhesive layer during the manufacture of the positive electrode by means of a thick film process and forming a solid electrolyte on the flat positive electrode surface of the positive electrode structure, to a corresponding super high capacity all-solid-state thin or thick film battery, and to a method for manufacturing same. [Reference numerals] (AA) Growth substrate separation

Description

양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법{Anode structure, all solid state thin·thick film battery with high capacity, and methods for manufacturing the same}Anode structure, all solid state thin / thick film battery with high capacity, and methods for manufacturing the same

본 발명은 후막 공정을 적용하는 양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 후막 공정으로 양극을 형성하는 경우에, 상기 양극과 고체 전해질과의 접촉 특성을 개선시킬 수 있는 양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a positive electrode structure to which a thick film process is applied, a super-high capacity pre-solid phase thin-film battery and a method of manufacturing the same, and more specifically, , An ultra-high capacity pre-solid phase thin-film battery, and a method of manufacturing the same.

첨단기술의 발달로 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 콤팩트하고 경화된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있으며, 더불어 이러한 휴대용 전기/전자 장치에는 이들에게 전력을 공급하는 전지에도 고성능을 요구하고 있는 실정이다. 따라서, 보다 고성능, 초소형 및 초경량 전지의 개발이 필수적이며, 특히 경제적인 측면을 고려하여 충,방전이 가능하면서 이러한 조건을 만족하는 전지가 전 고상(All Solid- State) 리튬 이차 전지이다. With the development of advanced technology, compact and hardened electric / electronic devices such as mobile phones and notebook computers are being actively developed and produced. In addition, such portable electric / electronic devices are also demanding high performance in batteries that supply power to them . Therefore, it is essential to develop more high-performance, ultra-small and light-weight batteries. In particular, all solid-state lithium secondary batteries are capable of charging and discharging in consideration of economical aspects.

상기 전 고상 리튬 전지는 임의의 크기 및 형태로의 제작이 가능하며 전극 위에 고체 전해질을 박막 증착 기술을 이용하여 수 ㎛ 이내로 입힘으로써 전극과 전해질 사이의 계면접착 특성을 극대화시킬 수 있고, 또한 액체 전해질을 사용할 때와 비교하여 작동 중 열 또는 기체 생성물이 발생하지 않아 높은 안정성을 갖고 오염이나 누수문제가 없으며, 전자전도도가 낮기 때문에 자가 방전(self discharge)이 없다는 장점을 가지고 있다.The entire solid lithium battery can be manufactured in an arbitrary size and shape, and the solid electrolyte is coated on the electrode within a few micrometers by using the thin film deposition technique, thereby maximizing the interfacial adhesion property between the electrode and the electrolyte, There is no problem of contamination or leakage due to high stability because no heat or gaseous products are generated during operation, and there is no self discharge because of low electronic conductivity.

위와 같은 장점으로 인하여 충,방전이 가능한 전 고상 리튬 이차 전지는 점진적으로 그 사용 범위가 크게 확대될 것으로 판단되며, 특히 초소형 소자, 전기 소자는 물론이며 스마트 카드, 초소형의 전지를 필요로 하는 미세 전자기계 소자(MEMS: microelectronmechanical system) 등에 이용될 수 있는 이차 전지에 대한 요구가 점점 가시화 됨에 따라서 전 고상 리튬 이차 전지의 관한 연구가 크게 증가하고 있는 추세이다. Due to the above advantages, the entire rechargeable lithium secondary battery capable of charging and discharging is expected to be used in a gradual manner. In particular, it is expected that the use of a smart card, a microelectronic BACKGROUND ART [0002] With the increasing demand for secondary batteries that can be used in MEMS (microelectron mechanical system) and the like, research on all solid state lithium secondary batteries has been greatly increased.

최근까지도 고용량 전 고상 리튬 이차 전지의 개발을 위해 다양한 방법이 시도되고 있으며, 특히 전 고상 리튬 이차 전지의 용량을 증가시키기 위하여 양극(cathode)의 면적을 증가시키거나 그 두께를 증가시키는 방법들이 시도되고 있다. 그 이유는 일반적인 전 고상 리튬 이차 전지의 성능에 있어서 중요한 요소인 에너지 밀도, 가역성 및 방전속도는 전지의 구성 요소 중 양극 재료에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 고에너지 밀도로 오랜 시간 사용하기 위해서는 적절한 양극 재료의 개발이 중요하고, 특히, 양극의 두께를 증가시키는 것이 필요하다. Until recently, various methods have been attempted to develop a high-capacity pre-solid state lithium secondary battery. Particularly, in order to increase the capacity of the pre-solid lithium secondary battery, methods of increasing the area of the cathode or increasing the thickness thereof have been attempted have. This is because the energy density, reversibility and discharge speed, which are important factors in the performance of a general all-solid state lithium secondary battery, are determined by the cathode material among the constituent elements of the battery. Therefore, it is important to develop a suitable cathode material in order to use it at a high energy density for a long time, and in particular, it is necessary to increase the thickness of the anode.

상기와 같이 전지의 용량을 증가시키기 위한 전 고상 리튬 이차 전지에 관련된 기술은 여러 특허에 이미 공지되어 있으며, 한국공개특허 제10-2006-0008049호는 박막보다 두꺼운 후막을 형성함으로써, 고용량의 전극을 제공할 수 있는 리튬 이차 마이크로 전지용 전극에 관한 기술로서, 전극활물질 분말 및 상기 전극활물질을 구성하는 각 금속 원소를 포함하는 각 전극활물질 전구체 화합물을 1종 이상 포함하는 졸(sol) 용액을 혼합하여 형성된 슬러리를 기판에 도포하여 전극활물질 후막층을 형성시킨 리튬 이차 마이크로 전지용 전극 및 이의 제조방법을 제시하고 있다.As described above, the technology relating to the all-solid lithium secondary battery for increasing the capacity of the battery is already known in various patents. Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0008049 discloses a technique for forming a thick film thicker than a thin film, The present invention relates to an electrode for a lithium secondary microbattery which is formed by mixing an electrode active material powder and a sol solution containing at least one electrode active material precursor compound containing each metal element constituting the electrode active material, A slurry is applied to a substrate to form an electrode active material thick film layer, and a method for manufacturing the electrode.

그러나, 상기의 한국공개특허 제10-2006-0008049호와 같이 박막이 아닌 후막 공정으로 두꺼운 양극을 형성하여 전지의 용량을 증가시키는 기술은 전지의 양극 용량 증가로 인하여 전지의 용량을 증대시킬 수 있는 효과를 가질 수 있으나, 상기에서와 같이 후막으로 양극의 두께를 증가시킬 경우 내부 저항 등으로 인해 고속 충,방전 효율이 크게 감소되는 현상이 나타나게 된다. However, as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0008049, a technique of increasing the capacity of a battery by forming a thick anode by a thick film process not a thin film can increase the capacity of the battery due to an increase in the anode capacity of the battery However, when the thickness of the anode is increased by the thick film as described above, the fast charging and discharging efficiency is greatly reduced due to the internal resistance and the like.

또한, 전지의 양극 용량을 증가시키기 위하여 후막으로 양극의 두께를 100㎛ 이상으로 제조하게 되면 양극의 표면 거칠기가 증가하게 되면서 고체 전해질과의 접촉 특성이 저하되는 문제점을 안게 된다.Further, if the thickness of the anode is made larger than 100 탆 by a thick film in order to increase the anode capacity of the battery, the surface roughness of the anode increases and the contact property with the solid electrolyte deteriorates.

도 1에서와 같이, 양극과 접합하는 고체 전해질은 양극의 표면 거칠기에 의하여 상기 양극의 표면 상에 균일한 두께로 형성되지 못하게 되면서 양극의 불균일한 표면의 높낮이에 따라 저항이 위치별로 달라져서 저항이 작은 쪽에 전류 집중 현상이 발생하게 된다.As shown in FIG. 1, the solid electrolyte to be bonded to the anode is not uniformly formed on the surface of the anode due to the surface roughness of the anode, and the resistance varies depending on the height of the uneven surface of the anode, Current concentration phenomenon occurs.

따라서, 통상의 방법으로 후막 형상의 양극 두께를 증가시키되, 양극의 표면 거칠기로 인해 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 전 고상 리튬 이차 전지에 관한 기술이 필요하게 되었다.
Therefore, there is a need for a technique for a solid-state lithium secondary battery capable of increasing the thickness of a thick-film anode by a conventional method, and solving problems caused by surface roughness of the anode.

본 발명은 후막 공정에 의한 양극 제조시 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판과 양극이 결합된 구조의 양극 구조체를 제조하고, 상기 양극 구조체의 평탄한 양극 표면 상에 고체 전해질을 형성하는 양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a positive electrode structure for manufacturing a positive electrode structure of a structure in which a positive electrode is bonded to a support substrate which is deformed from a liquid phase to a solid phase during the production of a positive electrode by a thick film process and a solid electrolyte is formed on the flat positive electrode surface of the positive electrode structure, It is an object of the present invention to provide a solid-state thin film battery and a manufacturing method thereof.

또한, 본 발명은 후막 공정에 의한 양극 제조시 접착제층을 매개로 상기 양극과 고상의 지지기판이 결합된 구조의 양극 구조체를 제조하고, 상기 양극 구조체의 평탄한 양극 표면 상에 고체 전해질을 형성하는 양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.
The present invention also provides a method of manufacturing a positive electrode structure having a structure in which the positive electrode and a solid support substrate are bonded to each other via an adhesive layer in the production of an anode by a thick film process, Structure, a super-high-capacity pre-solid-state thin-film battery, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 리튬 전이금속 산화물로 형성된 양극; 및 상기 양극의 제1표면에 결합된 지지기판;을 포함하며,상기 양극은 성장기판에서 성장된 후, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판으로부터 분리되어 상기 지지기판에 전사되는 것을 특징으로 하는 양극 구조체를 제공한다.The present invention provides a positive electrode comprising: a positive electrode formed of a lithium transition metal oxide; And a support substrate coupled to a first surface of the anode, wherein the anode is grown on a growth substrate and is separated from the growth substrate attached to a second surface opposite the first surface of the anode, Wherein the anode structure is transferred onto a substrate.

상기 지지기판은 상기 양극의 제1표면 상에 액상으로 도포된 후 고화되어 형성되고, Wherein the support substrate is applied in a liquid phase on the first surface of the anode and solidified,

상기 지지기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지고, The support substrate is made of any one material selected from PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyethylene terephthalate), Polycarbonate (PC), PMMA (polymethyl methacrylate), PPS (polyphenylsulfide)

상기 양극의 제1표면 상에 형성된 접착제층을 더 포함하고, 상기 지지기판은 상기 접착체층을 매개로 상기 양극에 결합되는 고상의 지지기판이고, And an adhesive layer formed on the first surface of the anode, wherein the support substrate is a solid support substrate coupled to the anode via the adhesive layer,

상기 접착제층은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재료로 이루어지고, The adhesive layer may be formed of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al- Cu-Si, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu , Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu 2 O , Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-

상기 지지기판은 유연성 기판이고, Wherein the support substrate is a flexible substrate,

상기 양극과 접속되는 전류 집전체를 더 포함한다. And a current collector connected to the anode.

또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 7 항의 양극 구조체; 상기 양극 구조체에 포함된 양극의 제2표면 상에 형성된 고체 전해질; 및 상기 고체 전해질 상에 형성된 음극;을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention also relates to the positive electrode structure of any one of claims 1 to 7; A solid electrolyte formed on the second surface of the anode included in the anode structure; And a negative electrode formed on the solid electrolyte.

게다가, 본 발명은 성장기판 상에 리튬 전이금속 산화물로 이루어진 양극을 형성하는 단계; 상기 양극 상에 지지기판을 형성하는 단계; 및 상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a positive electrode made of a lithium transition metal oxide on a growth substrate; Forming a support substrate on the anode; And separating the growth substrate from the anode.

상기 양극을 형성하는 단계 후, 열처리를 수행하는 단계;를 더 포함하고, Performing a heat treatment after the step of forming the anode,

상기 양극을 형성하는 단계 후, 상기 양극 상에 전류 집전체를 형성하는 단계;를 더 포함하고, And forming a current collector on the anode after the step of forming the anode,

상기 양극은 5∼100㎛의 두께로 형성하고, The anode is formed to a thickness of 5 to 100 mu m,

상기 지지기판을 형성하는 단계는, 상기 양극의 표면을 따라 지지기판용 액상 물질을 도포하는 단계; 및 상기 지지기판용 액상 물질을 고화시키는 단계;를 포함하고, The forming of the supporting substrate may include: applying a liquid material for a supporting substrate along a surface of the anode; And solidifying the liquid material for the support substrate,

상기 지지기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 형성하고, The supporting substrate may be formed of any one material selected from among PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyphenylsulfide (PPS), and cross-

상기 양극을 형성하는 단계 후, 상기 양극의 표면을 따라 접착제층을 형성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 지지기판은 상기 접착체층을 매개로 상기 양극에 결합되는 고상의 지지기판이고, And forming an adhesive layer along the surface of the anode after the step of forming the anode, wherein the support substrate is a solid support substrate coupled to the anode through the adhesive layer,

상기 접착제층은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 물질계로 형성하고, The adhesive layer may be formed of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al- Cu-Si, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu , Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu 2 O , Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-

상기 지지기판은 유연성 기판이고, Wherein the support substrate is a flexible substrate,

상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계는, 상기 성장기판에 대해 에칭, 연마 및 CMP 공정 중에서 선택된 공정을 수행하여 상기 성장기판을 제거하고, The step of separating the growth substrate from the anode includes performing a process selected from the group consisting of etching, polishing, and CMP on the growth substrate to remove the growth substrate,

상기 성장기판과 양극 사이에 희생층을 형성하는 단계;를 더 포함하고, Forming a sacrificial layer between the growth substrate and the anode,

상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계는,Separating the growth substrate from the anode comprises:

상기 희생층을 제거하여 상기 성장기판을 분리한다. The sacrificial layer is removed to separate the growth substrate.

더불어, 본 발명은 제 9 항 내지 제 20 항의 방법으로 제조된 양극 구조체를 준비하는 단계; 상기 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질을 형성하는 단계; 및 상기 고체 전해질 상에 음극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention provides a method of manufacturing an anode structure, comprising: preparing an anode structure manufactured by the method of any one of claims 9 to 20; Forming a solid electrolyte on the anode of the anode structure; And forming a negative electrode on the solid electrolyte.

본 발명은 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판에 양극이 결합된 구조의 양극 구조체를 제조하고, 상기 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지를 제공함으로써, 상기 양극의 표면 거칠기 현상에 의해 발생하였던 고체 전해질의 불균일한 증착 및 그에 따른 양극과의 접촉 특성 저하 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다. The present invention provides a positive electrode structure having a structure in which a positive electrode is bonded to a support substrate which is deformed from a liquid phase to a solid phase and a full solid foil and a thick film battery to which the positive electrode structure is applied, It is possible to solve the problem of non-uniform deposition of the electrolyte and hence deterioration of the contact property with the anode.

또한, 본 발명은 접착체층을 매개로 양극과 고상의 지지기판이 결합된 구조의 양극 구조체를 제조하고, 상기 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지를 제공함으로써, 상기 양극의 표면 거칠기 현상에 의해 발생하였던 고체 전해질의 불균일한 증착 및 그에 따른 양극과의 접촉 특성 저하 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다. Further, the present invention provides a positive electrode structure having a structure in which an anode and a solid support substrate are bonded to each other via an adhesive layer, and a front solid-state thin film / thick-film battery to which the anode structure is applied, It is possible to solve the problems of uneven deposition of the solid electrolyte and deterioration of contact properties with the anode.

따라서, 본 발명은 양극과 고체 전해질과의 접촉 특성을 개선시킬 수 있게 되어 양극의 용량 증가는 물론 전 고상 박·후막 전지의 셀 특성 향상을 기대할 수 있게 된다. Therefore, the present invention can improve the contact property between the anode and the solid electrolyte, thereby increasing the capacity of the anode and improving the cell characteristics of the entire solid-state thin-film battery.

도 1은 종래 기술에 따른 전지의 제조방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체를 설명하기 위한 도면.
도 6는 본 발명의 실시예 3에 따른 전 고상 박·후막 이차 전지를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 전 고상 박·후막 이차 전지를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a method of manufacturing a battery according to the prior art; FIG.
2 is a view for explaining an anode structure according to Embodiment 1 of the present invention.
3 is a view for explaining a method of manufacturing an anode structure according to Embodiment 1 of the present invention.
4 is a view for explaining an anode structure according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining an anode structure according to a second embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a front solid-state foil / thick-film secondary battery according to Embodiment 3 of the present invention.
7 is a view for explaining a front solid-state thin film / thick-film secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 양극 구조체, 초고용량 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시의 예를 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of an anode structure, an ultra-high capacity pre-solid phase thin-film battery, and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 리튬 전이금속 산화물로 형성된 양극과 상기 양극의 제1표면에 결합된 지지기판을 포함하는 양극 구조체를 제공한다. 여기서, 상기 양극은 성장기판에서 성장된 후, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 결합된 상기 성장기판으로부터 분리되어 상기 지지기판에 전사(transfer)되는 것으로 형성된다. The present invention provides a positive electrode structure comprising a positive electrode formed of a lithium transition metal oxide and a support substrate bonded to a first surface of the positive electrode. Here, the anode is formed by being grown on a growth substrate and then transferred to the supporting substrate separated from the growth substrate bonded to a second surface opposed to the first surface of the anode.

본 발명은 후막 공정을 통해 그 두께가 증가된 양극을 제조하되, 양극의 표면 거칠기로 인해 발생하는 문제점, 즉, 전 고상 박·후막 전지에서 양극 상에 형성되는 고체 전해질과의 접촉 특성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있는 양극 구조체 및 이를 이용한 전 고상 박·후막 전지를 제공할 수 있고, 따라서, 본 발명은 전지의 용량 및 전지의 셀 특성이 향상된 초고용량 전 고상 박·후막 전지를 얻을 수 있게 된다.
The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode having increased thickness through a thick film process, and a problem caused by a surface roughness of the positive electrode, that is, a contact property with a solid electrolyte formed on an anode in a pre- A positive electrode structure capable of solving the above problems and an all solid state thin film / thick film battery using the same can be provided. Accordingly, the present invention can provide an ultra-high capacity pre-solid state thin film battery having improved cell capacity and cell characteristics .

양극 구조체 및 그 제조 방법Anode structure and manufacturing method thereof

(실시예 1)(Example 1)

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체(190)는 상기 양극(120)의 제1표면에 지지기판이 결합된 구조로 형성되고, 상기 양극(120)은 성장기판(100)에서 성장된 후, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판으로부터 분리되어 상기 지지기판(140)에 전사되는 형태로 형성된다. 2 is a view for explaining an anode structure according to Embodiment 1 of the present invention. The anode structure 190 according to Embodiment 1 of the present invention has a structure in which a support substrate is coupled to a first surface of the anode 120 And the anode 120 is grown on the growth substrate 100 and then separated from the growth substrate attached to the second surface facing the first surface of the anode and transferred to the support substrate 140 .

상기 양극(120)은 전지의 용량 증가를 위하여 후막 공정에 의해 두꺼운 두께로 형성하게 되며, 그 두께는 5∼100㎛ 인 것이 바람직하다. In order to increase the capacity of the battery, the anode 120 is formed to have a thick thickness by a thick film process, and its thickness is preferably 5 to 100 占 퐉.

상기 지지기판(140)은 구부러짐이 가능한 유연성의 기판으로 형성될 수 있고, 액상에서 고상으로 변형되는 고분자 기판, 즉, PDMS(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함하는 고분자 기판으로 형성된다. 그러나, 이러한 재료들에 특별히 한정되는 것은 아니고, 변형이나 뒤틀림 특성이 우수하고 내구성이 강하여 지지되는 대상물을 안정적으로 지지하면서 넓은 영역에 걸쳐서 지지되는 대상물과 결합이 가능한 재료이면 무엇이든지 무방하다.The support substrate 140 may be formed of a flexible substrate capable of bending, and may be a polymer substrate that is deformed from a liquid phase to a solid phase, that is, PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate ), PPS (polyphenylsulfide), and PEX (cross-linked polyethylene). However, the material is not particularly limited, and any material may be used as long as it is capable of being coupled with an object supported over a wide area while stably supporting the object with excellent durability and excellent deformation and warping characteristics.

한편, 본 발명에 따른 양극 구조체는 상기 양극과 접속하는 전류 집전체(current collector)가 형성된 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, the anode structure according to the present invention may have a structure in which a current collector connected to the anode is formed.

여기서, 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체의 중요한 특징은, 후막 공정으로 형성된 양극(120) 표면에 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판(140)이 결합된 구조의 양극 구조체(190)를 형성하는 것이다.An important feature of the anode structure according to the first embodiment of the present invention is that an anode structure 190 having a structure in which a support substrate 140 deformed from a liquid phase to a solid phase is coupled is formed on a surface of a cathode 120 formed by a thick film process .

이처럼, 본 발명의 실시예 1에서는 상기 PDMS와 같이 액상에서 고상으로 변형되며 유연성을 갖는 지지기판(140)이 후막 공정에 의해 표면 거칠기가 발생된 양극(120)의 표면에 결합되고, 상기 양극(120)이 성장된 초기의 성장기판(100)은 상기 양극으로부터 분리된 구조의 양극 구조체를 형성함으로써, 상기 양극의 표면 거칠기로 인하여 발생하는 문제점, 즉, 상기 양극이 전 고상 박·후막 전지에 적용되는 경우 상기 양극 상에 형성되는 고체 전해질과의 접촉 특성이 저하되어 전지의 셀 특성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.
As described above, in the first embodiment of the present invention, the support substrate 140, which is deformed from the liquid phase to the solid phase and has flexibility, is bonded to the surface of the anode 120 where the surface roughness is generated by the thick film process, 120 is grown, the anode substrate has a structure separated from the anode, thereby causing a problem caused by the surface roughness of the anode, that is, the anode is applied to the entire solid foil / thick film battery The contact property with the solid electrolyte formed on the anode is lowered and the cell characteristics of the battery are lowered.

자세하게 설명하면, 상기 양극 구조체의 양극 용량을 증가시키기 위해서는 양극의 두께 증가가 필요하게 되며, 본 발명에서는 후막 공정으로 상기 양극의 두께 증가를 이루도록 하였다. 이러한 후막 공정은 상기 양극의 두께를 100㎛ 이상으로 제작이 가능하여 양극의 용량을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 후막 공정에 의한 양극 제조시 양극의 그 두께는 증가되지만 상기 양극의 표면에 높은 표면 거칠기가 발생하는 문제점 또한 갖고 있다. In detail, in order to increase the anode capacity of the anode structure, it is necessary to increase the thickness of the anode. In the present invention, the thickness of the anode is increased by a thick film process. This thick film process is advantageous in that the thickness of the anode can be made 100 mu m or more and the capacity of the anode can be increased. However, the thickness of the anode is increased during the production of the anode by the thick film process, but the surface of the anode also has a problem of high surface roughness.

그러나, 본 발명의 실시예 1에서는 상기 양극(120)이 성장기판(100)으로부터 분리하여 상기 지지기판(140)에 전사되어 상기 지지기판(140)과 결합하는 형태로 형성된 구조의 양극 구조체(190)를 제공함으로써, 표면 거칠기가 발생된 양극 부분(양극의 제1표면)은 상기 지지기판과 결합하게 되고, 상기 양극 상에 형성되는 고체 전해질은 상기 양극의 제1표면과 대향되는 양극 부분, 즉, 상기 성장기판으로부터 분리되면서 노출된 양극 부분(양극의 제2표면)에 형성하게 되므로, 결과적으로, 상기 고체 전해질은 표면 거칠기가 없는 평탄화가 이루어진 양극 상에 형성할 수 있게 된다.
However, in the first embodiment of the present invention, the positive electrode structure 120 of the structure separated from the growth substrate 100 and transferred to the support substrate 140 to be coupled with the support substrate 140 (The first surface of the anode) on which the surface roughness has been generated is brought into engagement with the supporting substrate, and the solid electrolyte formed on the anode has an anode portion opposite to the first surface of the anode, that is, (The second surface of the anode) while being separated from the growth substrate. As a result, the solid electrolyte can be formed on the planarized anode without surface roughness.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of manufacturing the positive electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 성장기판(100) 상에 리튬 전이금속 산화물로 이루어진 양극(120)을 형성한다(도 3의 (a) 참조). 상기 양극(120)은 후막 공정으로 형성하게 되며 그 두께는 5∼100㎛의 두께를 갖도록 한다. 상기 양극(120)은 후막 공정에 의해 형성됨에 따라 그 두께는 두껍지만 표면에 높은 표면 거칠기가 형성하게 된다. Referring to FIG. 3, an anode 120 made of a lithium-transition metal oxide is formed on a growth substrate 100 (see FIG. 3 (a)). The anode 120 is formed by a thick film process and has a thickness of 5 to 100 mu m. As the anode 120 is formed by a thick film process, its thickness is thick, but a high surface roughness is formed on the surface.

상기 양극(120) 형성 방법은, 먼저, 파우더 형태의 LiCoO2, LiNiO2, LiNiO2 및 이들의 화합물 중에서 선택된 어느 하나의 재료와 유기 용매가 혼합된 슬러리(slurry)의 양극 재료를 마련한다. 그런 다음, 상기 양극 재료에 대해 200℃의 온도에서 후 열처리를 진행하여 상기 유기 용매를 제거한 후, 상기 양극 물질의 특성을 증가시키기 위하여 급속 열처리(RTA:Rapid thermal annealing)에 의한 열처리를 진행한다. 상기 열처리는 약 700℃ 온도에서 1∼10분 동안 진행하도록 한다.
The anode 120 is formed by first preparing a cathode material of a slurry in which an organic solvent and a material selected from the group consisting of powdered LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNiO 2, and a compound thereof are mixed with an organic solvent. Then, the cathode material is subjected to a post-heat treatment at a temperature of 200 ° C to remove the organic solvent, followed by heat treatment by rapid thermal annealing (RTA) to increase the characteristics of the cathode material. The heat treatment is conducted at a temperature of about 700 캜 for 1 to 10 minutes.

이어서, 상기 양극(120) 상에 지기기판(140)을 형성한다(도 3의 (b) 참조). 상기 지지기판(140)은 액상에서 고상으로 변형이 가능한 고분자 계열의 기판을 사용하고, 바람직하게, (Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 기판을 사용하도록 하며, 더 바람직하게는, 유연성이 있는 고분자 기판 중에서 PDMS(Polydimethylsiloxane) 기판을 사용하도록 한다.Next, a holding substrate 140 is formed on the anode 120 (see FIG. 3 (b)). The support substrate 140 may be made of a polymer substrate that is deformable from a liquid phase to a solid phase and may be formed of a material such as polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyphenylsulfide And PEX (cross-linked polyethylene), and more preferably, a PDMS (polydimethylsiloxane) substrate is used as a flexible polymer substrate.

상기 지지기판(140) 형성 방법은, 상기 양극(120)의 표면(표면 거칠기가 형성된 표면)을 따라 지지기판용 액상 물질을 도포한 후, 상기 지지기판용 액상 물질을 고화시키는 방법으로 진행된다. 상기 지지기판(140)은 액상에서 고상으로 변형이 가능한 기판을 사용함으로써, 표면 거칠기가 형성된 양극의 표면 상에 안정적으로 결합되고, 그 대향되는 표면이 평탄한 지지기판을 제공하는 것이 가능하게 된다. The supporting substrate 140 is formed by applying a liquid material for a supporting substrate along the surface of the anode 120 (surface roughness is formed), and then solidifying the liquid material for the supporting substrate. The support substrate 140 can be stably bonded to the surface of the anode on which the surface roughness is formed by using a liquid phase to solid phase deformable substrate, and it is possible to provide a supporting substrate having a flat surface facing the surface.

한편, 도 3의 (d)에서와 같이, 상기 양극(120) 상에 지지기판(140)을 형성하기 전에 상기 양극(120)의 표면 상에 전류 집전체(122)를 더 형성할 수 있다. 이러한 전류 집전체(122)는 양극을 외부 회로와 연결해 주기 위한 금속 전도체를 의미하고, 그 형성 위치는 양극에 접속 가능하면 어디든지 무방하다. 따라서, 기본적으로 갖춰야 할 것은 높은 전기 전도성을 갖고 있어야 하고, 후속의 전지 구성 요소의 열적, 화학적 안정성을 가져야 하며, 일반적으로 Au, Pt, Cu, Ni 등을 사용할 수 있다.
3 (d), a current collector 122 may be further formed on the surface of the anode 120 before the support substrate 140 is formed on the anode 120. As shown in FIG. The current collector 122 is a metallic conductor for connecting the anode to an external circuit, and the current collector 122 may be formed anywhere as long as it can be connected to the anode. Therefore, basically, it is necessary to have a high electric conductivity and have thermal and chemical stability of a subsequent battery component, and generally Au, Pt, Cu, Ni, etc. can be used.

다음으로, 상기 양극(120)과 지지기판(140)이 적층으로 형성된 초기의 성장기판을 상기 양극(120)으로부터 분리하여, 이로써, 상기 양극(120)과 지지기판(140)으로 구성된 양극 구조체(190)를 제조한다(도 3의 (c) 참조). 여기서, 상기 성장기판의 분리는 상기 성장기판에 대해 에칭, 연마, CMP(Chemical mechanical polishing) 공정 중에서 선택된 어느 하나의 공정을 수행하여 성장기판이 제거되도록 한다. Next, an initial growth substrate in which the anode 120 and the support substrate 140 are laminated is separated from the anode 120, thereby forming an anode structure 120 composed of the anode 120 and the support substrate 140 190) (see Fig. 3 (c)). Here, the growth substrate may be separated by performing any one of the steps of etching, polishing, and chemical mechanical polishing (CMP) on the growth substrate to remove the growth substrate.

여기서, 상기 성장기판이 분리되면서 노출되는 양극의 표면(양극의 제2표면)은 후속의 전지 제조 공정시 고체 전해질이 형성되는 부분이 된다. 후속에서 상기 고체 전해질은 양극의 평탄한 표면 상에 형성하게 되므로, 상기 고체 전해질 또한 균일한 박막의 형태로 형성할 수 있게 된다.Here, the surface of the anode (the second surface of the anode) exposed while the growth substrate is separated becomes a portion where the solid electrolyte is formed in the subsequent battery manufacturing process. Subsequently, the solid electrolyte is formed on the flat surface of the anode, so that the solid electrolyte can be formed in the form of a uniform thin film.

그리고, 상기 성장기판이 분리되면서 상기 양극에 결합된 지지기판은 최종적으로 전지의 기판으로서 역할을 수행하게 되며, 상기 지지기판의 형성으로 인해 고온의 열처리시 기판의 변형을 야기하지 않으면서 구부러짐이 가능한 지지기판으로 확보할 수 있게 된다. The supporting substrate bonded to the anode while the growth substrate is separated functions as a substrate of the battery. The support substrate may be bent at a high temperature without causing deformation of the substrate during heat treatment. It can be ensured as a substrate.

따라서, 상기의 지지기판을 통하여 고온 공정이 불가능한 고분자 형태의 플렉서블(flexible)한 기판의 사용이나 소자 내의 on-chip화 문제점을 해결할 수 있고, 상기 양극의 열처리에 따른 기판의 변형 및 전지의 성능이 열화되는 문제점을 방지할 수 있게 된다.
Therefore, it is possible to solve the problem of using a polymer-type flexible substrate which can not be processed at high temperature through the above-described support substrate, and to solve the problem of on-chip formation in the device, and the deformation of the substrate and the performance The problem of deterioration can be prevented.

한편, 본 발명의 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 상기 성장기판의 분리는 상기 성장기판에 대해 에칭, 연마, CMP(Chemical mechanical polishing) 공정 중에서 선택된 어느 하나의 공정을 수행하여 성장기판을 제거하는 방법에 대해 설명하였지만, 도 3의 (e)에서와 같이, 상기 성장기판(100)과 양극(120) 사이에 희생층(110)을 형성하고, 상기 성장기판의 분리는 후속의 희생층을 제거하는 공정시 상기 희생층을 제거하여 상기 성장기판을 분리하는 방법으로 진행할 수 있다. 상기 희생층을 제거하는 공정은 에칭, 레이저 리프트 오프(laser lift off), 자기-리프팅(magetic-lifting), 초음파, 열적인 제거, 기계적인 가공, 접착테이프 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 사용하도록 한다.
Meanwhile, as described in the first embodiment of the present invention, the separation of the growth substrate is performed by performing any one of the steps of etching, polishing, and chemical mechanical polishing (CMP) on the growth substrate to remove the growth substrate A sacrificial layer 110 is formed between the growth substrate 100 and the anode 120 and the separation of the growth substrate is performed by removing a subsequent sacrificial layer The sacrificial layer may be removed to separate the growth substrate. The step of removing the sacrificial layer may use any one of etching, laser lift off, magetic-lifting, ultrasonic, thermal removal, mechanical working, and adhesive tape .

(실시예 2)(Example 2)

도 4은 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체(290)는 상기 양극(220) 제1표면 상에 접착제층(230)이 형성되고, 상기 접착제층(230)을 매개로 상기 양극에 고상의 지지기판(240)이 결합된 구조로 형성되며, 상기 양극(220)은 성장기판에서 성장된 후, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판으로부터 분리되어 상기 고상의 지지기판에 전사되는 형태로 형성된다. 4 is a view for explaining an anode structure according to a second embodiment of the present invention. In the anode structure 290 according to the second embodiment of the present invention, an adhesive layer 230 is formed on the first surface of the anode 220 And a solid support substrate 240 is coupled to the anode via the adhesive layer 230. The anode 220 is grown on a growth substrate and then is bonded to the first surface of the anode And is separated from the growth substrate adhered to the opposing second surface and transferred to the solid support substrate.

상기 양극(220)은 전지의 용량 증가를 위하여 후막 공정에 의해 두꺼운 두께로 형성하게 되며, 그 두께는 5∼100㎛ 인 것이 바람직하다. In order to increase the capacity of the battery, the anode 220 is formed to have a thick thickness by a thick film process, and the thickness thereof is preferably 5 to 100 占 퐉.

상기 접착체층(230)은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된다. The adhesive layer 230 may be formed of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al- Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Cu-Si, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd- Cu-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au- Cu 2 O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-Ni.

상기 고상의 지지기판(240)은 구부러짐이 가능한 유연성의 기판으로 형성되며, 바람직하게, 세라믹 기판 등의 절연성 필름, 금속 foil 등의 전도성 필름, 고분자 필름 중에서 선택되는 어느 하나의 기판으로 형성된다. The solid support substrate 240 is formed of a flexible substrate capable of bending, and is preferably formed of any one of an insulating film such as a ceramic substrate, a conductive film such as a metal foil, and a polymer film.

여기서, 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체의 중요한 특징은, 후막 공정으로 형성된 양극(220) 표면 상에 접착제층(230)이 형성되고, 상기 접착제층(230)을 매개로 상기 양극(220)에 고상의 지지기판(240)이 결합된 구조의 양극 구조체(290)를 형성하는 것이다.An important feature of the anode structure according to the second embodiment of the present invention is that the adhesive layer 230 is formed on the surface of the anode 220 formed by the thick film process and the anode 220 The anode structure body 290 has a structure in which a solid support substrate 240 is coupled.

이처럼, 본 발명의 실시예 2에서는 후막 공정에 의해 표면 거칠기가 발생된 양극 표면에 결합 특성이 우수한 접착제층이 형성되고, 상기 접착제층을 매개로 상기 양극과 상기 세라믹 기판과 같은 고상의 지지기판이 결합되며, 상기 양극이 성장된 초기의 성장기판은 상기 양극으로부터 분리된 구조의 양극 구조체를 형성함으로써, 상기 양극의 표면 거칠기로 인하여 발생하는 문제점, 즉, 상기 양극이 전 고상 박·후막 전지에 적용되는 경우 상기 양극 상에 형성되는 고체 전해질과의 접촉 특성이 저하되어 전지의 셀 특성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.As described above, in the second embodiment of the present invention, an adhesive layer having excellent bonding properties is formed on the surface of the anode where surface roughness is generated by the thick film process, and a solid support substrate such as the anode and the ceramic substrate And the initial growth substrate on which the anode is grown has a structure that is separated from the anode so that the problem is caused by the surface roughness of the anode, that is, when the anode is applied to the front solid- The contact property with the solid electrolyte formed on the anode is lowered and the cell characteristics of the battery are lowered.

한편, 본 발명에 따른 양극 구조체는 상기 양극과 접속하는 전류 집전체(current collector)가 형성된 구조를 가질 수 있다.
Meanwhile, the anode structure according to the present invention may have a structure in which a current collector connected to the anode is formed.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of manufacturing an anode structure according to Embodiment 2 of the present invention.

도 5를 참조하면, 성장기판 상에 리튬 전이금속 산화물로 이루어진 양극을 형성한다(도 5의 (a) 참조). 상기 양극은 후막 공정으로 형성하게 되며 그 두께는 5∼100㎛의 두께를 갖도록 한다. 상기 양극은 후막 공정에 의해 형성됨에 따라 그 두께는 두껍지만 표면에 높은 표면 거칠기가 형성하게 된다. Referring to FIG. 5, a positive electrode made of a lithium-transition metal oxide is formed on a growth substrate (see FIG. 5A). The anode is formed by a thick film process and has a thickness of 5 to 100 mu m. As the anode is formed by a thick film process, its thickness is thick, but a high surface roughness is formed on the surface.

상기 양극 형성 방법은, 먼저, 파우더 형태의 LiCoO2, LiNiO2, LiNiO2 및 이들의 화합물 중에서 선택된 어느 하나의 재료와 유기 용매가 혼합된 슬러리(slurry)의 양극 재료를 마련한다. 그런 다음, 상기 양극 재료에 대해 200℃의 온도에서 후 열처리를 진행하여 상기 유기 용매를 제거한 후, 상기 양극 물질의 특성을 증가시키기 위하여 급속 열처리(RTA:Rapid thermal annealing)에 의한 열처리를 진행한다. 상기 열처리는 약 700℃ 온도에서 1∼10분 동안 진행하도록 한다.
The positive electrode forming method, first, a powder form of LiCoO 2, LiNiO 2, LiNiO 2 And a compound of any of these compounds and an organic solvent is prepared. Then, the cathode material is subjected to a post-heat treatment at a temperature of 200 ° C to remove the organic solvent, followed by heat treatment by rapid thermal annealing (RTA) to increase the characteristics of the cathode material. The heat treatment is conducted at a temperature of about 700 캜 for 1 to 10 minutes.

이어서, 상기 양극 상에 접착체층을 형성한 후, 상기 접착체층 상에 고상의 지기기판을 형성한다(도 5의 (b) 참조). 상기 접착체층은 상기 양극의 표면을 따라 형성하게 되어 상기 양극과의 접촉 특성이 좋으며, 상기 접착체의 상단표면 부분은 평탄화를 이루고 있어서 고상의 지지기판 증착을 용이하게 하도록 한다. Subsequently, an adhesive layer is formed on the positive electrode, and then a solid phase holding substrate is formed on the adhesive layer (see FIG. 5 (b)). The adhesive layer is formed along the surface of the anode so that the contact property with the anode is good and the upper surface portion of the adhesive is planarized to facilitate the deposition of the solid support substrate.

상기 접착체층은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재료로 형성한다. The adhesive layer may be at least one selected from the group consisting of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al- Cu-Si, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu , Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu 2 O , Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-Ni.

상기 고상의 지지기판은 구부러짐이 가능한 유연성의 기판으로 형성하며, 바람직하게, 세라믹 기판 등의 절연성 필름, 금속 foil 등의 전도성 필름, 고분자 필름 중에서 선택되는 어느 하나의 기판으로 형성한다. The solid support substrate is formed of a flexible substrate capable of bending, and is preferably formed of any one of an insulating film such as a ceramic substrate, a conductive film such as metal foil, and a polymer film.

한편, 도 5의 (d)에서와 같이, 상기 양극 상에 전류 집전체를 더 형성할 수 있다. 이러한 전류 집전체는 양극을 외부 회로와 연결해 주기 위한 금속 전도체를 의미한다. 따라서, 기본적으로 갖춰야 할 것은 높은 전기 전도성을 갖고 있어야 하며, 후속의 전지 구성 요소의 열적, 화학적 안정성을 가져야 하며, 일반적으로 Au, Pt, Cu, Ni 등을 사용할 수 있다.
On the other hand, as shown in Fig. 5 (d), a current collector may be further formed on the anode. This current collector means a metal conductor for connecting the anode to an external circuit. Therefore, basically, it is necessary to have a high electric conductivity and have thermal and chemical stability of a subsequent battery component, and generally Au, Pt, Cu, Ni, etc. can be used.

다음으로, 상기 양극과 접착체층 및 고상의 지지기판이 적층으로 형성된 초기의 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하여, 이로써, 상기 양극과 접착체층 및 고상의 지지기판으로 구성된 양극 구조체를 제조한다(도 5의 (c) 참조). 여기서, 상기 성장기판의 분리는 상기 성장기판에 대해 에칭, 연마, CMP(Chemical mechanical polishing) 공정에서 선택된 어느 하나의 공정을 수행하여 성장기판이 제거되도록 한다. Next, an initial growth substrate in which the positive electrode, the adhesive layer and the solid support substrate are laminated is separated from the positive electrode, thereby manufacturing a positive electrode structure composed of the positive electrode, the adhesive layer and the solid support substrate (C)). Here, the growth substrate may be separated by performing any one of the steps of etching, polishing, and chemical mechanical polishing (CMP) on the growth substrate to remove the growth substrate.

여기서, 상기 성장기판이 분리되면서 노출되는 양극의 표면(양극의 제2표면)은 후속의 전지 제조 공정시 고체 전해질이 형성되는 부분이 된다. 후속에서 상기 고체 전해질은 양극의 평탄한 표면에 형성하게 되므로, 상기 고체 전해질 또한 균일한 박막의 형태로 형성할 수 있게 된다.Here, the surface of the anode (the second surface of the anode) exposed while the growth substrate is separated becomes a portion where the solid electrolyte is formed in the subsequent battery manufacturing process. Subsequently, the solid electrolyte is formed on the flat surface of the anode, so that the solid electrolyte can be formed in the form of a uniform thin film.

한편, 본 발명의 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 상기 성장기판의 분리는 상기 성장기판에 대해 에칭, 연마, CMP(Chemical mechanical polishing) 공정 중에서 선택된 어느 하나의 공정을 수행하여 성장기판을 제거하는 방법에 대해 설명하였지만, 도 5의 (e)에서와 같이 상기 성장기판과 양극 사이에 희생층을 형성하고, 상기 성장기판의 분리는 후속의 희생층을 제거하는 공정시 상기 성장기판을 분리하는 방법으로 진행할 수 있다. 상기 희생층을 제거하는 공정은 실시예 1에 서술된 동일한 공정으로 수행할 수 있다.
Meanwhile, as described in the second embodiment of the present invention, the separation of the growth substrate may be performed by performing any one of the steps of etching, polishing, and chemical mechanical polishing (CMP) on the growth substrate to remove the growth substrate A sacrificial layer is formed between the growth substrate and the anode as shown in FIG. 5 (e), and the growth substrate is separated by a method of separating the growth substrate in the step of removing the subsequent sacrificial layer You can proceed. The step of removing the sacrificial layer may be carried out by the same process as described in the first embodiment.

양극 구조체를 이용한 전 고상Whole body using anode structure 박·foil· 후막Thick film 전지 및 그 제조 방법 Battery and manufacturing method thereof

(실시예 3)(Example 3)

본 발명의 실시예 3에서는 본 발명의 실시예 1에서 전술한 양극 구조체를 포함하는 전 고상 박·후막 전지에 대해 설명하도록 한다. In Embodiment 3 of the present invention, the entire solid-state thin film / thick film battery including the anode structure described in Embodiment 1 of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 전 고상 박·후막 전지는 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판이 양극에 결합된 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질이 형성되고, 상기 고체 전해질 상에 음극이 형성된 구조를 갖는다(도 6의 (a) 참조). 도 6의 (b)는 상기 양극의 표면에 전류 집전체가 형성된 전 고상 박·후막 전지이다. 6 is a view for explaining a front solid-state thin-film battery and a method of manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention, in which the solid-state thin plate / thick-film battery has a support substrate, A solid electrolyte is formed on the anode of the anode structure bonded to the cathode, and a cathode is formed on the solid electrolyte (see Fig. 6 (a)). 6 (b) is a front solid-state thin-film battery in which a current collector is formed on the surface of the anode.

여기서, 상기 양극 구조체는 본 발명의 실시예 1에 서술된 양극 구조체, 즉, 상기 양극의 제1표면에 지지기판이 결합되고, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판이 분리된 형태의 양극 구조체를 사용하였다. Here, the positive electrode structure is a positive electrode structure described in Embodiment 1 of the present invention, that is, the positive electrode structure bonded to the first surface of the positive electrode and the positive electrode structure attached to the second surface opposite to the first surface of the positive electrode, The anode structure in which the substrate was separated was used.

상기 고체 전해질은 상기 양극과 음극 사이에 위치함으로써 계면저항이 낮아야 하며, 그 물질로는 LiPON 또는 폴리머 계열의 재료를 사용할 수 있다. The solid electrolyte should be positioned between the anode and the cathode to have a low interfacial resistance, and LiPON or a polymer material may be used as the solid electrolyte.

상기 음극은 낮은 밀도를 가지고 있어 가볍고 또한 매우 낮은 표준 환원 전위와 고 에너지 밀도를 갖는 Li-메탈을 사용할 수 있고, 또는, Si, Sn, Li4Ti5O12, SnSiO3, SnO22, TiO2, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, CaO, MgO, CuO, ZnO, In2O3, NiO, MoO3 및 WO3 중에서 어느 하나의 재료를 사용할 수 있다. The cathode may be made of Li-metal having a low density and being light and having a very low standard reduction potential and a high energy density, or may be made of Si, Sn, Li 4 Ti 5 O 12 , SnSiO 3 , SnO 2 2 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CoO, Co 3 O 4 , CaO, MgO, CuO, ZnO, In 2 O 3 , NiO, MoO 3 and WO 3 can be used.

여기서, 본 발명의 실시예 3에 따른 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지의 중요한 특징은, 상기 액상에서 고상으로 변형되며 유연성을 갖는 지지기판과 양극이 결합된 구조의 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지를 제공하는 것이다. Here, an important feature of the former solid-state thin film / thick-film battery to which the anode structure according to the third embodiment of the present invention is applied is that the anode structure having the flexible anode- Thick / thick film battery.

이처럼, 본 발명은 표면 거칠기가 발생된 양극에 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판이 결합된 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질이 형성되되, 상기 성장기판으로부터 분리되면서 노출된 양극(양극의 제2표면) 상에 고체 전해질이 형성된 구조의 전 고상 박·후막 전지를 제공함으로써, 후막 공정으로 형성된 양극과 고체 전해질 간의 접촉 특성을 개선시킬 수 있게 되어 전지의 셀 성능 특성 또한 높일 수 있게 된다.
As described above, according to the present invention, a solid electrolyte is formed on a positive electrode of a positive electrode structure having a supporting substrate, which is deformed from a liquid phase to a solid phase, on a positive electrode on which surface roughness is generated, The present invention can improve the contact characteristics between the positive electrode and the solid electrolyte formed by the thick film process, thereby improving the cell performance characteristics of the battery.

본 발명의 실시예 3에 따른 상기 양극 구조체를 적용한 박·후막 전지 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a thin foil battery using the anode structure according to the third embodiment of the present invention will now be described.

먼저, 액상에서 고상으로 변형되며 유연성을 갖는 지지기판(140)에 양극(120)이 결합된 구조의 양극 구조체(190)를 마련한다(도 6의 (a) 참조). 이어서, 상기 양극 구조체의 양극 표면 상에 고체 전해질(191)을 형성한 후, 상기 고체 전해질(191) 상에 음극(192)을 형성한다(도 6의 (b) 참조). First, a positive electrode structure 190 having a structure in which a positive electrode 120 is coupled to a support substrate 140 which is deformed from a liquid phase to a solid phase and has flexibility is provided (see FIG. 6A). Subsequently, a solid electrolyte 191 is formed on the surface of the anode of the anode structure, and a cathode 192 is formed on the solid electrolyte 191 (see FIG. 6B).

여기서, 상기 고체 전해질(191)은 상기 양극과 음극 사이에 위치함으로써 계면저항이 낮아야 하며, 그 물질로는 LiPON 또는 폴리머 계열의 재료를 사용하도록 하고, 상기 음극은 낮은 밀도를 가지고 있어 가볍고 또한 매우 낮은 표준 환원 전위와 고 에너지 밀도를 갖는 Li-메탈, Si, Sn, Li4Ti5O12, SnSiO3, SnO22, TiO2, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, CaO, MgO, CuO, ZnO, In2O3, NiO, MoO3 및 WO3 중에서 어느 하나의 재료를 사용하도록 한다. Here, the solid electrolyte 191 is positioned between the positive electrode and the negative electrode to have a low interfacial resistance, and a LiPON or polymer material is used as the material of the solid electrolyte 191. The negative electrode has a low density, standard reduction potential and a high Li- metal, Si, Sn, Li having an energy density of 4 Ti 5 O 12, SnSiO 3 , SnO2 2, TiO 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, Any one of CaO, MgO, CuO, ZnO, In 2 O 3 , NiO, MoO 3 and WO 3 is used.

그리고, 상기 양극 구조체(190)는 본 발명의 실시예 1에 서술된 양극 구조체의 제조 방법과 동일한 방법으로 제조하였다.
The anode structure 190 was fabricated in the same manner as the anode structure fabricated in Example 1 of the present invention.

(실시예 4)(Example 4)

본 발명의 실시예 4에서는 본 발명의 실시예 2에서 전술한 양극 구조체를 포함하는 전 고상 박·후막 전지에 대해 설명하도록 한다. In the fourth embodiment of the present invention, the front solid-state thin-film battery including the above-described anode structure in the second embodiment of the present invention will be described.

도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 전 고상 박·후막 전지는 접착제층을 매개로 상기 양극에 고상의 지지기판이 결합된 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질(291)이 형성되며, 상기 고체 전해질(291) 상에 음극(292)이 형성된 구조를 갖는다(도 7의 (a) 참조). 도 7의 (b)는 상기 양극의 표면에 전류 집전체가 형성된 전 고상 박·후막 전지이다.7 is a view for explaining a front solid-state thin-film battery and a method of manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention, in which the front solid-state thin-film battery has a solid- A solid electrolyte 291 is formed on a positive electrode of a positive electrode structure having a supporting substrate bonded thereto and a negative electrode 292 is formed on the solid electrolyte 291 (see FIG. 7A). 7 (b) is a front solid-state thin-film battery in which a current collector is formed on the surface of the anode.

여기서, 상기 양극 구조체(290)는 본 발명의 실시예 2에 서술된 상기 양극의 제1표면 상에 접착제층(230)이 형성되고, 상기 접착제층(230)을 매개로 상기 양극(220)에 고상의 지지기판(240)이 결합되고, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판이 분리된 형태의 양극 구조체(290)를 사용하였다.Here, the anode structure 290 has an adhesive layer 230 formed on the first surface of the anode described in Embodiment 2 of the present invention, and is bonded to the anode 220 through the adhesive layer 230 An anode structure 290 in which the solid support substrate 240 was bonded and the growth substrate attached to the second surface opposite to the first surface of the anode was used.

상기 고체 전해질(291)은 상기 양극과 음극 사이에 위치함으로써 계면저항이 낮아야 하며, 그 물질로는 LiPON 또는 폴리머 계열의 재료를 사용할 수 있다. The solid electrolyte 291 is positioned between the anode and the cathode, so that the interface resistance of the solid electrolyte 291 should be low. The material of the solid electrolyte 291 may be LiPON or a polymer material.

상기 음극(292)은 낮은 밀도를 가지고 있어 가볍고 또한 매우 낮은 표준 환원 전위와 고 에너지 밀도를 갖는 Li-메탈, 또는, Si, Sn, Li4Ti5O12, SnSiO3, SnO22, TiO2, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, CaO, MgO, CuO, ZnO, In2O3, NiO, MoO3 및 WO3 중에서 어느 하나의 재료를 사용할 수 있다. The cathode 292 is made of Li-metal or Si, Sn, Li 4 Ti 5 O 12 , SnSiO 3 , SnO 2 2 , TiO 2 , SnO 2 , or the like, which has a low density and is light and has a very low standard reduction potential and a high energy density. Any one of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CoO, Co 3 O 4 , CaO, MgO, CuO, ZnO, In 2 O 3 , NiO, MoO 3 and WO 3 can be used.

여기서, 본 발명의 실시예 4에 따른 양극 구조체를 적용한 전 고상 박·후막 전지의 중요한 특징은, 표면 거칠기가 발생된 양극에 접착제층이 형성되고, 상기 접착제층 상에 고상의 지지기판이 형성된 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질이 형성되되, 상기 성장기판으로부터 분리되면서 노출된 양극(양극의 제2표면) 상에 고체 전해질이 형성된 구조의 전 고상 박·후막 전지를 제공함으로써, 후막 공정으로 형성된 양극과 고체 전해질 간의 접촉 특성을 개선시킬 수 있게 되어 전지의 셀 성능 특성 또한 높일 수 있게 된다.
An important feature of the former solid-state thin film / thick-film battery to which the anode structure according to the fourth embodiment of the present invention is applied is that an adhesive layer is formed on the anode where the surface roughness is generated, A solid electrolyte is formed on the anode of the structure, and a solid electrolyte is formed on the exposed anode (the second surface of the anode) while being separated from the growth substrate. Thus, And the solid electrolyte, thereby improving the cell performance characteristics of the battery.

본 발명의 실시예 4에 따른 상기 양극 구조체를 적용한 박·후막 전지 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a thin foil battery using the anode structure according to the fourth embodiment of the present invention will now be described.

먼저, 양극의 표면에 접착제층이 형성되고, 상기 접착체층을 매개로 상기 양극과 고상의 지지기판이 결합된 구조의 양극 구조체(290)를 마련한다(도 7의 (a) 참조). 이어서, 상기 양극 구조체(290)의 양극 표면(평탄화가 이루어진 부분) 상에 고체 전해질(291)을 형성한 후, 상기 고체 전해질(291) 상에 음극(292)을 형성한다(도 7의 (b) 참조). 여기서, 상기 고체 전해질은 상기 양극과 음극 사이에 위치함으로써 계면저항이 낮아야 하며, 그 물질로는 LiPON 또는 폴리머 계열의 재료를 사용하도록 하고, 상기 음극은 낮은 밀도를 가지고 있어 가볍고 또한 매우 낮은 표준 환원 전위와 고 에너지 밀도를 갖는 Li-메탈, Si, Sn, Li4Ti5O12, SnSiO3, SnO22, TiO2, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, CaO, MgO, CuO, ZnO, In2O3, NiO, MoO3 및 WO3 중에서 어느 하나의 재료를 사용하도록 한다. First, an adhesive layer is formed on the surface of the anode, and an anode structure 290 having a structure in which the anode and the solid support substrate are coupled via the adhesive layer is provided (see Fig. 7A). Subsequently, a solid electrolyte 291 is formed on the anode surface (planarized portion) of the anode structure 290, and a cathode 292 is formed on the solid electrolyte 291 ) Reference). Here, the solid electrolyte should be positioned between the anode and the cathode so that the interface resistance should be low. The material of the solid electrolyte is LiPON or a polymer based material. The cathode has a low density and is light and has a very low standard reduction potential and a high Li- metal, having an energy density of Si, Sn, Li 4 Ti 5 O 12, SnSiO 3, SnO2 2, TiO 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, CaO, MgO , CuO, ZnO, In 2 O 3 , NiO, MoO 3, and WO 3 .

그리고, 상기 양극 구조체는 본 발명의 실시예 2에 서술된 양극 구조체의 제조 방법과 동일한 방법으로 제조하였다.
The positive electrode structure was prepared in the same manner as the positive electrode structure manufacturing method described in Example 2 of the present invention.

전술한 바와 같이, 본 발명은 액상에서 고상으로 변형되는 지지기판에 양극이 결합된 구조의 양극 구조체 또는 접착체층을 매개로 양극과 고상의 지지기판이 결합된 구조의 양극 구조체를 적용하는 전 고상 박·후막 전지에 있어서 전지의 용량을 증가시키기 위한 기술로 후막 공정으로 양극을 형성하는 기술을 적용하는 경우에, 상기 양극의 표면 거칠기 현상에 의해 발생하였던 고체 전해질의 불균일한 증착 및 그에 따른 양극과의 접촉 특성 저하 문제를 해결할 수 있게 된다. As described above, the present invention provides a positive electrode structure in which a positive electrode is bonded to a support substrate which is deformed from a liquid phase to a solid phase, or a positive electrode structure in which a positive electrode structure having a structure in which an anode and a solid- In the case of applying a technique of forming a positive electrode by a thick film process to increase the capacity of a battery in a thick-film battery, uneven deposition of the solid electrolyte caused by the surface roughness phenomenon of the positive electrode, It is possible to solve the problem of lowering the contact property.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. The scope of which is set forth in the appended claims.

100,200: 기판 110,210: 희생층
120,220: 양극
122,222: 전류 집전체 130,230: 접착제층
140: 지지기판 190,290: 양극 구조체
191,291: 고체 전해질 192,292: 음극100, 200: substrate 110, 210: sacrificial layer
120,220: anode
122,222 current collector 130,230 adhesive layer
140: support substrate 190, 290: anode structure
191,291: solid electrolyte 192,292: cathode

Claims (21)

리튬 전이금속 산화물로 형성된 양극; 및
상기 양극의 제1표면에 결합된 지지기판;을 포함하며,
상기 양극은 성장기판에서 성장된 후, 상기 양극의 제1표면과 대향되는 제2표면에 부착된 상기 성장기판으로부터 분리되어 상기 지지기판에 전사되는 것을 특징으로 하는 양극 구조체.
A positive electrode formed of a lithium transition metal oxide; And
And a support substrate coupled to the first surface of the anode,
Wherein the anode is grown on a growth substrate and then separated from the growth substrate attached to a second surface facing the first surface of the anode and transferred to the support substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 지지기판은 상기 양극의 제1표면 상에 액상으로 도포된 후 고화되어 형성되는 고분자 기판인 양극 구조체.
The method of claim 1,
Wherein the support substrate is a polymer substrate formed by applying a liquid phase on a first surface of the anode and then solidifying.
제 2 항에 있어서,
상기 지지기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 양극 구조체.
3. The method of claim 2,
Wherein the supporting substrate is made of any one material selected from PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyethylene terephthalate), Polycarbonate (PC), PMMA (polymethyl methacrylate), PPS (polyphenylsulfide) and PEX (Cross-linked polyethylene).
제 1 항에 있어서,
상기 양극의 제1표면 상에 형성된 접착제층을 더 포함하고,
상기 지지기판은 상기 접착체층을 매개로 상기 양극에 결합되는 고상의 지지기판인 양극 구조체.
The method of claim 1,
Further comprising an adhesive layer formed on the first surface of the anode,
Wherein the support substrate is a solid support substrate coupled to the anode via the adhesive layer.
제 4 항에 있어서,
상기 접착제층은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재료로 이루어진 양극 구조체.
5. The method of claim 4,
The adhesive layer may be formed of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al- Cu-Si, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu , Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu 2 O , Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-Ni.
제 1 항에 있어서,
상기 지지기판은 유연성 기판인 양극 구조체.
The method of claim 1,
Wherein the support substrate is a flexible substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 양극과 접속되는 전류 집전체를 더 포함하는 양극 구조체.
The method of claim 1,
And a current collector connected to the anode.
제 1 항 내지 제 7 항의 양극 구조체;
상기 양극 구조체에 포함된 양극의 제2표면 상에 형성된 고체 전해질; 및
상기 고체 전해질 상에 형성된 음극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전 고상 박·후막 전지.
Claims 1 to 7 of the anode structure;
A solid electrolyte formed on the second surface of the anode included in the anode structure; And
And a negative electrode formed on the solid electrolyte.
성장기판 상에 리튬 전이금속 산화물로 이루어진 양극을 형성하는 단계;
상기 양극 상에 지지기판을 형성하는 단계; 및
상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 구조체 제조 방법.
Forming a positive electrode made of a lithium transition metal oxide on a growth substrate;
Forming a support substrate on the anode; And
And separating the growth substrate from the anode.
제 9 항에 있어서,
상기 양극을 형성하는 단계 후,
열처리를 수행하는 단계;를 더 포함하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
After the step of forming the anode,
And performing a heat treatment on the anode structure.
제 9 항에 있어서,
상기 양극을 형성하는 단계 후,
상기 양극 상에 전류 집전체를 형성하는 단계;를 더 포함하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
After the step of forming the anode,
And forming a current collector on the anode.
제 9 항에 있어서,
상기 양극은 5∼100㎛의 두께로 형성하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
Wherein the anode is formed to a thickness of 5 to 100 탆.
제 9 항에 있어서,
상기 지지기판을 형성하는 단계는,
상기 양극의 표면을 따라 지지기판용 액상 물질을 도포하는 단계; 및
상기 지지기판용 액상 물질을 고화시키는 단계;를 포함하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
The forming of the supporting substrate may include:
Applying a liquid material for a support substrate along the surface of the anode; And
And solidifying the liquid material for the support substrate.
제 13 항에 있어서,
상기 지지기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), PET(Polyethylene terephthalate), Polycarbonate(PC), PMMA(polymethyl methacrylate), PPS(polyphenylsulfide) 및 PEX(Cross-linked polyethylene) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 형성하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 13,
The supporting substrate may be formed of any one material selected from among PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (Polyethylene terephthalate), Polycarbonate (PC), PMMA (polymethyl methacrylate), PPS (polyphenylsulfide) Way.
제 9 항에 있어서,
상기 양극을 형성하는 단계 후,
상기 양극의 표면을 따라 접착제층을 형성하는 단계;를 더 포함하며,
상기 지지기판은 상기 접착체층을 매개로 상기 양극에 결합되는 고상의 지지기판인 양극 구조체 제조방법.
The method of claim 9,
After the step of forming the anode,
And forming an adhesive layer along the surface of the anode,
Wherein the support substrate is a solid support substrate coupled to the anode via the adhesive layer.
제 15 항에 있어서,
상기 접착제층은 에폭시계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드계 고분자, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P 및 Pd-Ni 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 물질계로 형성하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 15,
The adhesive layer may be formed of an epoxy polymer, a silicone polymer, an acrylic polymer, a polyimide polymer, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al- Cu-Si, Cu-Sb, Cd-Cu, Au-Sn, Ag-Sn, Au-Sn-Ni, Ag-Sn-Ni, Al-Si-Cu , Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu 2 O , Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P and Pd-Ni.
제 9 항에 있어서,
상기 지지기판은 유연성 기판인 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
Wherein the supporting substrate is a flexible substrate.
제 9 항에 있어서,
상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계는,
상기 성장기판에 대해 에칭, 연마 및 CMP 공정 중에서 선택된 공정을 수행하여 상기 성장기판을 제거하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
Separating the growth substrate from the anode comprises:
Wherein the growth substrate is removed by performing a process selected from the group consisting of etching, polishing, and CMP on the growth substrate.
제 9 항에 있어서,
상기 성장기판과 양극 사이에 희생층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 9,
And forming a sacrificial layer between the growth substrate and the anode.
제 19 항에 있어서,
상기 성장기판을 상기 양극으로부터 분리하는 단계는,
상기 희생층을 제거하여 상기 성장기판을 분리하는 양극 구조체 제조 방법.
The method of claim 19,
Separating the growth substrate from the anode comprises:
And removing the sacrificial layer to separate the growth substrate.
제 9 항 내지 제 20 항의 방법으로 제조된 양극 구조체를 준비하는 단계;
상기 양극 구조체의 양극 상에 고체 전해질을 형성하는 단계; 및
상기 고체 전해질 상에 음극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전 고상 박·후막 전지 제조 방법.
Preparing a cathode structure manufactured by the method of claims 9 to 20;
Forming a solid electrolyte on the anode of the anode structure; And
Forming a negative electrode on the solid electrolyte; All solid-state thin film battery manufacturing method comprising a.
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