KR20150042011A - Preparation method of a film comprising nanowires, the film comprising nanowires and a thin film battery conprsing the same - Google Patents

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Abstract

This invention is about a preparation method of a film comprising nanowires, the film comprising nanowires and a thin film battery comprising the same. It provides a manufacturing method of inclining or spiral nanwire thin film by using sputtering method. Using this, it is possible to control the composition or crystallinity, or fine structure, while phasing the thin film with nano wires without inclining or spiral form on the plate. Thus, it can provide metallic-oxide electrode with wide contact surface and can obtain a large output and high speed charge and discharge, when using the thin film battery.

Description

나노선들을 포함하는 박막전극의 제조방법, 나노선 박막전극 및 이를 포함하는 박막전지{PREPARATION METHOD OF A FILM COMPRISING NANOWIRES, THE FILM COMPRISING NANOWIRES AND A THIN FILM BATTERY CONPRSING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a thin film electrode including nanowires, a nanowire thin film electrode, and a thin film battery including the same. BACKGROUND ART [0002]

본 명세서는 나노선들을 포함하는 박막전극의 제조방법, 나노선 박막전극 및 이를 포함하는 박막전지에 관한 내용을 설명한다. 상기 박막전극의 제조방법은 경사각 물리증착법(Glancing Angle Sputter Deposition, GASD)을 이용하여 경사진 형태나 나선형 형태와 같은 미세 구조가 제어된 나노선들이 정렬되어 있는 박막을 기판 상에 손쉽게 성장시킬 수 있는 방법과, 미세조직의 형상이 제어되어 넓은 접촉면적을 가져서 박막전지의 전극 등에 활용되어 고출력, 고속 충방전 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 나노선 박막전극에 관한 것이다.The present specification describes a method of manufacturing a thin film electrode including nanowires, a nanowire thin film electrode, and a thin film battery including the same. The method of manufacturing the thin film electrode can easily grow a thin film on which a nanowire with controlled microstructures such as an inclined shape or a spiral shape is aligned by using Glancing Angle Sputter Deposition (GASD) And a nanowire thin film electrode which has a wide contact area with controlled microstructure and is utilized for electrodes of a thin film battery and can dramatically improve high output and fast charge / discharge characteristics.

최근 반도체 산업의 고도화 및 미세화에 따라, 반도체를 사용하는 초소형 정밀 기계 부품 소자와 같은 미세 소자를 제작하기 위한 마이크로 공정 기술의 발달이 급격하게 진행되고 있다. 그러나 초소형 정밀 기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원에 대한 연구는 아직 부족하며, 초소형 정밀 기계 부품 소자에 사용되기에 적합한 정도의 초소형 전지, 즉, 마이크로 소자와 혼성되어 이용될 수 있는, 고성능, 초소형 및 초경량 전지의 개발이 절실하게 요청되고 있다.BACKGROUND ART [0002] With the advancement and refinement of the semiconductor industry in recent years, the development of microprocessing technology for the production of micro devices such as ultra-small precision mechanical parts devices using semiconductors is progressing rapidly. However, there is still a lack of research on the energy source for driving small-sized precision mechanical parts, and there is a need for a high-performance, ultra-small, And development of an ultra light cell is urgently required.

이러한 요구를 만족시킬 수 있는 전지로 전고상 박막전지가 제시되고 있다. 이러한 전지는 초소형 전자 및 전기 소자는 물론, 조만간 실현될 스마트 카드, 셀 룰러 폰 및 PCS와 같은 개인용 휴대 통신 장비, 또는 생체 주입형 의료 전자소자 등의 전력 공급원으로 응용될 수 있으며, 긴 수명과 고 에너지 밀도의 초소형 전지를 필요로 하는 마이크로일렉트로닉스(microelectronics), 미세 전자 기계 소자(microelectromechanical system, 'MEMS') 등에도 응용될 수 있을 것으로 생각된다.A solid-state thin film battery is proposed as a battery which can satisfy such a demand. Such a battery can be applied not only to a microelectronic and electric device but also to a power source such as a smart card, a personal mobile communication device such as a celluler phone and a PCS, or a biomedical medical electronic device to be realized in the near future. It may be applied to microelectronics, microelectromechanical system ('MEMS') and the like, which require an energy density compact cell.

박막전지는 전지의 구성요소인 양극/전해질/음극이 박막화된 전지를 일컫는 것이다. 전고상 박막전지는, 소형화가 가능하고, 박막전지 내에 액체를 사용하지 않아 안정성이 크게 향상된 전지이다. 전고상 박막전지는, 안정성을 크게 향상시킨 이차전지로 활용이 가능하다는 장점이 있으나, 치밀한 박막을 사용하기 때문에 전극 물질과 전해질 물질의 접촉 면적이 제한되어 있어서 고출력을 낼 수 없다는 치명적인 단점을 가지고 있다.A thin film battery refers to a cell in which a cathode, an electrolyte, and a cathode, which are components of a battery, are thinned. The entire solid thin film battery is a battery which can be miniaturized and has a greatly improved stability because no liquid is used in the thin film battery. All solid-state thin-film batteries have a merit that they can be used as a secondary battery with greatly improved stability. However, since the contact area between the electrode material and the electrolyte material is limited due to the use of a dense thin film, it has a fatal disadvantage that high output can not be obtained .

이러한 단점은 소재 선정 및 조성 개선만으로는 해결이 어려운 과제로서 전극과 전해질의 접촉면적 및 이온(예, 리튬이온)의 신속한 이동경로를 제공할 수 있는 미세조직의 제어가 반드시 필요하다.These disadvantages are difficult to solve simply by selecting materials and improving the composition, and it is necessary to control the microstructure to provide a contact area between the electrode and the electrolyte and a rapid movement path of ions (for example, lithium ions).

US 8,303,672 B2 (Nov. 6, 2012) Electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery and method for producing the sameUS 8,303,672 B2 (Nov. 6, 2012) Electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery and method for producing same

논문: American Vacuum Society [S0734-2101(97)60003-2], Sculptured thin films and glancing angle deposition: Growth mechanics and applicationPapers: American Vacuum Society [S0734-2101 (97) 60003-2], Sculptured thin films and glancing angle deposition: Growth mechanics and application

본 발명의 목적은, 기판의 표면형상과 무관하게 정렬된 나노선들을 기판상에 성장시키면서, 나노선을 구성하는 재료의 조성과 결정성 그리고 미세조직을 제어할 수 있는 나노선 박막전극의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 이를 이용하여 금속산화물 나노선 박막을 제조하여, 비표면적이 증가된 전극 활물질을 포함하는 박막전지의 전극을 제공하고자 한다. 이러한 박막전지의 전극은, 치밀한 구조의 기존의 전극 활물질과 달리 나노선의 분포가 비교적 균일하고 비표면적이 넓은 전극을 제공하므로, 이를 이용하여 박막전지의 고출력화를 구현하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanowire thin film electrode capable of controlling composition, crystallinity and microstructure of a material constituting a nanowire while growing nanowires aligned on the substrate irrespective of the surface shape of the substrate . Also, an electrode of a thin film battery including an electrode active material having a specific surface area increased by preparing a metal oxide nanowire thin film using the same is provided. Unlike conventional electrode active materials having a dense structure, the electrode of such a thin film battery provides an electrode having a relatively uniform nanowire distribution and a large specific surface area, thereby realizing high output of the thin film battery using the electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 박막전극의 제조방법은 타겟기울기가 70 내지 90도가 되도록 챔버 내에 기판과 타겟을 배치시키는 준비단계; 그리고 스퍼터링법을 이용하여 상기 기판 위에 나노선 박막을 증착 시키는 증착단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nanowire thin film electrode, comprising: preparing a substrate and a target in a chamber such that a target slope is 70 to 90 degrees; And depositing a nano-wire thin film on the substrate using a sputtering method.

상기 타겟은 금속 또는 금속산화물을 포함할 수 있다.The target may comprise a metal or a metal oxide.

상기 증착단계는 상기 챔버 내로 산소를 포함하는 반응성가스를 유입하며 진행될 수 있다.The deposition step may be carried out by introducing a reactive gas containing oxygen into the chamber.

상기 증착단계의 나노선 박막의 증착은 기판이 회전하면서 진행될 수 있다. 상기 기판의 회전 속도는 분당 0 내지 15 도/분일 수 있다.The deposition of the nanowire thin film in the deposition step can proceed while the substrate is rotating. The rotational speed of the substrate may be from 0 to 15 degrees per minute.

상기 나노선은, 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, 및 Sb 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The nanowires, lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4), lithium nickel oxide (LiNiO 2), vanadium pentoxide (V 2 O 5), lithium iron phosphate (LiFePO 4), chromic acid lithium (LiCrO 2), Li [MnNiCo ] O 2, LiVOPO 4, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , tin oxide (SnO 2), Osan upset EO byum (Nb 2 O 5), titanium dioxide (TiO 2) , Si, C, Pb, Al, Sn, and Sb.

상기 나노선 박막은 경사형 또는 나선형의 나노선들이 나란하게 배치되어 정렬된 상태일 수 있다.The nanowire thin film may be in a state in which the nanowires having an inclined or spiral shape are aligned and aligned.

상기 기판은 지지층, 버퍼층, 및 집전층을 순차로 포함하는 것일 수 있고, 이때, 상기 나노선 박막은 상기 집천층 상에 위치할 수 있다.The substrate may include a supporting layer, a buffer layer, and a current collecting layer sequentially, wherein the nanowire thin film may be positioned on the collector layer.

상기 나노선 박막은 BET 법에 의하여 측정한 비표면적이 5 내지 30 m2/g 인 것일 수 있다.The nanowire thin film may have a specific surface area of 5 to 30 m 2 / g as measured by the BET method.

상기 반응성 가스의 유입은 챔버 압력이 5 mTorr인 경우를 기준으로 2 내지 10 sccm 의 유입속도로 진행될 수 있다.The introduction of the reactive gas may proceed at an inflow rate of 2 to 10 sccm based on the case where the chamber pressure is 5 mTorr.

상기 나노선 박막의 두께는 100 내지 2000 nm일 수 있다.The thickness of the nanowire thin film may be 100 to 2000 nm.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 나노선 박막전극은 지지층, 버퍼층 및 집전층을 순차로 포함하는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며 경사형 또는 나선형의 나노선들이 나란하게 배치되어 정렬된 상태로 포함되는 나노선박막을 포함한다.The nanowire thin film electrode according to another embodiment of the present invention includes a substrate including a support layer, a buffer layer, and a current collector layer in sequence, and a plurality of nanowires arranged on the substrate, Included are nano ship membranes.

상기 나노선 박막은 BET 법에 의하여 측정한 비표면적이 5 내지 30 m2/g 인 것일 수 있다.The nanowire thin film may have a specific surface area of 5 to 30 m 2 / g as measured by the BET method.

상기 나노선은 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, 및 Sb 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The nanowire may be made of a material selected from the group consisting of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) LiCrO 2), Li [MnNiCo] O 2, LiVOPO 4, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , tin oxide (SnO 2), Osan upset EO byum (Nb 2 O 5), titanium dioxide (TiO 2), Si, C, Pb, Al, Sn, and Sb.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 박막전지는 양극, 전해질 및 음극을 포함하고, 상기 양극, 상기 음극, 또는 이들 모두는 위에서 설명한 나노선 박막전극일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the thin film battery includes a cathode, an electrolyte, and a cathode, and the anode, the cathode, or both may be the above-described nanowire thin film electrode.

상기 양극에 포함되는 나노선은, 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The nanowire included in the anode may be at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) As shown in FIG.

상기 음극에 포함되는 나노선은, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The nanowires included in the negative electrode are made of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), oxyanated barium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ) And the like.

상기 전해질은 액체전해질 또는 고체전해질일 수 있고, 상기 전해질이 고체전해질인 경우에는 상기 박막전지가 전고상 박막전지일 수 있다.
The electrolyte may be a liquid electrolyte or a solid electrolyte, and when the electrolyte is a solid electrolyte, the thin film battery may be an all solid thin film battery.

본 명세서에서, “타겟기울기”라 함은 “타겟과 기판의 각도”를 의미하는 것으로(도 1의 θ 표시 참조), 이하에서 두 가지 용어를 혼용하여 사용한다. 구체적으로, 상기 타겟기울기는 기판을 연장한 가상의 제1평면과 타겟을 연장한 가상의 제2평면이 만나는 접선에서 상기 제1평면과 제2평면 사이의 각도를 의미한다.In the present specification, the term " target inclination " means " the angle between the target and the substrate " (see the symbol [theta] in Fig. 1). Specifically, the target inclination means an angle between the first plane and the second plane at a tangent line where a virtual first plane extending the substrate meets a virtual second plane extending the target.

본 명세서에서 “나노선 박막”이라 함은 기판상에 복수개의 나노선들이 나란하게 배치되어 있어서, 복수개의 나노선들 사이에 간격이 형성된 상태로 구성되며, 전체적으로 나노선들이 정렬된 형태의 박막을 의미한다.Herein, the term " nanowire thin film " refers to a thin film in which a plurality of nanowires are arranged side by side on a substrate so that a gap is formed between a plurality of nanowires, it means.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명이 일 실시예에 따른 나노선 박막전극의 제조방법은, 기판과 타겟이 일정한 각도를 가지도록 챔버 내에 배치하는 준비단계와, 스퍼터링법을 이용하여 상기 기판 상에 나노선 박막을 증착시키는 증착단계를 포함한다.A method of manufacturing a nanowire thin film electrode according to an embodiment of the present invention includes a preparation step of arranging a substrate and a target in a chamber so as to have a predetermined angle and a deposition step of depositing a nanowire thin film on the substrate using a sputtering method .

상기 기판과 타겟 사이의 각도(타겟기울기)는 70도 내지 90도의 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다. 기판을 연장한 가상의 평면과 타겟을 연장한 가상의 평면이 서로 만나는 접선에서의 가상의 평면들 사이의 각도가 서로 70도 내지 90도가 되도록 하는 위치관계를 갖도록 기판과 평면을 배치하여, 타겟과 기판과의 각도가 90도보다 작은 예각을 이루게 함으로서 타겟 물질이 기판에 도달할 때의 물질전달을 제어하고, 이를 통해 경사각을 이루는 나노선이 증착되는 방식을 사용한다. 상기 타겟기울기가 70도 미만인 경우에는 나노선을 형성되지 않고 치밀한 박막이 제조될 수 있고, 상기 타겟기울기가 90도를 초과하는 경우에는 증착속도가 지극히 낮아 경제적인 박막 생성이 어려워질 수 있다.The angle between the substrate and the target (target slope) is preferably controlled within a range of 70 degrees to 90 degrees. Arranging the substrate and the plane so that the angle between the imaginary planes at the tangent at which the imaginary plane extending the substrate and the imaginary plane extending the target meet is 70 to 90 degrees from each other, By controlling the mass transfer when the target material reaches the substrate by forming an acute angle smaller than 90 degrees with respect to the substrate, a nanowire having an inclined angle is deposited through the deposition. When the target slope is less than 70 degrees, a dense thin film can be formed without forming a nanowire, and when the target slope exceeds 90 degrees, the deposition rate is extremely low, which makes it difficult to produce an economical thin film.

통상적인 스퍼터링 법을 이용한 물리증착에서 타겟과 기판은 서로 평행하게 위치한다. 이러한 경우에는 타겟의 소재가 플라즈마에 의하여 기판에 거의 수직하게 전달되는 방식으로 증착이 이루어지며, 치밀성 박막이라고 불리는, 박막의 표면을 제외한 나머지 부분은 소재로 꽉 채워져 그 내부에 빈틈이 없는 형태를 가지는, 박막이 형성된다. 즉, 통상적인 스퍼터링 법으로 증착된 박막은 그 표면 및 내부가 매우 치밀하다는 특징을 갖는다.In the physical vapor deposition using a conventional sputtering method, the target and the substrate are positioned parallel to each other. In this case, the deposition is performed in such a manner that the material of the target is transferred to the substrate almost perpendicularly by the plasma. The remaining portion except the surface of the thin film called the dense thin film is filled with the material, , A thin film is formed. That is, the thin film deposited by a typical sputtering method has a feature that its surface and interior are very dense.

그러나, 상기 나노선 박막전극의 제조방법에서는 기판과 타겟이 일정한 경사각을 가지도록 배치되어 넓은 비표면적을 가지는 나노선 박막을 형성할 수 있다. 또한, 추가적인 단계의 공정 없이 스퍼터링이라는 단순화된 공정으로 나노선 박막을 제조할 수 있다는 장점도 있다.However, in the method of fabricating the nanowire thin film electrode, the substrate and the target are arranged to have a predetermined inclination angle to form a nanowire thin film having a wide specific surface area. In addition, there is also an advantage that a nanowire thin film can be manufactured by a simplified process such as sputtering without additional step process.

상기 타겟은 제조하고자 하는 나노선 박막의 조성에 따라서 선택적으로 적용될 수 있고, 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟이 적용될 수 있다.The target may be selectively applied according to the composition of the nanowire thin film to be manufactured, and a target made of a metal or a metal oxide may be applied.

상기 증착단계는 비활성 분위기 하에서 또는 비활성 분위기에서 반응성 가스를 유입하며 이루어질 수 있다.The deposition step may be performed by introducing a reactive gas in an inert atmosphere or in an inert atmosphere.

상기 반응성 가스로는 산소 가스가 적용될 수 있고, 이러할 경우에는, 증착 과정에서 금속과 산소가 반응하여 금속 나노선 박막이 아닌 금속산화물 나노선 박막을 제조할 수 있다. 산화물 형태의 나노선 박막을 형성하고자 하는 경우에도, 상기 증착단계에서 챔버 내로 반응성 가스인 산소 가스를 유입시키면서 나노선 박막을 증착 시킬 수 있다.As the reactive gas, oxygen gas may be applied. In this case, metal and oxygen may react with each other during the deposition process to produce a metal oxide nanowire thin film that is not a metal nanowire thin film. Even when an oxide-type nanowire thin film is to be formed, the nanowire thin film can be deposited while introducing oxygen gas as a reactive gas into the chamber in the deposition step.

금속 타겟을 이용하여 금속산화물 나노선 박막을 증착하고자 하는 경우에는, 상기 산소 가스를 반응성 가스로 증착 단계에서 유입하는 것이 필요하다. 또한, 금속산화물 타겟을 이용하여 금속산화물 나노선 박막을 증착하고자 하는 경우에도 반응성 가스인 산소 가스를 챔버 내로 유입하면서 증착 단계를 유입하는 것이 바람직하다. 금속산화물 타겟을 이용하더라도 진공 공정 하에서는 산소의 일부가 유실되는 현상이 발생할 수 있고, 이는 금속산화물 나노선의 특성을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 나노선 박막의 결정상 생성이 원활하지 않게 되거나, 전지의 전극으로 활용할 때에 전극의 성능이 저하될 수 있다.When a metal oxide nanowire thin film is to be deposited using a metal target, it is necessary to introduce the oxygen gas in a deposition step with a reactive gas. Also, in the case where a metal oxide nanowire thin film is to be deposited using a metal oxide target, it is preferable to introduce the oxygen gas as a reactive gas into the chamber while introducing the deposition step. Even if a metal oxide target is used, a phenomenon in which a part of oxygen is lost under a vacuum process may occur, which may deteriorate the properties of metal oxide nanowires. For example, the crystal phase of the nanowire thin film may not be smoothly formed, or the performance of the electrode may deteriorate when the electrode is used as an electrode of a battery.

상기 반응성 가스의 유입량은 필요에 따라서 조절될 수 있으나, 챔버 내의 압력이 5 mTorr인 경우를 기준으로 상기 반응성 가스는 2 내지 10 sccm의 유입속도로 챔버에 유입될 되는 것이 바람직하다. 이때, 보다 결함이 적고 보다 우수한 품질의 나노선 박막이 제조될 수 있다.The inflow of the reactive gas may be adjusted as needed, but it is preferred that the reactive gas is introduced into the chamber at an inflow rate of 2 to 10 sccm based on a pressure of 5 mTorr in the chamber. At this time, a nanowire thin film with less defect and higher quality can be manufactured.

상기 증착단계는 기판이 정지된 상태로 또는 회전하면서 진행될 수 있다.The deposition step may proceed with the substrate still or rotating.

상기 기판이 정지된 상태로 상기 증착단계가 진행되는 경우에는, 경사형 나노선 박막이 제조될 수 있다. 즉, 박막의 내부에 기판과 일정한 경사를 가진 형태의 나노선들이 나란하게 정렬된 형태의 나노선 박막이 제조되기 때문에, 치밀도가 낮고 더 넓은 비표면적을 가진 나노선 박막을 제조할 수 있다. 이를 박막전지의 전극으로 적용할 경우에, 기존의 치밀성 박막과 비교해 전해질과의 접촉 면적을 넓힐 수 있다는 장점이 있다.When the deposition step is proceeded with the substrate being stationary, an inclined nanowire thin film can be manufactured. That is, since the nanowire thin film in which the substrate and the nanowires having a predetermined inclination are aligned in parallel is manufactured within the thin film, a nanowire thin film having a low density and a wider specific surface area can be manufactured. When this is applied to an electrode of a thin film battery, the contact area with the electrolyte can be widened as compared with the existing dense thin film.

상기 기판이 회전하면서 상기 증착단계가 진행되는 경우에는, 나선형 나노선 박막이 제조될 수 있다. 나노선들이 나선의 형태로 형성되고, 이러한 나선형 나노선들이 나란하게 배열되어 박막이 형성되기 때문에, 상기 나노선 박막은 나선형 나노선들 사이에 빈 공간들이 많고, 따라서 박막의 비표면적이 상당히 넓다. 또한, 나노선 박막 전체적으로 기공(나노선들 사이의 빈 공간)의 분포가 실질적으로 균일하다는 특성도 가진다.In the case where the deposition step is performed while the substrate is rotated, a spiral nanowire thin film can be manufactured. Since the nanowires are formed in the form of helices and these helical nanowires are arranged in parallel to form a thin film, the nanowire thin films have many void spaces between the helical nanowires, and thus the specific surface area of the thin film is considerably wide. Further, the nanowire thin film also has a characteristic that the distribution of pores (void spaces between nanowires) as a whole is substantially uniform.

상기 나선형 나노선 박막을 제조하기 위해서, 상기 증착단계는 타겟기울기를 형성하도록 타겟과 기판을 배치시킨 상태에서 기판을 회전하면서 증착을 진행한다. 상기 기판을 회전하는 속도는 15 도/분 이하일 수 있고, 2 내지 15 도/분일 수 있다. 상기 기판을 회전하는 속도가 15 도/분을 초과하는 경우에는 나노선 박막이 형성되는 것이 아니라 기존의 증착법에 의한 것과 유사하게 치밀한 박막이 형성되거나 치밀하게 수직으로 배열된 나노선들로 이루어진 박막이 형성될 수 있고, 이러할 경우에는 충분하게 넓은 비표면적을 가진 나노선 박막의 형성이 어려울 수 있다. 나선형 나노선 박막을 성장시키기 위해서, 상기 기판을 회전하는 속도는 2 내지 15 도/분로 적용하는 것이 바람직하다.In order to produce the spiral nanowire thin film, the deposition step proceeds with the deposition while rotating the substrate with the target and the substrate disposed so as to form the target inclination. The substrate may be rotated at a rate of 15 degrees / minute or less, and may be 2 to 15 degrees / minute. When the rotation speed of the substrate is more than 15 degrees / minute, the nanowire thin film is not formed but a dense thin film is formed similarly to the conventional evaporation method, or a thin film composed of densely vertically arranged nanowires is formed In this case, formation of a nanowire thin film having a sufficiently large specific surface area may be difficult. In order to grow the spiral nanowire thin film, it is preferable to apply the rotating speed of the substrate at 2 to 15 degrees / minute.

상기 기판은 지지층, 버퍼층 및 집전층이 순차로 적층되어 있는 것일 수 있고, 이러한 기판상에 증착된 나노선 박막은 박막전지에 포함되어 전극으로 적용될 수 있다. 상기 전극은 양극일 수 있고, 음극일 수 있으며, 기판 및 나노선 박막의 소재를 달리하여 두 개의 전극 모두가 나노선 박막의 형태로 하나의 박막전지에 포함될 수 있다.The substrate may be one in which a support layer, a buffer layer, and a current collector layer are laminated in sequence, and a nanowire thin film deposited on the substrate may be included in a thin film battery and be applied as an electrode. The electrode may be an anode or a cathode, and both electrodes may be included in one thin film battery in the form of a nanowire thin film by different materials of the substrate and the nanowire thin film.

상기 지지층, 버퍼층, 및 집전층에 포함되는 소재는 전지에 사용되는 통상의 소재라면 적용될 수 있으며, 예를 들어 지지층으로는 Al2O3, SiO2, 버퍼층으로는 Ti, 집전층으로는 Pt 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The material included in the support layer, the buffer layer, and the current collector layer may be any material as long as it is a common material used in a battery. For example, Al 2 O 3 , SiO 2 as the support layer, Ti as the buffer layer, Pt But is not limited thereto.

상기 전극이 양극으로 활용될 경우에 상기 나노선은 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 상기 나노선은 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.When the electrode is utilized as an anode, the nanowire is formed of a material selected from the group consisting of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) iron (LiFePO 4), chromic acid lithium (LiCrO 2), Li [MnNiCo ] O 2, LiVOPO 4 , and may be one which contains any one selected from the group consisting of, wherein the nanowire is lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), Lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and combinations thereof.

상기 전극이 음극으로 활용될 경우에 상기 나노선은 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, Sb 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 상기 나노선은 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.When the electrode is used as a negative electrode, the nanowire may be made of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), oxyanated iodine (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ) , Sn, Sb, and combinations thereof. The nanowire may be selected from the group consisting of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), tin oxide (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and combinations thereof.

상기 나노선 박막의 두께는 증착의 조건에 따라 조절할 수 있으나, 상기 나노선 박막이 전극활물질로 활용되는 경우에는 그 두께가 200 내지 2000 nm인 것이 바람직하다.The thickness of the nanowire thin film can be controlled according to the conditions of the deposition, but when the nanowire thin film is used as an electrode active material, the thickness of the nanowire thin film is preferably 200 to 2000 nm.

또한, 상기 나노선 박막전극의 제조방법을 이용하면, 상기 나노선 박막에 포함되는 나노선들은 그 두께나 나노선들 사이의 공간도 증착단계의 조건을 변경하여 조절할 수 있는데, 나노선의 두께(나노선의 굵기)는 30 nm 내지 300 nm 로, 단위면적당 나노선의 밀도는 1x108 개/cm2 내지 3x109 개/cm2 로 적용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 나노선의 굵기, 길이 및 밀도를 가지는 경우에는, 나노선층의 다공성 구조로 인하여 비표면적이 확대되는 효과와 함께, 각각의 나노선들 사이에 충분한 공간이 존재하도록 하여서, 나노선들의 부피팽창이 일어나는 경우에도 그 팽창이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 공간을 제공할 수 있다. 즉, 이차전지의 전극과 같이, 전지의 운전 조건에 따라서 전극소재의 부피팽창이 일어날 수 있는 경우에, 이러한 부피팽창에도 불구하고 전극 자체의 부피 팽창을 최소화하고 전지의 성능을 향상시키고자, 활성이 우수한 나노선이 일정한 공간을 가지도록 형성하는 것이 중요한데, 본 발명의 나노선 박막은 상기 넓은 비표면적을 가지는 형상과 함께, 적절한 나노선의 굵기, 길이 및 밀도로 나노선 박막을 형성할 수 있어서, 전극의 소재로 활용할 경우에 전지 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, by using the method of manufacturing the nanowire thin film electrode, the thickness of the nanowires included in the nanowire thin film and the space between the nanowires can be controlled by changing the conditions of the deposition step. Line thickness) of 30 nm to 300 nm, and the density of nanowires per unit area is preferably 1 × 10 8 / cm 2 to 3 × 10 9 / cm 2 . When the nanowire has the thickness, length, and density as described above, the specific surface area is enlarged due to the porous structure of the nanowire layer, and sufficient space exists between the nanowires, It is possible to provide a space in which the expansion can be smoothly performed even when expansion occurs. That is, when the volume expansion of the electrode material can occur according to the operating conditions of the battery, such as the electrode of the secondary battery, in order to minimize the volume expansion of the electrode itself and to improve the performance of the battery despite such volume expansion, The nanowire thin film of the present invention can form a nanowire thin film with a shape having a wide specific surface area and a proper nanowire thickness, length and density, The battery performance can be improved when the electrode is used as a material for the electrode.

상기 나노선 박막은 기존의 스퍼터링 법으로 증착하여 얻을 수 있는 치밀성 박막과 비교하여 현저하게 넓은 비표면적을 가지며, 예를 들어 BET법으로 측정한 비표면적이 5 내지 30 m2/g 의 범위를 가질 수 있다. 이렇게 넓은 비표면적은 기존에 스퍼터링 법을 적용하여서는 얻기 어려울 정도로 넓은 것으로, 박막전지의 전극활물질에 적용할 경우에 전해질과의 접촉면적이 넓어지고 이온의 신속한 이동 경로를 제공할 수 있다. 따라서, 동일하거나 더 얇은 두께의 전극활물질을 포함하는 전극을 이용해도 치밀성 박막과 비교하여 동등하거나 더 우수한 전지의 출력을 얻을 수 있다.The nanowire thin film has a remarkably wide specific surface area as compared with the dense thin film obtained by the conventional sputtering method. For example, the nanowire thin film has a specific surface area of 5 to 30 m 2 / g as measured by the BET method . Such a wide specific surface area is wide enough to be difficult to obtain by the conventional sputtering method, and when applied to an electrode active material of a thin film battery, a contact area with the electrolyte is widened and a rapid movement route of ions can be provided. Therefore, even if an electrode including the same or thinner electrode active material is used, it is possible to obtain an output of the same or better battery as compared with the dense thin film.

상기 스퍼터링 법은, RF 스퍼터링(RF Sputtering), DC 마그네트론 스퍼터링 (DC Magnetron sputtering), 또는 펄스 레이저 증착(Pulsed Laser Deposition) 이 적용될 수 있다. RF 스퍼터링법의 경우에는 나노선을 구성하는 소재의 선택에 제한이 없이 위에서 설명한 나노선 박막을 형성할 수 있다는 장점이 있기 때문에 적용에 더 유리하다.The sputtering may be RF sputtering, DC magnetron sputtering, or Pulsed Laser Deposition. In the case of the RF sputtering method, the nanowire thin film described above is advantageously applicable because it has an advantage that the nanowire thin film described above can be formed without restriction on the material constituting the nanowire.

한편, 전자빔(E-beam)을 이용한 박막증착과 비교하여도, 위에서 설명한 스퍼터링 법을 이용하는 경우가 더 유리한 효과를 갖는다. 전자빔을 이용할 경우에는 낮은 용융온도를 갖는 금속과 같이 제한된 조건의 특정한 물질에 한정하여 박막 형성이 가능하고 박막의 미세조직이나 막박 내의 기공률(또는 비표면적)의 제어가 어려워서 치밀성 박막 또는 배향성 박막을 얻을 것에 주로 활용되며, 위에서 설명한 것과 같은 넓은 비표면적을 갖는 나노선 박막의 형성이 어렵다. 그러나, 스퍼터링 법을 이용하는 경우에는 타겟의 조성이나 반응성 가스의 적용에 의하여 다양한 특성의 나노선 박막을 제조할 수 있고, 나노선의 조성, 결정성, 미세조직 등의 제어된 나노선 박막을 제조할 수 있다는 점에서 유리하다.On the other hand, in comparison with the thin film deposition using the electron beam (E-beam), the sputtering method described above is more advantageous. When an electron beam is used, it is possible to form a thin film only on a specific material having a limited condition such as a metal having a low melting temperature, and it is difficult to control the porosity (or specific surface area) in the microstructure of the thin film or the thin film and thereby obtain a dense thin film or an oriented thin film And it is difficult to form a nanowire thin film having a large specific surface area as described above. However, when the sputtering method is used, nanowire thin films having various characteristics can be manufactured by the composition of the target or the reactive gas, and a nanowire thin film of controlled nanowire composition, crystallinity, microstructure, etc. can be manufactured .

상기한 나노선 박막전극의 제조방법을 이용하면, 단순화된 방법으로 넓은 비표면적을 가진 나노선 박막을 제조할 수 있고, 나노선을 구성하는 소재의 종류나 나노선의 형태 그리고 박막 내에서의 나노선의 밀도 등도 조절할 수 있다. 상기한 방법으로 제조한 나노선 박막을 전극활물질로 활용하면, 그 동안 박막전지의 문제점으로 지적 받아온 저출력의 문제점을 해결할 수 있고, 액체상 전해질뿐만 아니라 고체상 전해질을 사용하는 박막전지에도 적용할 수 있어서 박막전지의 고출력화를 가능하게 한다.The nanowire thin film having a wide specific surface area can be manufactured by a simple method using the above-mentioned method of manufacturing the nanowire thin film electrode. The nanowire thin film can be manufactured by using the nanowire material, nanowire shape, Density and the like can be adjusted. When the nanowire thin film prepared by the above method is used as an electrode active material, it is possible to solve the problem of a low output power which has been pointed out as a problem of a thin film battery and can be applied not only to a liquid electrolyte but also to a thin film battery using a solid electrolyte, Thereby enabling high output of the battery.

특히, 그 동안 낮은 출력으로 인하여 적용 범위가 제한되어 있던 전고상 박막전지에 상기 나노선 박막을 적용하는 경우에는 고출력을 가진 전고상 박막전지를 실현할 수 있다는 장점이 있다. 기존의 증착방법에 비해 치밀하지 않고 기공율이 높은 미세조직적 특성은 반응 면적 및 이온의 빠른 이동경로를 제공함으로써 고속 충방전이 가능한 고출력 전기화학 소자의 제작을 가능하게 한다. 이를 이용하여, 안정성이 우수하다고 알려져 있는 전고상 박막전지를 고출력 환경 하에서 적용할 수 있어서, 박막전지의 응용범위를 획기적으로 확대할 수 있다.Particularly, when the nanowire thin film is applied to the entire solid thin film battery, the application range of which is limited due to low output, it is possible to realize a full solid thin film battery having a high output. Microstructural properties, which are less dense than conventional deposition methods and have a high porosity, provide a fast moving path of reaction area and ions, making it possible to fabricate a high-output electrochemical device capable of high-speed charge and discharge. By using this, the entire solid thin film battery known to have excellent stability can be applied in a high output environment, and thus the application range of the thin film battery can be drastically expanded.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 나노선 박막전극은, 지지층, 버퍼층 및 집전층을 순차로 포함하는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며 나노선들이 나란하게 배치되어 정렬된 상태로 포함되는 나노선박막을 포함한다. 상기 나노선은 경사형 또는 나선형의 나노선일 수 있다. 상기 나노선 박막전극에 대한 구체적인 설명은 위에서 설명한 나노선 박막전극의 제조방법에서 설명한 내용과 중복되므로 그 기재를 생략한다.A nanowire thin film electrode according to another embodiment of the present invention includes a substrate including a supporting layer, a buffer layer, and a current collecting layer in sequence, and a nano-vessel disposed on the substrate, Film. The nanowire may be an inclined or spiral nanowire. A detailed description of the nanowire thin film electrode is omitted because it overlaps with the description of the method of manufacturing the nanowire thin film electrode described above.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막전극은, 양극, 전해질 및 음극을 포함하고, 상기 양극, 상기 음극, 또는 이들 모두는 위에서 설명한 나노선 박막전극이다. 상기 전해질은 액체전해질 또는 고체전해질일 수 있고, 전극활물질과 전해질의 접촉 면적이 늘어나 고효율의 박막전극을 제공할 수 있다.A thin film electrode according to another embodiment of the present invention includes a cathode, an electrolyte, and a cathode, and the anode, the cathode, or both are the above-described nanowire thin film electrodes. The electrolyte may be a liquid electrolyte or a solid electrolyte, and the contact area between the electrode active material and the electrolyte may be increased, thereby providing a highly efficient thin film electrode.

상기 양극에 포함되는 나노선은 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.The nanowire included in the positive electrode may be selected from the group consisting of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and combinations thereof. Or a combination thereof.

상기 음극에 포함되는 나노선은, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.The nanowires included in the negative electrode are made of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), oxyanated barium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ) (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and combinations thereof. And combinations thereof.

상기 박막전지는 전고상 박막전지일 수 있고, 그 동안 전고상 박막전지의 활용에 걸림돌이 되어왔던 저출력 문제를 해결하여 고출력의 박막전지를 제공할 수 있다.The thin film battery may be an all-solid-state thin-film battery, and solves the low-output problem that has been a hindrance to the utilization of the entire solid-state thin-film battery, thereby providing a high output thin-film battery.

본 발명의 나노선 박막전극의 제조방법은 조성과 결정성 그리고 미세조직의 형상까지 제어가 가능한 나노선 박막전극의 제조방법을 제공한다. 상기 나노선 박막전극의 제조방법은 비표면적이 넓고 조성, 형상, 결정성 등의 제어가 가능하여 다양하게 변형된 나노선 박막이 제조될 수 있으며, 금속산화물의 나노선들도 정렬된 형태로 기판 상에 증착 시킬 수 있다. 이를 박막전지에 적용할 경우에는, 전극활물질과 전해질 간의 접촉 면적을 획기적으로 증가시킬 수 있고 집합된 나노선들 사이의 계면이 이온(예, 리튬 이온)의 빠른 이동 경로를 제공하는 역할을 하여, 전고상 박막전지의 출력을 향상시킬 수 있으며, 전고상 박막전지(All-Solid-State Thin Film Battery)를 고출력 환경에서도 동작이 가능하도록 하여 그 응용범위를 획기적으로 확대할 수 있다.The nanowire thin film electrode manufacturing method of the present invention provides a method of manufacturing a nanowire thin film electrode capable of controlling composition, crystallinity and microstructure. The nanowire thin film electrode has a wide specific surface area and can control the composition, shape, and crystallinity, so that various modified nanowire thin films can be manufactured. Also, Lt; / RTI > When this is applied to a thin film battery, the contact area between the electrode active material and the electrolyte can be drastically increased, and the interface between the aggregated nanowires serves to provide a fast path for ions (for example, lithium ions) The output of the solid-state thin film battery can be improved, and the application range of the all-solid-state thin film battery can be greatly expanded by operating in a high output environment.

도 1은 GASD법으로 나노선 박막을 증착하기 위한 진공 챔버 내부와 타겟 위치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 기판 위에 GASD법으로 증착된 나선형(helical)의 나노선 박막전극의 모식도이다.
도 3은 실시예 1에서 GASD법으로 증착하여 얻은 나선형(helical)구조의 나노선 박막의 미세조직을 관찰한 것으로, 나노선 박막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 4는 기판 위에 GASD법으로 증착된 경사형(oblique)의 나노선 박막전극의 모식도이다.
도 5는 실시예 2에 의하여 GASD법으로 증착하여 얻은 경사(oblique) 구조의 나노선 박막의 미세조직을 관찰한 것으로, 나노선 박막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 6은 비교예 1에 의하여 스퍼터링법으로 증착된 치밀성 구조의 박막의 미세조직을 관찰한 것으로, 치밀성 박막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 7은 비교예 2에 의하여 스퍼터링법으로 증착된 치밀성 구조의 박막의 미세조직을 관찰한 것으로, 치밀성 박막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
FIG. 1 is a schematic view showing a target position and the inside of a vacuum chamber for depositing a nanowire thin film by the GASD method. FIG.
2 is a schematic diagram of a helical nanowire thin film electrode deposited on a substrate by the GASD method.
FIG. 3 is a graph showing the microstructure of the helical structure of the nanowire thin film obtained by the GASD method in Example 1. The cross section of the nanowire thin film was observed by a scanning electron microscope.
4 is a schematic diagram of an oblique nanowire thin film electrode deposited on a substrate by the GASD method.
FIG. 5 is a microscopic observation of the microstructure of an oblique-structured nanowire thin film obtained by the GASD method according to Example 2. The cross-section of the nanowire thin film was observed with a scanning electron microscope.
FIG. 6 is a photograph of the microstructure of a dense structure thin film deposited by sputtering according to Comparative Example 1, and the cross-section of the dense thin film observed with a scanning electron microscope.
7 is a microscopic observation of the microstructure of the dense structure deposited by sputtering according to Comparative Example 2. The cross-section of the dense thin film was observed with a scanning electron microscope.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Like parts are designated with like reference numerals throughout the specification.

실시예Example 1: 나선형의  1: spiral 나노선Narrow 박막 양극 활물질을 적용한 전극을 포함하는  A thin-film cathode active material-containing electrode 전고상Former solidarity 박막전지의 제조 및 특성 평가 Preparation and characterization of thin film battery

기판 위에 정렬된 나노선 구조의 박막을 제작하기 위하여, 이차전지의 활물질인 LiCoO2를 선택하여 제작한 예를 설명한다. 본 박막은 이차전지의 양극으로 활용할 수 있다. In order to fabricate a thin film having a nanowire structure aligned on a substrate, an example in which LiCoO 2 , an active material of a secondary battery, is selected will be described. This thin film can be utilized as a positive electrode of a secondary battery.

산화알루미나(Al2O3) 기판 위에 집전층 역할을 하는 백금(Pt, 두께 100nm)을 치밀하게 형성시킨 후, LiCoO2(LCO)를 경사각 물리증착법(Glancing Angle Sputter Deposition, GASD)으로 기판을 회전(rotation) 시키며 증착하였다. 각각의 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Platinum (Pt, thickness: 100 nm) serving as a current collector layer was densely formed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate, and LiCoO 2 (LCO) was rotated by Glancing Angle Sputter Deposition (GASD) (rotation). Each process will be described in detail as follows.

(1) (One) 집전층House floor 증착과 청소 단계 Deposition and cleaning steps

산화알루미나(Al2O3) 기판을 아세톤(acetone), 0.1 mol/ℓ의 HCl, 에탄올(ethanol), 탈이온수(D.I water)로 각각 5분씩 초음파처리(sonication)를 한 후, UV 클리너(UV cleaner)로 5분 동안 청소하였다.Acetone to aluminum oxide (Al 2 O 3) substrate (acetone), 0.1 mol / ℓ of HCl, ethanol (ethanol), after 5 minutes sonication (sonication) each with deionized water (DI water), UV cleaning (UV cleaner for 5 minutes.

청소된 기판을 진공 챔버에 넣은 후 초기 진공도를 5×10-6 Torr이하로 유지한 후, 증착하고자 하는 물질 Ti 타겟 표면의 산화층 제거 및 불순물 유입 방지를 위해 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력 5 mTorr, RF power 100 W로 10분 동안 청소를 선행하였다. 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력은 5 mTorr 유지하고 RF power 100 W로 1시간 스퍼터링으로 Ti 버퍼층(buffer layer) 증착하였다.After the cleaned substrate was placed in a vacuum chamber, the initial vacuum level was maintained at 5 × 10 -6 Torr or lower. Then, in order to remove the oxide layer and prevent impurities from entering the Ti target surface, a gas pressure of 5 mTorr, RF power 100 W for 10 minutes. In a pure argon atmosphere, a Ti buffer layer was deposited by sputtering at an RF power of 100 W for 1 hour while keeping the gas pressure at 5 mTorr.

그 후, 순수한 아르곤 분위기에서 가스 압력을 가스압력 5 mTorr, DC power를 40 W로 유지하면서 15분 동안 스퍼터링으로 Pt 집전층 증착하였다.Thereafter, a Pt collector layer was deposited by sputtering for 15 minutes while maintaining the gas pressure at 5 mTorr and the DC power at 40 W in a pure argon atmosphere.

양극활물질을 구성하는 물질인 LCO 타겟의 표면 청소를 위해 스퍼터링의 초기 진공도는 5×10-6 torr 이하로 유지하고, 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력 5 mTorr, RF power 150W 조건으로 청소를 선행하였다.
In order to clean the surface of the LCO target, which constitutes the cathode active material, the initial vacuum degree of the sputtering was maintained at 5 × 10 -6 torr or lower, and the cleaning was performed under a gas pressure of 5 mTorr and RF power of 150 W under a pure argon atmosphere.

(2) (2) 나노선Narrow 구조 박막전극 증착 단계 Structure Thin-film electrode deposition step

챔버 내부의 온도를 상온으로 고정 시킨 후에, (1)의 과정을 거친 집전층을 포함하는 기판 위에 LiCoO2(LCO)를 RF power 150W로 스퍼터링 하였다. 이때, 스퍼터링 되는 타겟의 각도(타겟기울기)는 기판과 70~90 °로 하여 증착을 실시하였다. 이때, 기판을 고정 시키는 것이 아니라 30°/2min의 회전속도로 회전시키며 증착 시켰다. 챔버 내의 압력은 1 mTorr를 유지하면서 산소를 미량 흘려주었다. 이러한 증착 과정에서 나선형의 구조를 가지는 나노선 박막이 형성되었다.After the temperature inside the chamber was fixed to room temperature, LiCoO 2 (LCO) was sputtered at an RF power of 150 W on a substrate including a current collector layer obtained through the process of (1). At this time, the angle of the target to be sputtered (target slope) was 70 to 90 ° with respect to the substrate to perform deposition. At this time, instead of fixing the substrate, the substrate was rotated and rotated at a rotation speed of 30 DEG / 2 min. The pressure in the chamber was maintained at 1 mTorr while flowing a small amount of oxygen. In this deposition process, a nanowire thin film with a spiral structure was formed.

증착이 끝난 상기 나노선 박막은, O2분위기에서 700 ℃를 유지하면서 1 시간 동안 열처리를 하여, 결정성을 가진 LiCoO2(LCO) 나노선 박막으로 제조되고, 이후에서 박막전지의 전극으로 적용되었다.
The deposited nanowire thin film was made into a crystalline LiCoO 2 (LCO) nanowire thin film by performing heat treatment for 1 hour while maintaining 700 ° C. in an O 2 atmosphere, and was then applied to an electrode of a thin film battery .

(3) 고체 전해질 증착 단계(3) Solid electrolyte deposition step

온도를 상온으로 고정시킨 후, 위의 (2) 과정을 거치면서 전극활물질 박막이 형성된 기판(전극) 위에 LiPON을 RF power 200W로 스퍼터링 하였다. 이때 사용된 타겟은 Li3PO4이며 챔버 내의 압력은 5mTorr를 유지하며 반응성 가스인 N2를 다량 흘려주면서 스퍼터링을 진행하였다.
After fixing the temperature to room temperature, LiPON was sputtered with RF power of 200 W on the substrate (electrode) on which the electrode active material thin film was formed, as described in (2) above. At this time, the target used was Li 3 PO 4, and the pressure in the chamber was kept at 5 mTorr and sputtering was performed while flowing a large amount of reactive gas, N 2 .

(4) (4) LiLi metalmetal 증착 단계Deposition step

위의 (3)의 단계까지 거친 고체전해질이 증착된 전극에 열증발증착(thermal evaporator)를 이용하여 Li 금속(Li metal)을 증착하였다.
Li metal was deposited on the electrode on which the solid electrolyte was deposited up to step (3) by using a thermal evaporator.

(5) (5) cellcell testtest 단계 step

위의 (1) 내지 (4)의 과정을 거친 전고상 전지를 정전류법을 이용하여 낮은 C-rate(1 C-rate)와 높은 C-rate(5 C-rate)에서 cell test를 수행하였다. 그 결과는 아래 표 1과 같았으며, 이하에서 설명하는 비교예 1과 함께 그 특성을 비교하였다.
All of the solid-state batteries having undergone the above-mentioned processes (1) to (4) were subjected to a cell test at a low C-rate (1 C-rate) and a high C-rate (5 C-rate) using a constant current method. The results are shown in Table 1 below, and their characteristics were compared with Comparative Example 1 described below.

비교예Comparative Example 1 One

산화알루미나(Al2O3) 기판 위에 버퍼층 역할을 하는 타이타늄(Ti, 두께 100 nm)과 Ti와 집전층 역할을 하는 백금(Pt, 두께 100nm)을 치밀하게 형성시킨 후, LiCoO2(LCO)를 통상의 스퍼터링 법으로 증착하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1에서 (1)의 집전층의 증착과 청소는 동일하게 실시하였으나, (2)의 과정에서는, 타겟기울기를 형성하지 않고, 통상의 스퍼터링법과 동일하게 LCO 증착을 실시하였다. 이러한 과정에서 도 6의 사진과 같이 치밀한 박막이 형성되었다.Titanium (Ti, thickness 100 nm), Ti (platinum) (100 nm thick) serving as a current collecting layer were densely formed on the alumina (Al 2 O 3 ) substrate and LiCoO 2 (LCO) And was deposited by a normal sputtering method. Specifically, the deposition and cleaning of the current collector layer of (1) in Example 1 were carried out in the same manner, but in the process of (2), LCO deposition was performed in the same manner as in the ordinary sputtering without forming a target slope. In this process, a dense thin film was formed as shown in Fig.

이후, 실시예 1과 동일하게 (3) 및 (4)의 과정을 거치고, (5)와 동일하게 cell test를 수행하여 그 결과를 이하 표 1에 나타냈다.Thereafter, cell tests were carried out in the same manner as in Example 1 (3) and (4), and the same cell test as in (5) was carried out.

전극 활물질
박막의 미세형상
Electrode active material
Fine shape of thin film
Low C-rate(1 C-rate) 100 cycle capacity retentionLow C-rate (1 C-rate) 100 cycle capacity retention High C-rate(5 C-rate) 100 cycle capacity retentionHigh C-rate (5 C-rate) 100 cycle capacity retention
비교예 1Comparative Example 1 치밀한 구조Compact structure 88%88% 81% (30cycle)81% (30 cycles) 실시예 1Example 1 나선형 나노선들이 정렬된 구조Aligned structure of spiral lines 96%96% 94%94%

상기 표 1을 참조하면, 동일한 450 nm의 전극활물질을 포함하는 실시예 1의 박막전지가 비교예 1의 박막전지와 비교하여 보존용량(capacity retention)이 상당히 향상된 것을 확인할 수 있었다. 이는 치밀한 비교예 1의 양극활물질 박막의 구조와 비교하여 실시예 1의 나선형 나노선들이 정렬되어 있는 전극활물질 구조에서 넓은 전극활물질의 비표면적에 의하여 전고상 박막전지인 실시예 1의 전지의 고용량 특성이 구현된 것으로 생각된다.
Referring to Table 1, it was confirmed that the thin film battery of Example 1 including the same electrode active material of 450 nm had a significantly improved capacity retention as compared with the thin film battery of Comparative Example 1. [ This is because the electrode active material structure in which the spiral nanowires of Example 1 are aligned in comparison with the structure of the cathode active material thin film of the precise Comparative Example 1 shows a high capacity characteristic of the battery of Example 1 which is the entire solid thin film battery Is considered to be implemented.

실시예Example 2:  2: 경사형의Inclined 나노선Narrow 박막 양극 활물질을 적용한 전극을 포함하는  A thin-film cathode active material-containing electrode 전고상Former solidarity 박막전지의 제조 및 특성 평가 Preparation and characterization of thin film battery

기판 위에 정렬된 나노선 구조의 박막을 제작하기 위하여, 이차전지의 양극 활물질인 V2O5를 선택하여 제작한 예를 설명한다. 본 박막은 이차전지의 양극으로 활용할 수 있다.In order to fabricate a thin film having a nanowire structure aligned on a substrate, an example in which V 2 O 5 , which is a cathode active material of a secondary battery, is selected will be described. This thin film can be utilized as a positive electrode of a secondary battery.

실리콘(SiO2)기판 위에 버퍼층(buffer layer)인 타이타늄(Ti, 두께 100nm)을 치밀하게 증착한 후 집전층인 백금(Pt, 두께 100nm)을 치밀하게 증착하였다. 여기에 양극활물질인 V2O5를 GASD 법으로 경사형 나노선 구조를 갖도록 증착하였다. 각각의 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Titanium (Ti, thickness: 100 nm), which is a buffer layer, was densely deposited on a silicon (SiO 2 ) substrate, and platinum (Pt, thickness: 100 nm) as a current collector layer was densely deposited. The cathode active material, V 2 O 5, was deposited by GASD method to have a graded nanowire structure. Each process will be described in detail as follows.

(1) (One) 집전층House floor 증착과 청소 단계 Deposition and cleaning steps

실리콘(SiO2) 기판을 아세톤(acetone), 0.1 mol/ℓ의 HCl, 에탄올(ethanol), 탈이온수(D.I water)로 각각 5분씩 초음파처리(sonication)를 한 후, UV 클리너(UV cleaner)로 5분 동안 청소하였다.The silicon (SiO 2 ) substrate was sonicated for 5 minutes each with acetone, 0.1 mol / l HCl, ethanol, and DI water, and then immersed in a UV cleaner It was cleaned for 5 minutes.

청소된 기판을 진공 챔버에 넣은 후 초기 진공도를 5×10-6 Torr이하로 유지한 후, 증착하고자 하는 물질 Ti 타겟 표면의 산화층 제거 및 불순물 유입 방지를 위해 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력 5 mTorr, RF power 100 W로 10분 동안 청소를 선행하였다. 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력은 5 mTorr 유지하고 RF power 100 W로 1시간 스퍼터링으로 Ti 버퍼층(buffer layer) 증착하였다.After the cleaned substrate was placed in a vacuum chamber, the initial vacuum level was maintained at 5 × 10 -6 Torr or lower. Then, in order to remove the oxide layer and prevent impurities from entering the Ti target surface, a gas pressure of 5 mTorr, RF power 100 W for 10 minutes. In a pure argon atmosphere, a Ti buffer layer was deposited by sputtering at an RF power of 100 W for 1 hour while keeping the gas pressure at 5 mTorr.

그 후, 순수한 아르곤 분위기에서 가스 압력을 가스압력 5 mTorr, DC power를 40 W로 유지하면서 15분동안 스퍼터링으로 Pt 집전층 증착하였다.Thereafter, a Pt collector layer was deposited by sputtering for 15 minutes while maintaining the gas pressure at 5 mTorr and the DC power at 40 W in a pure argon atmosphere.

양극활물질을 구성하는 물질인 V 타겟의 표면 청소를 위해 스퍼터링의 초기 진공도는 5×10-6 torr 이하로 유지하고, 순수한 아르곤 분위기에서 가스압력 5 mTorr, DC power 200W 조건으로 청소를 선행하였다.
In order to clean the surface of the V target, which is a constituent of the cathode active material, the initial vacuum degree of the sputtering was maintained at 5 × 10 -6 torr or less, and the cleaning was performed under a condition of a gas pressure of 5 mTorr and a DC power of 200 W under a pure argon atmosphere.

(2) (2) 나노선Narrow 구조 박막전극 증착 단계 Structure Thin-film electrode deposition step

챔버 내부의 온도를 상온으로 고정 시킨 후에, (1)의 과정을 거친 집전층을 포함하는 기판 위에 V를 DC power 200W로 스퍼터링 하였다. 이때, 스퍼터링 되는 타겟의 각도(타겟기울기)는 기판과 70~90o 로 하여 증착을 실시하였다. 이때, 기판을 고정 시킨 후 챔버 내의 압력이 2.5 mTorr를 유지하면서 산소를 미량 흘려주어 V205로 반응시켰다. 경사 구조를 가진 V205 나노선 박막이 상기 집전층 상에 형성되었다. 이러한 과정에서 경사형 구조를 가지는 도 5의 사진과 같은 형태의 나노선 박막이 형성되었다.
After the temperature inside the chamber was fixed to room temperature, V was sputtered at a DC power of 200 W on a substrate including a current collecting layer after the process of (1). At this time, the angle of the target to be sputtered (target slope) was 70 to 90 ° C. and the deposition was performed. At this time, after the substrate was fixed, a slight amount of oxygen was flowed while maintaining the pressure in the chamber at 2.5 mTorr, and the reaction was performed with V 2 O 5 . A V 2 O 5 nanowire thin film with an inclined structure was formed on the current collector layer. In this process, a nanowire thin film having a shape similar to that shown in FIG. 5 having an inclined structure was formed.

(3) 고체 전해질 증착 단계(3) Solid electrolyte deposition step

온도를 상온으로 고정시킨 후, 위의 (2) 과정을 거치면서 전극활물질 박막이 형성된 기판(전극) 위에 LiPON을 RF power 200W로 스퍼터링 하였다. 이때 사용된 타겟은 Li3PO4이며 챔버 내의 압력은 5mTorr를 유지하며 반응성 가스인 N2를 다량 흘려주면서 스퍼터링을 진행하였다.
After fixing the temperature to room temperature, LiPON was sputtered with RF power of 200 W on the substrate (electrode) on which the electrode active material thin film was formed, as described in (2) above. At this time, the target used was Li 3 PO 4, and the pressure in the chamber was kept at 5 mTorr and sputtering was performed while flowing a large amount of reactive gas, N 2 .

(4) (4) LiLi metalmetal 증착 단계Deposition step

위의 (3)의 단계까지 거친 고체전해질이 증착된 전극에 열증발증착(thermal evaporator)를 이용하여 Li 금속(Li metal)을 증착하였다.
Li metal was deposited on the electrode on which the solid electrolyte was deposited up to step (3) by using a thermal evaporator.

(5) (5) cellcell testtest 단계 step

위의 (1) 내지 (4)의 과정을 거친 전고상 전지를 정전류법을 이용하여 낮은 C-rate(1 C-rate)와 높은 C-rate(5 C-rate)에서 cell test를 수행하였다. 그 결과는 아래 표 2과 같았으며, 이하에서 설명하는 비교예 2과 함께 그 특성을 비교하였다.
All of the solid-state batteries having undergone the above-mentioned processes (1) to (4) were subjected to a cell test at a low C-rate (1 C-rate) and a high C-rate (5 C-rate) using a constant current method. The results are shown in Table 2 below, and their characteristics were compared with Comparative Example 2 described below.

비교예Comparative Example 2 2

실리콘(SiO2)기판 위에 버퍼층(buffer layer)인 타이타늄(Ti, 두께 100nm)을 치밀하게 증착한 후 집전층인 백금(Pt, 두께 100nm)을 치밀하게 증착하였다. 여기에, 양극활물질인 V2O5를 통상의 스퍼터링 법으로 증착하였다. 구체체적으로, 상기 실시예 2에서 (1)의 집전층의 증착과 청소는 동일하게 실시하였으나, (2)의 과정에서는, 타겟기울기를 형성하지 않고, 통상의 스퍼터링법과 동일하게 V2O5 증착을 실시하였다. 이러한 과정에서 도 7의 사진과 같이 치밀한 박막이 형성되었다. Titanium (Ti, thickness: 100 nm), which is a buffer layer, was densely deposited on a silicon (SiO 2 ) substrate, and platinum (Pt, thickness: 100 nm) as a current collector layer was densely deposited. Here, V 2 O 5 , which is a cathode active material, was deposited by a conventional sputtering method. As the specific volume, the deposition and cleaning of the current collector layer of (1) in Example 2 were carried out in the same manner, but in the process of (2), V 2 O 5 was deposited in the same manner as in the ordinary sputtering method without forming a target slope Respectively. In this process, a dense thin film was formed as shown in FIG.

이후, 실시예 2과 동일하게 (3) 및 (4)의 과정을 거치고, (5)와 동일하게 cell test를 수행하여 그 결과를 이하 표 2에 나타냈다.
Thereafter, cell tests were carried out in the same manner as in Example 2 (3) and (4), and the same cell test as in (5) was carried out.

전극 활물질
박막의 미세형상
Electrode active material
Fine shape of thin film
Low C-rate(1 C-rate) 100 cycle capacity retentionLow C-rate (1 C-rate) 100 cycle capacity retention High C-rate(5 C-rate) 100 cycle capacity retentionHigh C-rate (5 C-rate) 100 cycle capacity retention
비교예 2Comparative Example 2 치밀한 구조Compact structure 77% (34cycle)77% (34 cycles) X (측정불가)X (not measurable) 실시예 2Example 2 경사형 나노선들이 정렬된 구조Arranged structures of warped nanowires 77%77% 63%63%

상기 표 2을 참조하면, 동일한 200 nm의 전극활물질을 포함하는 실시예 2의 박막전지가 비교예 2의 박막전지와 비교하여 보존용량(capacity retention)이 상당히 향상된 것을 확인할 수 있었다. 이는 치밀한 비교예 2의 양극활물질 박막의 구조와 비교하여 실시예 2의 경사형 나노선들이 정렬되어 있는 전극활물질 구조에서 넓은 전극활물질의 비표면적에 의하여 실시예 2의 전지의 고용량 특성이 구현된 것으로 생각된다.Referring to Table 2, it was confirmed that the thin film battery of Example 2 including the same 200 nm electrode active material had a significantly improved capacity retention as compared with the thin film battery of Comparative Example 2. [ This is because the capacity characteristic of the battery of Example 2 is realized by the specific surface area of the wide electrode active material in the electrode active material structure in which the warp type nanowires of Example 2 are aligned as compared with the structure of the cathode active material thin film of the precise Comparative Example 2 I think.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.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, Of the right.

1. 기판
2. 버퍼층(Buffer layer)
3. 집전층
4. 나노선 박막
1. Substrate
2. Buffer layer
3. Whole layer
4. Nanowire thin film

Claims (16)

타겟기울기가 70 내지 90도가 되도록 챔버 내에 기판과 타겟을 배치시키는 준비단계; 그리고
스퍼터링법을 이용하여 상기 기판 위에 나노선 박막을 증착 시키는 증착단계;를 포함하는, 나노선 박막전극의 제조방법.
Preparing a substrate and a target in a chamber so that a target inclination is 70 to 90 degrees; And
And depositing a nano-wire thin film on the substrate using a sputtering method.
제1항에 있어서,
상기 타겟은 금속 또는 금속산화물을 포함하고,
상기 증착단계는 상기 챔버 내로 산소를 포함하는 반응성 가스를 유입하며 진행되는, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the target comprises a metal or a metal oxide,
Wherein the deposition step is performed by introducing a reactive gas containing oxygen into the chamber.
제1항에 있어서,
상기 증착단계의 나노선 박막의 증착은 기판이 회전하면서 진행되며, 상기 기판의 회전 속도는 분당 0 내지 15 도/분인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the deposition of the nanowire thin film in the deposition step proceeds while the substrate rotates and the rotation rate of the substrate is 0 to 15 degrees / minute per minute.
제1항에 있어서,
상기 나노선은, 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, 및 Sb 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The nanowires, lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4), lithium nickel oxide (LiNiO 2), vanadium pentoxide (V 2 O 5), lithium iron phosphate (LiFePO 4), chromic acid lithium (LiCrO 2), Li [MnNiCo ] O 2, LiVOPO 4, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , tin oxide (SnO 2), Osan upset EO byum (Nb 2 O 5), titanium dioxide (TiO 2) , Si, C, Pb, Al, Sn, and Sb.
제1항에 있어서,
상기 나노선 박막은 경사형 또는 나선형의 나노선들이 나란하게 배치되어 정렬된 상태인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nanowire thin film is in a state in which an oblique or helical nanowire is aligned and aligned in parallel.
제1항에 있어서,
상기 기판은 지지층, 버퍼층, 및 집전층을 순차로 포함하고, 상기 나노선 박막은 상기 집천층 상에 위치하는, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate comprises a support layer, a buffer layer, and a current collecting layer sequentially, and the nanowire thin film is positioned on the collector layer.
제1항에 있어서,
상기 나노선 박막은 BET 법에 의하여 측정한 비표면적이 5 내지 30 m2/g 인 것인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nanowire thin film has a specific surface area of 5 to 30 m 2 / g as measured by a BET method.
제1항에 있어서,
상기 타겟기울기는 기판을 연장한 가상의 제1평면과 타겟을 연장한 가상의 제2평면이 만나는 접선에서 상기 제1평면과 제2평면 사이의 각도인 것인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the target slope is an angle between the first plane and the second plane at a tangent line where a virtual first plane extending the substrate meets a virtual second plane extending the target.
제1항에 있어서,
상기 나노선 박막의 두께는 100 내지 2000 nm인, 나노선 박막전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nanowire thin film has a thickness of 100 to 2000 nm.
지지층, 버퍼층 및 집전층을 순차로 포함하는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며 경사형 또는 나선형의 나노선들이 나란하게 배치되어 정렬된 상태로 포함되는 나노선박막을 포함하는, 나노선 박막전극.1. A nanowire thin film electrode comprising: a substrate comprising a support layer, a buffer layer and a current collecting layer; and a nano-ship membrane disposed on the substrate and arranged in an aligned arrangement of tapered or helical nanowires. 제10항에 있어서,
상기 나노선 박막은 BET 법에 의하여 측정한 비표면적이 5 내지 30 m2/g 인 것인, 나노선 박막전극.
11. The method of claim 10,
Wherein the nanowire thin film has a specific surface area of 5 to 30 m 2 / g as measured by the BET method.
제10항에 있어서,
상기 나노선은 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, 및 Sb 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인, 나노선 박막전극.
11. The method of claim 10,
The nanowire may be made of a material selected from the group consisting of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) LiCrO 2), Li [MnNiCo] O 2, LiVOPO 4, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , tin oxide (SnO 2), Osan upset EO byum (Nb 2 O 5), titanium dioxide (TiO 2), Si, C, Pb, Al, Sn, and Sb.
양극, 전해질 및 음극을 포함하고,
상기 양극, 상기 음극, 또는 이들 모두는 제10항에 따른 나노선 박막전극인, 박막전지.
An anode, an electrolyte, and a cathode,
Wherein the anode, the cathode, or both are nanowire thin film electrodes according to claim 10.
제13항에 있어서,
상기 전해질은 액체전해질 또는 고체전해질인 것인, 박막전지.
14. The method of claim 13,
Wherein the electrolyte is a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
제13항에 있어서,
상기 양극에 포함되는 나노선은, 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬(LiMn2O4), 니켈산리튬(LiNiO2), 오산화바나듐(V2O5), 리튬인산철(LiFePO4), 크롬산리튬(LiCrO2), Li[MnNiCo]O2, LiVOPO4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 박막전지.
14. The method of claim 13,
The nanowires included in the positive electrode include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), Lithium chromate (LiCrO 2 ), Li [MnNiCo] O 2 , LiVOPO 4, and combinations thereof.
제13항에 있어서,
상기 음극에 포함되는 나노선은, 티탄산리튬(Li4Ti5O12), 산화주석(SnO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2), Si, C, Pb, Al, Sn, Sb 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 박막전지.
14. The method of claim 13,
The nanowires included in the negative electrode include lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), tin oxide (SnO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium dioxide (TiO 2 ), Si, C, Pb , Al, Sn, Sb, and combinations thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10108284B2 (en) 2016-03-02 2018-10-23 Samsung Display Co., Ltd. Foldable display device and method for fabricating the same
CN110760797A (en) * 2019-11-27 2020-02-07 宁波工业技术研究院 Surface-tough erosion-resistant protective coating and preparation method and application thereof
US20200181007A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-11 Apple Inc. Spiral Grain Coatings for Glass Structures in Electronic Devices

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