KR20160044513A - 리튬 2차 전지용 양극 물질 - Google Patents

리튬 2차 전지용 양극 물질

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까림 자그힙
압델바스 게르피
마르뗑 동띠뉘
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Abstract

차량에서 이용되는데 필요한 고 출력, 고 에너지 밀도, 및/또는 긴 수명을 달성할 수 있는 양극 물질이 논의된다. 양극 물질은 리튬 2차 전지의 양극을 생성하는데 사용되며, 양극 물질은 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물을 포함하는 복합 리튬 물질을 포함한다. 예를 들어, 제1 리튬 화합물은 입자 형태로 존재하며 층상 리튬 화합물 및 스피넬-타입 리튬 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 제2 리튬 화합물은 리튬-함유 포스페이트 화합물 및 리튬-함유 실리케이트 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 비정질 탄소 물질 층 및/또는 그래핀-구조 탄소 물질 층이 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물의 전체 표면상에 존재한다. 제2 리튬 화합물은 제1 리튬 화합물 입자의 표면상에 존재하는 탄소 물질 층의 일부 또는 전체상에 박막 층을 형성한다.

Description

리튬 2차 전지용 양극 물질{POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY}
관련 출원
본원은 2013년 8월 21일자에 출원된 미국 가출원 번호 61/868,296에 대한 우선권을 주장하며, 이 가출원의 내용은 모든 목적들을 위해서 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
기술분야
본 발명은 리튬 2차 전지용 양극 물질에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 차량 배터리로서 사용될 리튬 2차 전지용 양극 물질에 관한 것이다.
최근에, 리튬 이온의 삽입(insertion) 및 추출(extraction)을 가능하게 하는 물질을 사용하여 형성된 양극 및 음극을 포함하는 리튬 2차 전지가 개발되어 차량에서 이용될 목적을 갖는다. 고 에너지 밀도, 고 출력(큰 전류 충전/방전), 긴 수명, 및 높은 안전성을 달성하는 리튬 2차 전지를 구현하는 것은 큰 과제가 되었다.
(1) 양극/음극 물질의 개선(일본 특허 번호 3867030, Sei KK); (2) 집전체 호일의 개선(WO2011/049153, SEI Corporation); 및 (3) 세퍼레이터의 개선(PCT/JP2012/056998)과 같은 다양한 해법들이 이러한 리튬 2차 전지를 구현하기 위해서 제안되었다. 이러한 3개의 문헌 각각의 내용은 모든 목적들을 위해서 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
리튬 2차 전지의 출력 및 에너지 밀도는 예를 들어서, 양극/음극 활물질 입자의 입자 크기를 감소시킴으로써, 표면 개질 등을 통해서 양극/음극 활물질 입자의 비표면적(specific surface area)을 증가시킴으로써, 또는 전극 설계를 개선하여서 전극 면적을 증가시킴으로써 개선되었다. 이러한 방식은 차량에서 이용되는 것을 목적으로 하는 리튬 2차 전지를 구현할 가능성에 대한 문을 열었지만, 에너지 밀도, 안전성, 및 수명의 개선은 현재 불충분하다.
보다 높은 에너지 밀도를 달성하기 위해서 광범위한 연구 및 개발이 행해졌다. 예를 들어서, Ni-풍부 LNMC(Li(Ni/Mn/Co)O2) 양극 물질의 충전 전압의 증가, 양극 물질로서 높은 이론적 에너지 밀도를 갖는 황 화합물의 사용, 및 반도체 특성을 갖는 합금-기반 음극 물질(또는 이의 산화물)의 사용이 제안되었다. 리튬-공기 전지들이 또한 신규한 리튬 전지로서 제안되었다.
Li(Ni/Mn/Co)O2/LiFePO4 혼합 배터리가 "Abstracts of 53rd Battery Symposium in Japan(p. 40, Nov. 2012), Committee of Battery Technology, Electr℃hemical S℃iety of Japan"에서 제안되었으며, 이는 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
리튬 전지의 초기 에너지 밀도는 상술한 수단들에 의해서 일시적으로 증가할 수 있다. 하지만, 고 에너지 밀도를 유지할 필요가 있는 차량용 응용 시에 요구되는 5,000 내지 10,000 사이클(10년)의 수명을 구현하는 것은 어렵다.
Ni-풍부 LNMC 양극 물질은 장기간의 일정한 전류의 방전을 달성하지만, 일정한 전압 특성들을 보이지는 않는다(즉, 대체로 고전압 영역으로부터 감소하는 전압 특성을 보인다). 차량에서 이용되는 전지는 품질, 고출력, 및 고 에너지 밀도의 측면에서 볼 때에 일정한 전압 특성을 보여야 하는데, 이러한 특성들은 Ni-풍부 LNMC 양극 물질을 사용할 경우에는 실제로 달성될 수 없다. 보다 구체적으로, 차량에서 이용되는 전지는 일정한 전력에서 사용되기 때문에, 상당한 방전 심도(discharge depth)를 갖는 전지를 차량에서 이용되는 전지로 사용할 수 없다.
혼합 전지(mixed battery)는 혼합된 전위로 인해서 출력의 감소를 초기에는 억제할 수 있지만, 반응 자리가 낮은 저항을 갖는 활물질에 집중되기 때문에 충전-방전 사이클의 수가 증가함에 따라서 출력 감소를 보인다.
따라서, 차량에서 이용되는 전지로서, 전술한 예들의 단점들을 피하면서, 개선된 특성을 가지는 리튬 전지가 바람직하다.
본 발명의 목적은 차량에의 이용에 요구되는 고 에너지 밀도 및 고 출력을 달성할 수 있으면서 대량 생산에도 적용될 수 있는 리튬 2차 전지 양극 물질을 제공하는 것이다.
일 양태에서, 양극 물질은 입자 형태의 제1 리튬 화합물, 제2 리튬 화합물의 박층 및 이들 간의 탄소 물질 층을 포함하는 복합 리튬 물질이다.
제1 리튬 화합물은 층상 리튬 화합물, 스피넬-타입 리튬 화합물, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 상기 층상 리튬 화합물은 α-층상 Li(Niα/Mnβ/Coγ)O2(여기서, α+β+γ=1)일 수 있다. 상기 스피넬-타입 리튬 화합물은 스피넬-타입 Li(Niδ/Mnε)O4(여기서, δ+ε=2)일 수 있다. 주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물, 또는 이의 산화물 또는 알루미늄 할라이드 화합물이 상기 층상 리튬 화합물 및/또는 스피넬-타입 리튬 화합물의 입자의 표면상에 존재할 수 있다. 예를 들어서, 상기 주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소는 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 지르코늄 또는 황으로부터 선택될 수 있다.
표현 "α+β+γ=1"은 Ni, Mn 및 Co 원자의 총 몰수가 1임을 의미하며, 표현 "δ+ε=2"는 Ni 및 Mn 원자의 총 몰수가 2임을 의미한다. 이러한 정의는 이하에서의 표현 "ζ+η+θ =1" 및 "ι+κ+λ =1"에서도 유사하게 적용된다. 위의 정의들에서, 주어진 식을 만족하는 한, α,β,γ,δ,ε,ζ,η,θ,ι,κ, 및 λ은 양의 정수(즉, 전체수), 양의 분수, 또는 제로일 수 있다.
제2 리튬 화합물은 리튬-함유 포스페이트 화합물, 리튬-함유 실리케이트 화합물, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 상기 리튬-함유 포스페이트 화합물은 올리빈-타입 Li(Feζ/Coη/Mnθ)PO4 (여기서, ζ+η+θ=1임)일 수 있다. 상기 리튬-함유 실리케이트 화합물은 Li(Feι/Coκ/Mnλ)SiO4(여기서, ι+κ+λ =1임)일 수 있다.
비정질 탄소 물질 층, 그래핀-구조 탄소 물질 층, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 탄소 물질 층은 제1 리튬 화합물과 제2 리튬 화합물의 전체 표면상에 존재한다. 제1 리튬 화합물은 입자 형태로 존재하고, 제2 리튬 화합물은 피복된 제1 리튬 화합물 입자의 탄소 물질 층 표면의 일부 또는 전체상에서 박막 층을 형성한다. 일 양태에 따라서, 제2 탄소 물질 층은 제1 리튬 화합물 입자를 피복하는 탄소 물질 층과 접촉되는 표면의 반대편에 제2 리튬 화합물의 전체 표면상에 존재한다.
리튬 2차 전지 양극 물질은 탄소 물질 층으로 전체적으로 피복된 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물과 함께 도전성 탄소 물질을 더 포함할 수 있고, 제2 탄소 물질 층과 도전성 탄소 물질의 표면층은 융착될 수 있다.
다른 양태에 따라서, 본 발명은 전술한 실시예들 중 임의의 것에서 규정된 바와 같은 적어도 하나의 리튬 2차 전지 양극, 적어도 하나의 리튬 2차 전지 음극, 상기 양극과 음극 간의 적어도 하나의 세퍼레이터, 및 전해질을 포함하는 리튬 2차 전지를 제공한다.
예를 들어서, 본 발명은 리튬 2차 전지의 양극 생성에 사용되도록 조정되는 리튬 2차 전지 양극 물질을 제공한다. 본 전지는 적어도 하나의 양극 및 적어도 하나의 음극이 세퍼레이터를 통해서 감겨지거나 적층되고 리튬 이온의 삽입 및 추출이 반복적으로 발생하도록 유기 전해질 용액 내에 침지되거나 이 전해질 용액으로 침윤되게 구성된다.
추가의 양태에 따라서, 본 발명은, 하기를 포함하는, 리튬 2차 전지 양극 물질을 제조하기 위한 방법을 제공한다: a) 예를 들어, 층상 리튬 화합물, 스피넬-타입 리튬 화합물, 및 이들의 조합으로부터 선택된 제1 리튬 화합물 입자를 제공하는 단계; b) 상기 a)단계에서 제공된 입자의 전체 표면상에, 바람직하게는 탄소 물질이 비정질 탄소 물질 층, 그래핀-구조 탄소 물질 층, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 제1 탄소 물질 층을 형성하여서 탄소-코팅된 입자를 제공하는 단계; c) 상기 b)단계에서 제공된 탄소-코팅된 입자의 일부 또는 전체상에, 예를 들어 리튬-함유 포스페이트 화합물, 리튬-함유 실리케이트 화합물, 및 이들의 조합으로부터 선택된 제2 리튬 화합물의 박막 층을 형성하는 단계; 및 d) 제2 리튬 화합물의 박막 층의 전체 표면을 제2 탄소 물질 층으로 코팅하는 단계, 상기에서 탄소 물질은 바람직하게는 비정질 탄소 물질 층, 그래핀-구조 탄소 물질 층, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 리튬 2차 전지 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 또한, 리튬-이온 전지를 대신하는, 및 고 에너지 재충전 가능한 전지들을 요구하는 시스템 내에서의, 및 예를 들어, 산업용 전지로서의, 차량용 전지로서(전기 차량 또는 하이브리드 차량 전지)의 및 유비쿼터스 IT 디바이스에서의, 본 발명의 리튬 2차 전지의 용도를 고려한다.
도 1은 본 발명에 따른 양극 물질의 실시예를 예시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 구역 A의 확대도(enlarged view) 이다.
다음의 상세한 설명 및 실시예는 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 더 한정하는 것으로 해석되지 말아야 한다.
종래의 Li(Ni/Mn/Co)O2/LiFePO4 혼합 전지는, 충전-방전 사이클의 수가 증가함에 따라서 Li(Ni/Mn/Co)O2의 결정 구조가 열화되고 도전성 물질의 네트워크가 파괴되기(즉, 반응 자리들이 불균일하게 되기) 때문에 출력이 감소한다고 여겨지고 있다.
구체적으로, 층상 구조를 갖는 산화물(예를 들어, Li(Ni/Mn/Co)O2) 또는 스피넬-타입 화합물은 리튬 이온의 반복된 삽입 및 추출을 가능하게 하여서 충전 및 방전을 달성한다. 이와 대조하여서, 포스페이트 화합물(phosphate compound)(예를 들어, LiFePO4) 또는 실리케이트 화합물(silicate compound)은 본질적으로 이온-결합 화합물이다. 이 경우에, 리튬 이온의 삽입 및 추출은 층상 구조를 갖는 산화물 또는 스피넬-타입 화합물의 것과는 상이한 메카니즘을 통해서 발생하는 것으로 사료된다. 예를 들어서, LiFePO4(분말)는 분말의 표면 구역의 결정 구조를 통해서 리튬 이온의 삽입 및 추출을 가능하게 하고, 분말 내에서의 리튬이온 확산 속도는 상대적으로 낮게 고려된다고 최근에 발견되었다.
리튬 이온 삽입/추출 메카니즘이 서로 상이한 양극 물질이 단지 혼합된 경우에, 각 양극 물질의 특징들이 관찰된다. 따라서, 고 출력이 요구되는 차량용 전지를 구현할 때에는, LiFePO4로 인해서 반응 제어가 발생하고, 이는 출력 감소를 낳는다.
예를 들어서, 넓은 전압 범위에 걸쳐서 고 출력을 유지할 수 있고 및/또는 고 에너지 밀도를 보일 수 있는 전지는 층상 구조를 갖는 산화물 또는 스피넬-타입 화합물을 입자성의 제1 리튬 화합물로서 사용하고, 제1 탄소 물질 층을 입자성의 제1 리튬 화합물의 표면상에 형성하며, 리튬-함유 포스페이트 화합물 또는 실리케이트 화합물(제2 리튬 화합물)의 박막 층을 제1 탄소 물질 층 상에 형성함으로써 획득될 수 있다는 것이 발견되었다. 하나의 가설에 따르면, 충전 및 방전 동안, 제1 리튬 화합물 입자가 고-전압 영역에서 반응 자리(reaction site)로서 역할을 하고, 상대적으로 낮은 산화-환원 전위를 갖는 제2 리튬 화합물의 박막 층이 저-전압 영역에서 반응 자리로서 역할을 한다. 출력 감소가 발생하지 않고 반응 자리에서 리튬 이온의 삽입 및 추출이 제한되지 않도록 제2 리튬 화합물의 박막 층을 형성함으로써 차량용 전지가 고 출력을 유지할 수 있다는 것이 발견되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 물질의 실시예를 예시하는 개략도이다. 도 2는 도 1의 구역 A의 확대도이다.
양극 물질(1)은 제1 탄소 물질(비정질 및/또는 그래핀-구조 물질)(3a)의 층이 핵 또는 코어 역할을 하는 입자성의 제1 리튬 화합물(2)의 표면상에 형성되고, 제2 리튬 화합물(4)의 박막 층이 상기 탄소 물질(3a)의 층의 표면상에 형성되고, 제2 리튬 화합물(4)의 박막 층이 탄소 물질(3b)의 층으로 더 피복되게 구성된다.
도 1에 도시된 구현예에서, 양극 물질(1)은 입자 형태의 제1 리튬 화합물(2) 및 박막 형태로 된 제2 리튬 화합물(4)과 함께 도전성 탄소 물질(5)을 더 포함하고, 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물 각각은 그 전체가 탄소 물질(3)의 층으로 피복(covered)된다. 탄소 물질(3b)의 층과 도전성 탄소 물질(5)의 표면층은 융착된다(fusion-bonded). 도전성 탄소 물질(5)은 도전성 탄소 분말(5a) 및 도전성 탄소 섬유(5b)로부터 선택된 적어도 하나의 물질이다.
도전성 탄소 분말(5a)은 바람직하게는 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케트젠 블랙(ketjen black), 및 그래파이트 결정을 부분적으로 포함하는 분말로부터 선택된 적어도 하나의 분말이다. 도전성 탄소 섬유(5b)는 바람직하게는 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 기상-성장 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 적어도 하나의 섬유이다. 탄소 섬유의 직경은 바람직하게는 5 내지 200nm이고, 보다 바람직하게는 10 내지 100nm이다. 탄소 섬유의 길이는 바람직하게는 100nm 내지 50㎛이며, 보다 바람직하게는 1 내지 30㎛이다.
표현 "탄소 물질(3b)의 층과 도전성 탄소 물질(5)의 표면층이 융착된다"는 것은 예를 들어서, 탄소 물질 층(3b)의 표면 및 도전성 탄소 물질(5)의 표면상에 존재하는 그래핀-구조 층(6)(도 2 참조)이 서로 중첩된다는 것을 의미한다. 이는 전기 도전성 개선이 가능하게 한다. 탄소 물질(3b)의 층과 도전성 탄소 물질(5)의 표면층은 탄소 물질(3b)과 도전성 탄소 물질(5)을 혼합시키고 이 혼합물을 소성(calcination)함으로써 융착 될 수 있다.
부분적 그래파이트화(partial graphitization)를 실현하도록 탄소 소스(예를 들어, 락토스)를 혼합하고, 이어서 신뢰할만한 융착을 구현할 때에, 혼합물을 소성시킨 후에 건식 기계화학적 방법을 적용하는 것이 바람직하다. 탄소 소스가 사용되지 않는 경우, 융착은 소성 방법에 의해서 구현될 수 있는데, 그 이유는 소성 온도가 탄소-탄소 결합 분해 온도에 가깝기 때문이다. 그에 반해, 탄소 소스를 사용할 때에는 기계화학적 방법을 적용하는 것이 바람직하다.
제1 리튬 화합물 입자(2)의 평균 입자 크기는 약 3 내지 약 15㎛ 범위에 있다. 제1 리튬 화합물(2)의 입자의 표면상에 형성된 탄소 물질 층(3a)의 두께는 약 1nm 내지 약 10nm, 및 바람직하게는 약 2nm 내지 약 5nm의 범위에 있다. 탄소 물질 층(3a)의 두께가 10nm를 초과하면, 리튬 이온이 활물질의 표면으로, 즉 반응 자리로 충분하게 확산할 수 없다. 이로써, 리튬 전지의 출력 특성은 열화될 수 있다. 제2 리튬 화합물 층(4)의 두께는 예를 들어서, 약 50nm 내지 약 300nm 범위 내에 있다.
제1 리튬 화합물(2)은 전극 물질에 대한 핵 또는 코어 역할을 하는 입자성의 화합물이다. 제1 리튬 화합물은 바람직하게는 층상 리튬 화합물, 스피넬-타입 리튬 화합물, 또는 층상 리튬 화합물과 스피넬-타입 리튬 화합물의 혼합물이다.
예를 들어서, 층상 리튬 화합물은 CoO6 옥타헤드론(℃tahedrons)의 리지 공유(ridge sharing)에 의해서 형성된 CoO2 시트들이 적층된 분자성 호스트(molecular host) 내에 리튬이 포함되어 있는 인터칼레이션 화합물(intercalation compound)이다. 본 발명의 실시예들과 관련하여서 사용될 수 있는 층상 리튬 화합물은 α-층상 Li(Niα/Mnβ/Coγ)O2로 표현되며, 여기서 α+β+γ=1이다.
스피넬-타입 리튬 화합물은 스피넬 구조를 갖는 리튬-함유 금속 산화물일 수 있으며, 예를 들어서, LiNiδMnεO4로 표현되며, 여기서 δ+ε=2이다.
층상 리튬 화합물 및 스피넬-타입 리튬 화합물의 특정 실시예들은 LiCoO2, Li(Ni/Mn/Co)O2, Li(Ni0.5/Mn1.5)O4, LiMn2O4, Li2MO3-LiMO2(여기서, M=Ni, Co, 또는 Mn)(고용체) 등을 포함한다. 예를 들어서, Li(Ni/Mn/Co)O2 또는 Li(Ni0.5/Mn1.5)O4의 사용이 전기화학적 특성, 안전성 및 비용의 관점에서 바람직할 수 있다.
일 구현예에서, 원소 주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물, 이의 산화물 또는 알루미늄 할라이드 화합물이 제1 리튬 화합물, 예를 들어 층상 또는 스피넬-타입 리튬 화합물의 입자의 표면상에 존재한다. 위의 화합물이 층상 리튬 또는 스피넬-타입 리튬 화합물의 표면의 결정 격자 자리에 존재하는 경우, Mn-계 물질의 저항이 감소 될 수 있다. 원소 주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물들은 예를 들어서, Al, Mo, Ti, Zr, 및 S로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물들이다. 알루미늄 할라이드 화합물들의 예는 알루미늄 플루오라이드(aluminum fluoride)를 포함한다. 바람직하게는, 층상 리튬 또는 스피넬-타입 리튬 화합물의 입자의 표면은 약 1% 내지 약 3 % 의 (중량) 비로 알루미늄 플루오라이드 등으로 도핑 된다.
제2 리튬 화합물(4)은 탄소 물질(3a)의 층을 통해서 제1 리튬 화합물(2)의 입자의 표면상에 박막을 형성한다. 제2 리튬 화합물은, 예를 들어서, 리튬-함유 포스페이트 화합물, 리튬-함유 실리케이트 화합물, 또는 리튬-함유 포스페이트 화합물과 리튬-함유 실리케이트 화합물의 혼합물이다. 예를 들어서, 리튬-함유 포스페이트 화합물은 올리빈-타입(olivine-type) Li(Feζ/Coη/Mnθ)PO4(여기서, ζ+η+θ=1)에 의해서 표현될 수 있다. 리튬-함유 실리케이트 화합물은 예를 들어서, Li(Feι/Coκ/Mnλ)SiO4(여기서, ι+κ+λ=1)에 의해서 표현될 수 있다.
이러한 화합물들의 특정 실시예들은 LiFePO4, LiCoPO4, LiMnPO4, LiFeζMnθPO4(여기서, ζ+θ=1), 등을 포함한다. 이들 중에서, LiFePO4 가 제1 리튬 화합물과 함께 사용되는 경우 달성되는 효과의 측면에서 바람직하다.
제1 리튬 화합물과 제2 리튬 화합물의 조합의 예는 Li(Niα/Mnβ/Coγ)O2(여기서, α+β+γ=1)와 LiFePO4 간의 조합, Li(Ni0.5/Mn1.5)O4 와 LiFePO4 간의 조합, Li(Niα/Mnβ/Coγ)O2(여기서, α+β+γ=1)와 LiFeζMnθPO4(여기서, ζ+θ=1) 간의 조합, Li(Ni0.5/Mn1.5)O4 와 LiFeζMnθPO4(여기서, ζ+θ=1) 간의 조합 등을 포함한다.
제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물의 전체 표면은 탄소 물질 층(비정질 및/또는 그래핀-구조 탄소)으로 피복된다. 구체적으로, 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물은 서로 직접 물리적으로 접촉하지 않지만(즉, 물리적으로 격리되지만), 제1 탄소 물질 층을 통해서는 서로 간접적으로 접촉된다.
제2 리튬 화합물 층을 탄소 물질 층으로 피복된 제1 리튬 화합물의 표면상에 형성하기 위한 방법들의 예는 진공 CVD 방법, 습식 졸-겔(sol-gel)방법, 건식 기계화학적 방법, 미케노퓨전(mechanofusion) 방법, 등을 포함한다.
리튬 전지용 음극 물질의 예는 인공 그래파이트, 금속성 실리콘을 포함하는 복합 음극 물질 등을 포함한다. 고 용량, 높은 재생률, 및 긴 수명은 금속성 실리콘을 포함하는 실리콘 산화물 분말의 표면을 도전성 탄소로 코팅하고, 이로써 생성된 분말과 그 표면이 도전성 탄소로 코팅된 그래파이트성 분말(인공 그래파이트 또는 그래파이트가능한 분말)의 복합체를 형성하며, 이 복합체와 도전성 탄소(예를 들어, 아세틸렌 블랙 또는 탄소 나노튜브들)를 결합시킴으로써 제조된 음극 물질을 사용함으로써 구현될 수 있다.
세퍼레이터는 양극과 음극 간에 제공되어, 2개의 전극을 서로 전기적으로 절연시키고 전해질 용액을 유지하도록 제공된다. 세퍼레이터는 예를 들어서, 합성 수지막, 섬유 또는 무기 섬유로 형성된 세퍼레이터, 등을 포함한다. 세퍼레이터의 특정 예는 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 직물, 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 직물, 폴리프로필렌 부직포, 유리 섬유로 형성된 세퍼레이터, 셀룰로스 섬유로 형성된 세퍼레이터, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 형성된 세퍼레이터 등을 포함한다.
리튬 염, 이온-도전성 폴리머 등을 포함하는 비수 전해질 용액이, 바람직하게는 양극 및 음극이 그 내에 침지되는 리튬 2차 전지의 전해질 용액으로서 사용된다. 이온-도전성 고체 폴리머층은 또한 고체상 전지에서 세퍼레이터 및 전해질 용액을 대체할 수 있다.
리튬 염을 포함하는 비수 전해질 용액 내에 포함된 비수 용매의 예는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 등 또는 전술한 비수 용매 중 임의의 2 개 이상의 것의 조합을 포함한다.
비수 용매 내에서 용해될 수 있는 리튬 염들의 예는 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬 테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬 트리플루오로메탄술포네이트(LiSO3CF3), 등, 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 2차 전지 전극 물질은 전지의 내부 조건들에서 물리적으로 그리고 화학적으로 안정한 바인더를 포함할 수 있다. 바인더의 예는 불소-함유 수지, 예를 들어서, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 및 플루오로러버(fluororubber), 및 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 열가소성 수지을 포함한다. 바인더의 다른 실시예들은 아크릴 수지 물질, 스티렌-부타디엔-계 물질 등을 포함한다.
리튬 2차 전지 전극은 위의 전극 물질 및 임의의 추가 부재를 포함한다. 이러한 추가 부재의 예는 전극 물질로부터 전류를 수집하는 집전체를 포함한다. 집전체의 예는 얇은 금속 막을 포함한다. 양극 집전체는 예를 들어서, 알루미늄 호일이다. 음극 집전체는 예를 들어서, 구리 호일이다.
제1 탄소 물질 층(비정질 및/또는 그래핀-구조)이 그 위에 존재하는 제1 리튬 화합물은 입자 형태이고, 제2 리튬 화합물은 제1 리튬 화합물 입자의 표면의 전체 또는 일부 상에 박막 층을 형성하기 때문에, 충전 및 방전 동안 제1 리튬 화합물 입자는 고-전압 영역에서 반응 자리 역할을 하고, 상대적으로 낮은 산화-환원 전위를 갖는 제2 리튬 화합물의 박막 층은 저-전압 영역에서 반응 자리 역할을 한다. 이로써, 넓은 전압 범위에 걸쳐서 고 출력을 유지하며 고 에너지 밀도를 보이는, 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 2차 전지 양극 물질을 포함하는 전지를 구현할 수 있다.
원소 주기율표 3족 내지 6족의 원소 중의 원소를 포함하는 화합물, 이의 산화물 또는 알루미늄 할라이드 화합물이 제1 리튬 화합물 입자의 표면상에 존재하는 경우, Mn-계 물질의 저항을 줄일 수 있고, 전압 증가로 인해서 제1 리튬 화합물이 충전 및 방전 동안에 결정화되거나 파괴되는 상황을 잠재적으로 억제할 수 있다.
리튬 2차 전지 양극 물질이 제1 및 제2 탄소 물질 층(비정질 및/또는 그래핀-구조 탄소)으로 전체가 피복된 제1 리튬 화합물 및 제2 리튬 화합물과 함께 도전성 탄소 물질을 더 포함하고, 제2 탄소 물질 층과 도전성 탄소 물질의 표면층이 융착되는 경우, 충전 및 방전 동안에 전극의 팽창 및 수축으로 인한 전자적 도전 네트워크의 파괴를 방지할 수 있으며, 이로써 긴 수명을 달성할 수 있다. 올리빈-타입 물질은 탈산(deoxidation)을 쉽게 경험하지 않고, 전지의 열 폭주(thermal runaway)를 방지하는데 크게 기여할 수 있으며, 이로써 리튬 2차 전지의 안전성을 개선시킬 수 있다.
실시예
실시예 1
Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2가 리튬 2차 전지 양극 물질로서 제공되었다. Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2은 5 내지 8㎛의 평균 입자 크기를 갖는 입자 형태이고, 세라믹 입자(예를 들어, AlF3)는 가스 등의 생성을 방지하기 위해서 Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2 입자의 표면상에 제공되었다.
Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2 입자의 표면은 그래파이트화 가능한 수지로 코팅되고 400 내지 500℃의 온도(이 온도에서 화합물은 분해되지 않음)에서 소성(calcined)됨으로써 Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2 입자의 표면은 2 내지 5nm의 두께를 갖는 비정질 탄소 층으로 코팅되었다.
LiFePO4 박막이 정상 압력하에서 아르곤 가스 대기(atmosphere) 내 600 내지 650℃에서 옥살산 철(iron oxalate) 및 리튬 포스페이트를 가열함으로써 고체-상 방법(solid phase method)으로 비정질 탄소층의 표면상 형성되어서, 복합 리튬 물질이 생성되었다. 박막의 두께는 200nm이고, 박막의 비는 20 (중량)%였다.
복합 리튬 물질 84 중량부 및, 도전성 탄소 8 중량부와 도전성 탄소 섬유(도전성 물질) 2 중량부의 혼합물이 락토스 수용액 내에서 혼합되고 건조되고 400 내지 500℃에서 소성되었다. 이후, 복합 리튬 물질의 표면층 및 도전성 물질의 표면층은 탄소 물질 계면부(interface)에서 분말 간의 전단력에 의해서 생성된 열을 사용하여서 미케노퓨전 방식으로 융착되었다.
폴리비닐리덴 플루오라이드(바인더) 6 중량부가 이로써 생성된 양극 물질에 첨가되었다. N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone)(분산 용매)의 첨가 이후에, 혼합물이 혼련되어(kneaded) 양극 슬러리가 준비되었다. 이 슬러리는 20㎛의 두께를 갖는 알루미늄 호일에 발라져서 (알루미늄 호일을 포함하여서) 160㎛의 두께를 갖는 양극이 획득되었다.
양극 반대편에 제공된 음극은 아래에서 기술된 바와 같이 획득되었다. 음극 물질(인공 그래파이트), 도전성 물질, 카르복실메틸(carboxymethyl) 셀루로스(CMC)수용액, 및 스티렌-부타디엔-계 물질(SBR) 용액(바인더)이 혼합되어서 슬러리가 준비되었다. 이 슬러리는 10㎛의 두께를 갖는 구리 호일에 발라져서 (구리 호일을 포함하여서) 100㎛의 두께를 갖는 음극이 획득되었다.
이러한 양극 및 음극은 사전결정된 치수들로 절단되었다. 5개의 음극 및 양극이 적층되고, 부직포 세퍼레이터가 음극과 양극을 각기 분리시켰다. 단자를 용접한 후에, 전극들은 라미네이트 막으로 랩핑되어서(wrapped) 라미네이팅 된 전지가 획득되었다. 1mol/L의 농도에서 에틸렌 카보네이트(EC), 디메틸 카보네이트(DMC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 함유하는 용매 혼합물 내에서 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 용해시킴으로써 제조된 용액이 전해질 용액으로서 사용되었다. 40㎛ 두께를 갖는 폴리에틸렌(PE) 수지 막이 세퍼레이터로서 사용되었다. 전해질 용액을 주입한 후에, 라미네이트 막이 용접에 의해서 밀봉되었고, 전지가 충전되어서 3.6 V-700 mAh 리튬 전지를 획득하였다.
사이클 테스트가 이렇게 생성된 전지를 사용하여서 수행되었다(1 사이클: 1.5 W 일정한-전력 방전, 2.5 V 컷오프(cut-off), 및 4.1 V(700 mA)CC/CV 충전). 표 1은 초기 Wh 용량에 대한 1000 번째 사이클의 Wh 용량의 비(Wh 유지비(retention ratio))에 대한 측정 결과들을 나타낸다.
실시예 2
양극이, Li(Ni0.5/Mn1.5)O4 이 Li(Ni1/3/Co1/3/Mn1/3)O2 대신에 사용된 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 생성되었다. 이로써 생성된 양극 및 실시예 1과 같은 방법으로 생성된 음극을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 라미네이팅 된 리튬 전지를 생성하였다. 이로써 생성된 리튬 전지는 4.5 V-600 mAh 리튬 전지였다.
사이클 테스트가 이로써 생성된 전지를 사용하여서 수행되었다(1 사이클: 3.0 W 일정한-전력 방전, 2.7 V 컷오프(cut-off), 및 4.8 V(600 mA)CC/CV 충전). 표 1은 초기 Wh 용량에 대한 1000 번째 사이클의 Wh 용량의 비(Wh 유지비)에 대한 측정 결과들을 나타낸다.
비교예 1
Li(Ni/Co/Mn)O2 입자의 표면이 실시예 1에서와 동일한 방식으로 비정질 탄소 층으로 코팅되었다. LiFePO4 분말이 제공되고, Li(Ni/Co/Mn)O2 입자 및 도전성 물질과 단순히 혼합되어서 양극을 획득하였다. 각 성분의 혼합비(중량비)는 실시예 1에서 채용된 것과 동일하였다. 이에따라 생성된 양극 및 실시예 1에서와 동일한 방식으로 생성된 음극을 사용하여서 라미네이팅된 리튬 전지가 실시예 1에서와 동일한 방식으로 생성되었다. 이로써 생성된 리튬 전지는 3.8 V-700 mAh 리튬 전지였다.
사이클 테스트가 이로써 생성된 전지를 사용하여서 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수행되었다. 표 1은 초기 Wh 용량에 대한 1000 번째 사이클의 Wh 용량의 비(Wh 유지비)에 대한 측정 결과들을 나타낸다.
비교예 2
Li(Ni0.5/Mn1.5)O4 입자의 표면이 실시예 1에서 이루어진 방식으로 비정질 탄소층으로 피복되었다. LiFePO4 분말이 제공되고, LiNi0 .5/Mn1 . 5O4 입자 및 도전성 물질과 단지 혼합되어서 양극 물질을 획득하였다. 각 성분의 혼합비(중량비)는 실시예 2에서 채용된 것과 동일하였다. 이에 따라 생성된 양극 및 실시예 1에서와 동일한 방식으로 생성된 음극을 사용하여서 라미네이팅된 리튬 전지가 실시예 1에서와 동일한 방식으로 생성되었다. 이로써 생성된 리튬 전지는 4.1 V-500 mAh 리튬 전지였다.
사이클 테스트가 이로써 생성된 전지를 사용하여서 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수행되었다. 표 1은 초기 Wh 용량에 대한 1000 번째 사이클의 Wh 용량의 비(Wh 유지비)에 대한 측정 결과들을 나타낸다.
실시예 비교예
1 2 1 2
Wh 유지비(%) 96 92 73 66
초기 Wh 용량에 대한 1000 번째 사이클의 Wh 용량의 비(%)
표 1에서 도시된 결과들은 LiFePO4 박막이 코어 물질의 표면상에 형성된 실시예 1 및 2의 리튬 전지들이, 전극 물질이 동일한 혼합비로 단순하게 혼합된 비교예 1 및 2의 리튬 전지에 비해서, LiFePO4로 인한 반응 제어를 보이지 않으면서 혼합된 전위 연속성을 유지할 수 있다는 것을 확인하였다. 비교예 1 및 2의 리튬 전지들은 혼합된 전위로 인해서 초기에는 출력(SOC) 감소를 억제할 수 있었으나, 충전-방전 사이클들의 수가 증가함에 따라서, Li(Ni/Mn/Co)O2의 결정 구조가 열화되고 도전성 물질의 네트워크가 파괴되기(즉, 반응 자리들이 불균일하게 되기) 때문에 출력 감소를 보였다. 이로써, 혼합된 전위 연속성은 상실되며, 출력 감소가 발생하였다.
상이한 원소 혼합비를 갖는 층상 화합물을 사용하거나, 또는 Fe 대신에 Co 및/또는 Mn 을 포함하는 올리빈-타입 화합물을 사용하거나, 또는 포스페이트 화합물 대신에 규산(silicic acid) 화합물을 사용하는 경우 동일한 효과가 획득되었다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차 전지 전극 물질은 예를 들어서, 고 출력 및 고 에너지 밀도를 보이고, 5000 내지 10,000 사이클들(10년)의 수명을 가지며, 산업용 전지(예를 들어서, 차량용 전지)로서 사용될 수 있는 리튬 2차 전지의 가능한 구현이 가능하게 한다.
1 양극 물질
2 제1 리튬 화합물
3 탄소 물질 층(비정질 및/또는 그래핀-구조 탄소)
3a 제1 탄소 물질 층
3b 제2 탄소 물질 층
4 제2 리튬 화합물
5 도전성 탄소 물질
5a 도전성 탄소 분말 물질
5b 도전성 탄소 섬유 물질
6 그래핀-구조 층

Claims (36)

  1. 복합 리튬 물질(composite lithium material)인 양극 물질로서,
    입자 형태의 제1 리튬 화합물;
    제1 리튬 화합물 입자의 전체 표면상에 존재하는 제1 탄소 물질 층;
    제1 탄소 물질 층의 표면의 일부 또는 전체상에서 박막 층을 형성하는 제2 리튬 화합물; 및
    제2 리튬 화합물의 박막 층의 전체 표면상에 존재하는 제2 탄소 물질 층을 포함하고,
    상기에서, 제1 탄소 물질 층 및 제2 탄소 물질 층의 탄소 물질은 비정질 탄소 물질, 그래핀-구조 탄소 물질, 또는 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택되며,
    제1 리튬 화합물과 제2 리튬 화합물은 직접적으로 물리적으로 접촉하지 않는, 양극 물질.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 리튬 화합물은 층상 리튬 화합물, 스피넬-타입 리튬 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 양극 물질.
  3. 제2항에 있어서,
    층상 리튬 화합물은 α-층상 Li(Niα/Mnβ/Coγ)O2이고, α+β+γ=1인, 양극 물질.
  4. 제2항에 있어서,
    스피넬-타입 리튬 화합물은 스피넬-타입 Li(Niδ/Mnε)O4이고, δ+ε=2인, 양극 물질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물, 또는 이의 산화물 또는 알루미늄 할라이드 화합물을 더 포함하고,
    상기 화합물은 제1 리튬 화합물 입자의 표면상에 존재하는, 양극 물질.
  6. 제5항에 있어서,
    주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소는 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 지르코늄 또는 황인, 양극 물질.
  7. 제5항에 있어서,
    알루미늄 할라이드 화합물은 알루미늄 플루오라이드(aluminum fluoride)인, 양극 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 리튬 화합물은 리튬-함유 포스페이트 화합물, 리튬-함유 실리케이트 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 양극 물질.
  9. 제8항에 있어서,
    리튬-함유 포스페이트 화합물은 올리빈-타입 Li(Feζ/Coη/Mnθ)PO4이고, ζ+η+θ =1인, 양극 물질.
  10. 제8항에 있어서,
    리튬-함유 실리케이트 화합물은 Li(Feι/Coκ/Mnλ)SiO4이고, ι+κ+λ =1인, 양극 물질.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 탄소 물질을 더 포함하고, 제2 탄소 물질 층과 도전성 탄소 물질의 표면층은 융착되는(fusion-bonded), 양극 물질.
  12. 제11항에 있어서,
    융착은 소성(calcination) 방법 및 기계화학적 방법으로부터 선택된 적어도 하나의 방법에 의해서 구현되는, 양극 물질.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    도전성 탄소 물질은 도전성 탄소 분말 및 도전성 탄소 섬유로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 탄소 물질을 포함하는, 양극 물질.
  14. 제13항에 있어서,
    도전성 탄소 분말은 아세틸렌 블랙, 케트젠 블랙(ketjen black) 및 그래파이트 결정을 부분적으로 포함하는 분말로부터 선택된 적어도 하나의 분말을 포함하는, 양극 물질.
  15. 제13항에 있어서,
    도전성 탄소 섬유는 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 기상-성장 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 및 탄소 나노튜브들로부터 선택된 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 양극 물질.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    리튬 2차 전지의 양극을 생성하는데에 사용되는, 양극 물질.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에서 규정되는 양극 물질을 포함하는 양극.
  18. 제17항에 있어서,
    바인더를 더 포함하는, 양극.
  19. 제18항에 있어서,
    바인더는 (폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 및 플루오로러버(fluororubber)와 같은) 불소-함유 수지, (폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은) 열가소성 수지, 아크릴 수지 물질, 스티렌-부타디엔-계 물질 및 이들의 조합들로부터 선택되는, 양극.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    집전체를 추가로 포함하는, 양극.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 양극, 적어도 하나의 음극 및 적어도 하나의 전해질을 포함하는 리튬 2차 전지.
  22. 제21항에 있어서,
    적층된 양극과 음극 사이의 적어도 하나의 세퍼레이터, 및 양극과 음극이 침지된 전해질 용액을 추가로 포함하는, 리튬 2차 전지.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    음극은 인공 그래파이트, 금속성 실리콘을 포함하는 복합 음극 물질, 도전성 탄소로 코팅된 실리콘 산화물/금속성 실리콘 분말의 복합체, 및 도전성 탄소로 코팅된 그래파이트성 분말(graphitic powder)로부터 선택된 물질를 포함하는, 리튬 2차 전지.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    세퍼레이터는 합성 수지 막, 및 섬유 또는 무기 섬유로 형성된 세퍼레이터로부터 선택되는, 리튬 2차 전지.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    세퍼레이터는 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 직물, 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 직물, 폴리프로필렌 부직포, 유리 섬유로 형성된 세퍼레이터, 셀룰로스 섬유로 형성된 세퍼레이터, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 형성된 세퍼레이터로부터 선택된, 리튬 2차 전지.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    전해질은 비수 용매 및 적어도 하나의 리튬 염 또는 이온-도전성 폴리머를 포함하는 비수 전해질 용액인, 리튬 2차 전지.
  27. 제26항에 있어서,
    비수 용매는 알킬 카보네이트 또는 알킬 카보네이트들의 혼합물인, 리튬 2차 전지.
  28. 제27항에 있어서,
    비수 용매는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 리튬 2차 전지.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    리튬 염은 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬 테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬 트리플루오로메탄술포네이트(LiSO3CF3), 등으로부터 선택된, 리튬 2차 전지.
  30. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에서 규정되는 양극 물질을 제조하기 위한 방법으로서,
    a) 제1 리튬 화합물 입자를 제공하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 제공된 입자의 전체 표면상에 제1 탄소 물질 층을 형성하여서 탄소-코팅된 입자를 제공하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 제공된 탄소-코팅된 입자의 일부 또는 전체상에 제2 리튬 화합물의 박막 층을 형성하는 단계; 및
    d) 제2 리튬 화합물의 박막 층의 전체 표면을 제2 탄소 물질 층으로 코팅하여서 양극 물질을 제공하는 단계를 포함하는, 양극 물질 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    d) 단계의 물질을 도전성 탄소 물질과 혼합하는 단계, 및 도전성 탄소 물질과 제2 탄소 물질 층을 융착시키는 단계를 추가로 포함하는, 양극 물질 제조 방법.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    단계 a)에서 제공된 입자를, 주기율표의 3족 내지 6족의 원소들로부터 선택된 원소를 포함하는 화합물, 또는 이의 산화물 또는 알루미늄 할라이드 화합물과 혼합시키는 단계를 더 포함하는, 양극 물질 제조 방법.
  33. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서 규정되는 양극 물질;
    제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에서 규정되는 양극; 또는
    제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에서 규정되는 리튬 2차 전지를 포함하는 시스템.
  34. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 리튬 2차 전지의 산업용 전지로서의 용도.
  35. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 리튬 2차 전지의 차량용 전지(on-vehicle battery)로서의 용도.
  36. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 리튬 2차 전지의, 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 또는 유비퀴터스 IT 디바이스에서의 용도.
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