KR20180091456A - 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

패턴이 형성된 기재 및 상기 패턴 상에 형성된 리튬 금속 전착층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 관한 것이다.

Description

리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법 {ANODE FOR LITHIUM SECOND BATTERY AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF}
본원은 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대 전화, 휴대용 컴퓨터 및 비디오 카메라와 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대한 수요가 증대되고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형화 및 대용량화가 가능하며, 작동 전압이 높고 단위 중량 당 에너지밀도가 높다는 장점으로 인해 주목 받고 있다.
리튬 전지란 음극에 리튬 금속 또는 리튬 화합물을 사용한 전지를 총칭하는 것으로서, 다양한 물질들을 음극으로 채용하는 리튬 전지는 고전압과 고에너지 밀도 특성을 갖는다. 그 중에서도 리튬 금속은 단위 무게 당 에너지 밀도가 가장 높고, 표준수소전위가 -3.04 V로 가장 낮아 전지 음극 소재로써 가장 이상적으로 여겨진다. 리튬 이차전지의 음극 소재에 직접 리튬 금속을 사용하면 그 이론 용량이 현재 상용전지의 10배 이상인 3860 mAhg-1에 이른다.
그러나 리튬 금속 자체를 음극으로 사용할 경우에는 충방전 사이클이 진행됨에 따라 리튬 금속 표면에 덴드라이트(dendrite)가 성장하고, 연속적인 충방전시에 상기 성장한 덴드라이트가 디바이더(divider)를 관통하여 대극인 양극에 이르러 내부 단락을 일으킨다. 또한, 상기 성장한 덴드라이트는 리튬 전극의 비표면적을 증가시키고 전극 표면에서 전해액과 반응하여 전자 전도성이 결여된 고분자 막을 형성한다. 또한, 충전속도가 빠를수록, 상기 고분자막의 비균질성이 클수록 덴드라이트 성장은 가속된다. 때문에 상기 덴드라이트가 성장할수록 전지 저항이 급속히 증가하거나 전자 전도의 네트워크로부터 고립된 입자가 존재하게 되고 이는 방전을 저해하는 요소로서 작용하게 된다.
상기 덴드라이트 형성의 메커니즘은 하기와 같다. 즉, 박막형태의 리튬 금속을 음극으로 사용할 경우, 방전 시에는 음극 표면 전체에서 균일하게 리튬 이온이 용해되는 것이 아니라 국부적 용해가 발생하여 음극 표면에 구멍, 즉 피치(pitch)를 생성하고, 충전 시에는 상기 용해된 리튬 이온들이 본래 용해된 자리로 복귀하는 것이 아니라 특정 부분으로만 증착됨으로써 결과적으로 덴드라이트가 성장한다. 한편, 전해액과 리튬 금속은 직접적으로 접촉할 경우 양자가 반응하여 고체 전해질 계면 (Solid Electrolyte interface, SEI)을 형성함으로써 비가역적 리튬 손실을 촉진하기도 한다.
이러한 문제점 때문에 음극 소재로 리튬 금속 대신 리튬 이온을 흡수 및 방출할 수 있는 흑연, 카본 등의 탄소재료를 사용하는 방법이 제안되었다. 흑연, 카본 등의 음극 소재는 연속적인 충방전에도 금속 리튬이 석출되지 않기 때문에 덴드라이트에 의한 내부 단락이 발생되지 않고 이에 따른 부가적인 단점이 발생되지 않아 안전한 이차 전지의 음극 소재로 사용한다. 그러나 흑연, 카본 등의 음극 소재의 경우 이론적인 리튬 흡장 능력이 372 mAhg-1로, 리튬 금속 이론 용량의 10%에 해당하는 매우 작은 용량이며, 수명 열화가 심하다는 문제점이 있다.
본원의 배경이 되는 기술 한국특허등록공보 제 10-1156225호는 패턴화된 실리콘 기판의 움푹 들어간 철부에만 리튬을 전착시켜 전지의 충방전시 덴드라이트 성장을 실리콘 기판의 철부 내부로 억제시킨다. 그러나 패턴의 요철부 중 일부 부분에서만 리튬을 전착시키고 있어 덴드라이트 성장을 억제하는데 한계가 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1측면은, 패턴이 형성된 기재 및 상기 패턴 상에 형성된 리튬 금속 전착층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 패턴은 요부 및 철부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 철부 상의 리튬 금속 전착층 상에 다공성 물질이 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 철부의 수직 벽면 및 상기 요부의 수평 벽면의 연결부에서 덴드라이트 (dendrite)가 성장하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재는 구리(Cu), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌(Se), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb), 그래파이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 전도성 또는 비전도성 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 물질은 카본 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌, 카본나노섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비전도성 물질은 다공성 산화 알루미늄, 다공성 세라믹 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2측면은, 기판 상에 요철부를 포함하는 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴 상에 리튬 금속을 전착시키는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판에 패턴을 형성하는 단계는, 리소그래피, 나노 임프린팅, 에칭 또는 스크래칭에 의해서 수행되는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법은 상기 패턴의 철부 상에 형성된 리튬 금속 상에 다공성 물질을 형성하는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 금속은 플라즈마 증착법, 전기 도금법, 가스 반응법, 열 증착법, 스퍼터링법, 화학기상 증착법, 레이저 처리 화학 기상 증착법, 이온 플레이팅법, 캐소드 아크 처리법, 또는 제트 기상 증착법에 의해서 전착되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 3측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 리튬 이차 전지용 음극; 양극; 세퍼레이터; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 리튬 이차 전지용 음극은 덴드라이트가 철부의 수직 벽면 및 요부의 수평 벽면의 연결부에서 대각선 방향으로 자라면서 리튬 이차전지 내부에 배치된 세퍼레이터에 도달하기까지의 시간이 증가한다. 이로써 전지의 수명이 증가하게 된다.
또한, 리튬 금속이 전착된 철부 상에 다공성 물질이 형성됨으로써 상기 철부에서의 덴드라이트의 성장을 억제할 수 있고, 다공성 물질을 통해 리튬 이온들이 이동하는 것이 가능하다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 개략도이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법의 순서도이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 리튬 이차전지용 음극에서의 덴드라이트 성장의 개략도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하에서는 본원의 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1측면은 패턴이 형성된 기재 및 상기 패턴 상에 형성된 리튬 금속 전착층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 관한 것이다.
도 1은 리튬 이차 전지용 음극(100)을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 리튬 이차 전지용 음극(100)은 기재(110)를 포함한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재(110)상의 패턴은 요부(111) 및 철부(112)를 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기재(110)상의 패턴 상에 리튬 금속 전착층(120)을 포함한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 철부(112)상의 리튬 금속 전착층(120) 상에 다공성 물질(130)이 형성된 것을 특징으로 한다.
도 3은 리튬 이차 전지용 음극(100)에서의 덴드라이트 성장을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 철부(112)의 수직 벽면 및 상기 요부(111)의 수평 벽면의 연결부에서 덴드라이트 (dendrite)(140)가 성장하는 것을 특징으로 한다.
급속 충전시 생성되는 높은 에너지를 가지는 리튬 플럭스와 충전된 플럭스가 한곳에 집중되면 불균일하고 다층의 두꺼운 고체 전해질 계면 (Solid Electrolyte interface, SEI)이 형성된다. 이때, 상기 리튬 전착층의 두께가 얇은 곳에서 전류밀도가 높아지며, 상기 두께가 얇은 곳에서 높은 에너지를 가지는 리튬 플럭스들이 몰리면서 덴드라이트가 형성되는 부반응이 발생된다. 따라서, 음극의 표면적을 극대화시켜 높은 에너지를 가지는 플럭스들을 분산시키는 것이 중요하다. 리튬 음극의 표면적/표면에너지 제어는 기존 방법으로는 간단하지가 않기 때문에 새로운 관점에서 음극의 표면적/볼륨을 극대화 및 안정화를 위한 디자인이 필요하다.
상기 리튬 이차 전지용 음극을 사용한 리튬 이차 전지에 전류를 가했을 때, 상기 철부(112)의 수직 벽면 및 상기 요부(111)의 수평 벽면의 연결부에 전류가 다른 면에 비하여 밀도가 높아진다.. 따라서 전류밀도가 높은 상기 연결부에서 상기 덴드라이트(140)가 집중적으로 대각선이나 수평으로 성장하게 된다.
상기 덴드라이트(140)는 상기 철부(112)의 수직 벽면 및 상기 요부(111)의 수평 벽면의 연결부에서 대각선 방향으로 성장하기 때문에 세퍼레이터까지 도달하는 시간이 기존의 리튬 이차 전지보다 오래 걸린다. 따라서 상기 리튬 이차 전지용 음극을 사용할 경우 상기 기존의 리튬 이차 전지보다 수명이 길어지게 된다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재는 구리(Cu), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌(Se), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb), 그래파이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기재로서 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌(Se), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 경우, 기판 전체 표면에 금속이 도금된 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기재로서 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌(Se), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 경우, 기판 전체 표면에 불순물이 도핑된 것을 특징으로 한다.
상기 불순물은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In), 질소(N), 비소(As), 안티모니(Sb) 또는 인(P)인 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 전도성 또는 비전도성 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 물질은 카본 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌, 카본나노섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비전도성 물질은 다공성 산화 알루미늄, 다공성 세라믹 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성물질(130)을 사용함으로써 상기 철부(112)에서 리튬이 석출되어 덴드라이트(140)로 성장하는 것을 억제할 수 있다.
본원의 제 2측면은, 기판 상에 요철부를 포함하는 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴 상에 리튬 금속을 전착시키는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법에 관한 것이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극(100)의 제조방법의 순서도이다.
먼저, 기판(110) 상에 요철부를 포함하는 패턴을 형성한다 (S100).
상기 기판은 전도성 또는 반도체성 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전도성 물질은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al), 그래파이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 반도체성 물질은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌 (Se), 갈륨비소 (GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기판으로서 상기 반도체성 물질을 사용할 경우, 기판 전체 표면에 금속이 도금된 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기판으로서 상기 반도체성 물질을 사용할 경우, 기판 전체 표면에 불순물이 도핑된 것을 특징으로 한다.
상기 불순물은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In), 질소(N), 비소(As), 안티모니(Sb) 또는 인(P)인 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판에 패턴을 형성하는 단계는, 리소그래피, 나노 임프린팅, 에칭 또는 스크래칭에 의해서 수행되는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 패턴 상에 리튬 금속(120)을 전착시킨다 (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 금속(120)은 플라즈마 증착법, 전기 도금법, 가스 반응법, 열 증착법, 스퍼터링법, 화학기상 증착법, 레이저 처리 화학 기상 증착법, 이온 플레이팅법, 캐소드 아크 처리법, 또는 제트 기상 증착법에 의해서 전착되는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법은 상기 패턴의 철부(112) 상에 형성된 리튬 금속(120) 상에 다공성 물질(130)을 형성하는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나(S300), 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 전도성 또는 비전도성 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 물질은 카본 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌, 카본나노섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비전도성 물질은 다공성 산화 알루미늄, 다공성 세라믹 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성물질(130)을 사용함으로써 상기 철부(112)에서 리튬이 석출되어 덴드라이트(140)로 성장하는 것을 억제할 수 있다.
본원의 제 3측면은, 상기 리튬 이차 전지음극 내지 상기 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법에 따른 음극; 양극; 세퍼레이터; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 리튬 이차 전지용 음극
110: 기재
111: 요부
112: 철부
120: 리튬 금속 전착층
130: 다공성 물질
140: 덴드라이트

Claims (13)

  1. 패턴이 형성된 기재 및
    상기 패턴 상에 형성된 리튬 금속 전착층을 포함하는,
    리튬 이차 전지용 음극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴은 요부 및 철부를 포함하는 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 철부 상의 리튬 금속 전착층 상에 다공성 물질이 형성된 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 철부의 수직 벽면 및 상기 요부의 수평 벽면의 연결부에서 덴드라이트 (dendrite)가 성장하는 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재는 구리(Cu), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 테루르(Te), 셀렌(Se), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 인듐비소(InAs), 인듐안티몬(InSb), 그래파이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 다공성 물질은 전도성 또는 비전도성 물질을 포함하는 것인, 리튬 전지용 음극.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 카본 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌, 카본나노섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 비전도성 물질은 다공성 산화 알루미늄, 다공성 세라믹 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 리튬 이차 전지용 음극.
  9. 기판 상에 요철부를 포함하는 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴 상에 리튬 금속을 전착시키는 단계
    를 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기판에 패턴을 형성하는 단계는, 리소그래피, 나노 임프린팅, 에칭 또는 스크래칭에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 패턴의 철부 상에 형성된 리튬 금속 상에 다공성 물질을 형성하는 단계를 추가 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 리튬 금속은 플라즈마 증착법, 전기 도금법, 가스 반응법, 열 증착법, 스퍼터링법, 화학기상 증착법, 레이저 처리 화학 기상 증착법, 이온 플레이팅법, 캐소드 아크 처리법, 또는 제트 기상 증착법에 의해서 전착되는 것인, 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
  13. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이차 전지용 음극; 양극; 세퍼레이터; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지.
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