KR20180137989A - 리튬 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 리튬 전극에 포함된 표면 산화막의 두께 및 표면 조도를 제어하여 리튬 이차전지, 예컨대, 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용할 경우 폴리설파이드와의 부반응이 억제되어 전지의 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

리튬 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Lithium Metal Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising the Same}
본 발명은 리튬 이차전지의 수명 향상을 위한 리튬 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
최근 휴대 전화, 무선 가전 기기, 전기 자동차에 이르기까지 전지를 필요로 하는 다양한 기기들이 개발되고 있으며, 이러한 기기들의 개발에 따라 이차전지에 대한 수요 역시 증가하고 있다. 특히, 전자 제품의 소형화 경향과 더불어 이차전지도 경량화 및 소형화되고 있는 추세이다.
이러한 추세에 부합하여 최근 리튬 금속을 활물질로 적용하는 리튬 이차전지가 각광을 받고 있다. 리튬 금속은 산화환원전위가 낮고(표준수소전극에 대해 -3.045V) 중량 에너지 밀도가 크다는(3,860 mAhg-1) 특성을 가지고 있어 고용량 이차전지의 음극 재료로 기대되고 있다.
그러나 리튬 금속을 전지 음극으로 이용하는 경우 일반적으로 평면상의 집전체 상에 리튬 호일을 부착시킴으로써 전지를 제조하는데, 리튬은 알칼리 금속으로서 반응성이 크기 때문에 물과 폭발적으로 반응하고, 대기 중의 산소와도 반응하므로 일반적인 환경에서 제조 및 이용이 어려운 단점이 있다. 특히, 리튬 금속이 대기에 노출될 때 산화의 결과로 LiOH, Li2O, Li2CO3 등의 산화막을 갖는다. 이러한 산화막이 표면에 존재할 때, 산화막이 절연막으로 작용하여 전기 전도도가 낮아지고, 리튬 이온의 원활한 이동을 저해하여 전기 저항이 증가하는 문제가 발생한다.
이와 같은 이유로, 리튬 음극을 형성하는데 진공 증착 공정을 수행하여 리튬 금속의 반응성으로 인한 표면 산화막 형성의 문제점이 일부 개선되었으나, 여전히 전지 조립 과정에서는 대기에 노출되어, 표면 산화막 형성의 원천적인 억제는 불가능한 실정이다. 이에, 리튬 금속을 사용하여 에너지 효율을 높이면서도 리튬의 반응성 문제를 해결할 수 있고 공정을 보다 더 간단하게 할 수 있는 리튬 금속 전극의 개발이 요구된다.
한국 등록특허 제0508945호, "리튬 전지용 음극, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 리튬전지" 미국 등록특허 제6025094호, "Protective coatings for negative electrodes"
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 리튬 금속의 표면에 존재하는 산화막(native layer)의 표면특성을 제어하여 리튬 이차전지, 특히, 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용할 경우 리튬-황 이차전지의 충·방전시 용출되는 폴리설파이드와 상기 리튬 금속의 부반응을 억제하여 리튬-황 이차전지의 수명을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 리튬 이차전지 수명을 향상시킬 수 있도록 표면 제어된 리튬 전극을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 표면 제어된 리튬 전극으로 인하여 수명이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 표면 산화막(native layer)을 포함하는 리튬 전극에 있어서,
상기 표면 산화막은 하기 Sa(면의 산술 평균 거칠기), Sz(면의 최대 높이 거칠기), Sp(피크 수에 의한 거칠기) 및 Sdr(계면적 증가 정도)에 의해 규정되는 표면 특성을 가지는 리튬 전극을 제공한다.
(i) Sa ≥ 1 ㎛;
(ii) Sz ≥ 14 ㎛;
(iii) Sp ≥ 1000 ㎜-1; 및
(iv) Sdr ≥ 0.5,
여기서, 상기 Sa는 면의 산술 평균 높이로서, 표면의 평균 면에 대해 각 점간 높이 차의 절대값 평균값이고, 상기 Sz는 면의 최대 높이 거칠기로서, 단일 면 내에서 최고점과 최저점 간의 거리이며, 상기 Sp는 피크 수에 의한 거칠기로서, 피크의 가파른 정도를 나타내는 척도이고, 상기 Sdr은 계면의 증가 정도로서, 전개 면적(측정한 형상의 표면적)이 측정 영역을 위해서 수직으로 볼 때의 면적 대비 증가한 비율을 의미한다. 구체적으로, 상기 표면 산화막은 1 ≤ Sa ≤ 2, 15 ≤ Sz ≤ 20, 1000 ≤ Spc ≤ 1500 및 0.5 ≤ Sdr ≤ 1.0 에 의해 규정되는 표면 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 표면 산화막의 두께는 50 nm 이하, 바람직하게는 10 내지 50 nm 일 수 있다.
또한, 상기 표면 산화막은 Li2O, LiOH 및 Li2CO3 로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 리튬 전극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
상기 리튬 이차전지는 리튬-황 이차전지일 수 있으며, 상기 리튬-황 이차전지는 상기 리튬 전극을 음극으로 포함하고, 황과 폴리아크릴로니트릴의 혼합물(S-PAN)를 포함하는 양극을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 리튬 전극의 표면에 형성된 표면 산화막의 두께를 감소시키고, 표면 조도를 증가시켜 리튬 이차전지의 수명 특성 개선에 적합하도록 표면 특성이 제어된 리튬 전극을 제조할 수 있다.
상기 표면 특성이 제어된 리튬 전극은 리튬 이차전지의 음극으로 적용할 수 있으며, 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용할 경우 전해액과 리튬 음극 간 부반응에 의해 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층이 형성되어 비가역 용량을 감소시킬 수 있기에 리튬-황 이차전지의 수명 특성을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 산화막을 포함하는 리튬 전극의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 표면 특성이 제어된 리튬 전극의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 비교예 3에 따라 제조된 표면 특성이 제어되지 않은 리튬 전극의 단면도이다.
도 4는 실시예 1, 비교예 1 및 2의 리튬 전극을 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용한 경우 사이클 수명을 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
리튬 전극
통상적인 방법으로 제조되는 리튬 전극은 표면에 수백 nm 정도의 표면 산화막이 생성된다.
이러한 표면 산화막은 리튬 전극이 제조 환경에 존재하고 있는 수분, 산소 및 이산화탄소에 노출되어 생성되는 것인데, 리튬 전극에 형성된 표면 산화막으로 인하여 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층을 형성시킬 수 없으므로, 상기 표면 산화막의 형성을 방지하거나 또는 형태를 변화시켜 리튬 효율을 증가시키는 것이 필요하다.
이에, 본 발명은 표면 특성이 제어된 리튬 전극에 관한 것으로, 표면 산화막을 포함하는 리튬 전극에서 상기 표면 산화막의 표면 조도가 제어된 것을 특징으로 하는 리튬 전극을 제공한다.
(i) Sa ≥ 1 ㎛;
(ii) Sz ≥ 14 ㎛;
(iii) Sp ≥ 1000 ㎜-1; 및
(iv) Sdr ≥ 0.5,
상기 표면 조도는 Sa(면의 산술 평균 거칠기), Sz(면의 최대 높이 거칠기), Sp(피크 수에 의한 거칠기) 및 Sdr(계면적 증가 정도)에 의해 규정될 수 있다.
Sa는 면의 산술 평균 높이로서, 표면의 평균면에 대해 각 점간 높이 차의 절대값 평균을 나타낸다. 수치가 낮을수록 면이 거칠기가 낮다. 면 거칠기를 평가할 때 일반적으로 사용된다.
본 발명에서, Sa는 Sa ≥ 1 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ ≤ Sa ≤ 2 ㎛일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 안정적인 SEI 형성에 유리할 수 있으며, 상기 범위를 벗어날 경우 SEI 형성이 어려울 수 있다.
Sz는 면의 최대 높이 거칠기로서, 두 번째로 흔한 거칠기 파라미터이다. 면에서 최고점과 최저점간 거리를 나타낸 것이다.
본 발명에서 Sz는 Sz ≥ 14 ㎛, 바람직하게는 15 ㎛ ≤ Sz ≤ 20 ㎛ 일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 안정적인 SEI 형성에 유리할 수 있으며, 상기 범위를 벗어날 경우 SEI 형성이 어려울 수 있다.
Sp는 가파른 peak 수에 의한 거칠기로서, 피크가 얼마나 가파른지를 보여준다. 이 값이 클수록 표면 상에 가파른 피크가 더 많다는 것을 의미한다.
본 발명에서 Sp는 Sp ≥ 1000 ㎜-1, 바람직하게는 1000 ㎜-1 ≤ Sp ≤ 1500 ㎜-1 일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 안정적인 SEI 형성에 유리할 수 있으며, 상기 범위를 벗어날 경우 SEI 형성이 어려울 수 있다.
Sdr은 계면의 전개 면적비로서, 전개 면적 (측정한 형상의 표면적)이 측정 영역을 위에서 수직으로 볼 때의 면적에 비해 얼마나 증가했는지를 나타낸다.
본 발명에서 Sdr은 Sdr ≥ 0.5, 바람직하게는 0.5 ≤ Sdr ≤ 1.0 일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 안정적인 SEI 형성에 유리할 수 있으며, 상기 범위를 벗어날 경우 SEI 형성이 어려울 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 전극은 표면 산화막이 전술한 바와 같은 Sa, Sz, Sp 및 Sdr 범위를 만족함으로써, 전해액과의 부반응을 통해 안정적인 SEI를 형성할 수 있는 최적의 표면 조도를 가지게 되며, 이로 인하여 리튬과 전해액 사이의 반응성을 개선시키기 때문에 초기 안정한 SEI 형성에 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 발명은 리튬 전극의 표면 특성으로서 표면 조도 뿐만 아니라 두께도 함께 제어된 것을 특징으로 하는 리튬 전극을 제공한다.
상기 표면 산화막의 두께는 50 nm 이하, 바람직하게는 10 내지 50 nm 일 수 있다.
상기 표면 산화막의 두께는 리튬 전극의 반응성과 관련이 있으며, 50 nm 초과일 경우 안정한 SEI 층이 형성되지 않아 전지의 수명 특성을 개선시키는 효과가 미미할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 전극은 집전체의 일면에 형성되고, 상기 표면 산화막은 상기 리튬 전극이 집전체와 접하지 않은 다른 일면에 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 표면 산화막은 Li2O, LiOH 및 Li2CO3 로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이와 같은 표면 리튬 전극 및 표면 산화막의 구조를 도면을 참조하면 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 표면 산화막을 포함하는 리튬 전극의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표면 산화막(120)은 리튬 전극(100)이 집전체(200)와 접하지 않는 일면에 형성된 것으로, 리튬 전극(100)은 표면 산화막(120)은 Li2O를 포함하는 제1산화층(121); Li2O 및 LiOH를 포함하는 제2산화층(122); 및 Li2O, LiOH 및 Li2CO3를 포함하는 제3산화층(123);을 포함한다.
제1산화층(121) 내지 제3산화층(123)은 그 임계면이 존재하는 것이 아니고, 상기 산화물 조성의 분포에 따라, 임의적으로 구획된 층이다. 이것은 리튬 전극(100)의 최표면으로부터 Li2O, LiOH 및 Li2CO3가 형성되는 깊이가 각각 상이하며, 이들의 깊이는 Li2O > LiOH > Li2CO3 순이다.
보다 구체적으로 최표면으로부터 Li2O 가 존재하는 지점까지의 거리를 제1산화층(121)으로 정의하며, 이것의 두께는 10 내지 50 nm, 바람직하게는 8 내지 30 nm일 수 있다.
또한 최표면층으로부터 LiOH가 존재하는 지점까지의 거리를 제2산화층(122)으로 정의하며, 이것의 두께는 1 내지 10 nm, 바람직하게는 3 내지 10 nm일 수 있다.
또한 최표면층으로부터 Li2CO3가 존재하는 지점까지의 거리를 제3산화층(123)으로 정의하며, 이것의 두께는 1 내지 5 nm, 바람직하게는 0.5 내지 1 nm일 수 있다.
리튬 금속층(110)은 상기 리튬 전극(100)에서 상기 표면 산화막(120)이 형성되고 남아있는 층으로서, 리튬금속 원소를 포함하는 금속층을 의미한다. 상기 리튬금속층의 재질은 리튬합금, 리튬금속, 리튬합금의 산화물 또는 리튬산화물일 수 있다. 비제한적인 예로, 음극은 리튬 금속의 박막일 수도 있으며, 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과의 합금일 수 있다. 이때, 상기 리튬 금속층(110)은 표면 산화막(120) 이외에도 일부가 산소나 수분에 의해 변질되거나 불순물을 포함할 수도 있다.
리튬 금속층(110) 및 표면 산화막(120)을 포함하는 리튬 전극(100)의 두께는 0.01 내지 100 ㎛ 일 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 75 ㎛, 보다 바람직하게는 0.1 내지 50 ㎛ 일 수 있다. 상기 두께가 0.01 ㎛ 미만이면 리튬의 효율 부족으로 인한 사이클 특성을 만족시키기 어려우며, 100 ㎛를 초과하면 리튬 두께 증가에 따른 에너지밀도 감소의 문제점이 발생하기 때문이다.
리튬 이차전지
본 발명은 또한, 전술한 바와 같이 표면 산화막의 두께 및 표면조도에 의해 표면 특성이 제어된 리튬 전극을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
상기 표면 특성이 제어된 리튬 전극은 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용될 수 있다.
이때, 상기 리튬-황 이차전지의 양극은 황(S)과 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 혼합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 열처리되어 얻어진 혼합물(S-PAN)일 수 있다.
일반적으로 리튬-황 이차전지의 양극재로 주로 사용되는 S/C 복합체에 비해 상기 S-PAN을 이용할 경우, 리튬-황 이차전지의 충방전 폴리설파이드의 용출량을 대폭 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이는 황 원자 또는 단쇄 황(short-chain sulfur)들이 탄화된 폴리머 백본(carbonized polymer backbone)에 고르게 분산된 형태로 공유 결합되어 있어, 방전시 S-PAN을 포함하는 양극으로부터 폴리설파이드의 생성이 억제되어 나타나는 현상이다.
이에, 리튬-황 이차전지의 음극으로 상기 표면 특성이 제어된 리튬 금속을 사용할 경우 폴리설파이드의 생성이 억제된 S-PAN 양극으로부터 일부 생성되는 폴리설파이드와의 부반응도 감소되어 전지의 수명 특성 개선 효과를 극대화할 수 있다.
이와 같은 표면 제어된 리튬 전극은 아래와 같은 리튬 전극 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
리튬 소스를 이용하여 고온 진공 증착법에 의해 집전체에 리튬을 증착시킨다. 이때, 상기 리튬 소스는 리튬 잉곳일 수 있고, 집전체는 구리 호일일 수 있다. 이때, 고온 진공 증착법은 500~700 ℃ 및 10-7 ~ 10-3 torr 조건에서 실시할 수 있으며, 이와 같은 조건 하에서 리튬 증착이 효율적으로 이루어질 수 있다.
증착되는 리튬층의 표면 산화막이 형성되지 않도록 증착을 실시한 다음, 진공 챔버로부터 Ar/CO2 혼합 가스가 분포되어 있는 글로브 박스 내로 이동시켜, 일정 기간 보관하여 리튬 전극을 제조할 수 있다.
이와 같이, 증착 공정만으로도 상기 산화막의 표면 조도가 전해액과의 부반응을 일으킬 정도로 증가될 수 있으나, 표면 조도를 더욱 증가시키기 위하여 압연 및 브러싱(brushing) 기법을 사용할 수도 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같은 표면 특성이 제어된 리튬 전극을 제조하였다.
진공 챔버에서, 집전체로서 구리 호일을 이용하여 고온 진공 증착법은 600 ℃ 및 10-5 torr 에 의해 상기 구리 호일의 표면에 리튬을 증착시킨 후, Ar/CO2 혼합 가스로 채워진 글로브 박스 내에서 보관한 후 리튬 전극을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 리튬 전극에 대하여 압연 및 브러싱 공정을 추가로 실시하여 표면 조도를 증가시켰다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, dry room에 4일 보관한 뒤, 산화막 두께를 100 nm 정도로 증가시키고, 표면 조도는 그에 따라 자연스럽게 형성되었다고 보면 된다.
비교예 2
도 3에 도시된 바와 같은, 표면 특성이 제어되지 않은 리튬 전극을 제조하였다.
실험예 1: 표면 산화막의 두께 및 표면조도 측정
실시예 1,2 및 비교예 1,2에서 각각 제조된 리튬 전극에 대하여 표면 산화막의 두께 및 표면 조도를 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다.
이때, 상기 표면 산화막의 두께는 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) depth-profile을 통해 측정하고, 상기 표면 산화막의 표면 조도는 레이저 콘포칼 마이크로스코프 장비를 이용하여 측정하였다.
산화막의 표면특성
두께 표면조도
Sa (㎛) Sz (㎛) Spc (㎜-1) Sdr
실시예1 50 nm 1.2±0.03 14.1±0.09 1255.5±107.13 0.8±0.01
비교예1 100 nm 1.2±0.03 13.3±0.16 1100.8±100.03 0.8±0.03
비교예2 100 nm 0.9±0.02 10.2±0.57 967.9±166.61 0.4±0.08
그 결과, 상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예1은 비교예 1 및 2에 비해, 표면 산화막의 두께가 감소되고, 표면조도가 증가하는 것을 알 수 있다.
실험예 2: 비가역 용량 측정
S-PAN을 양극재로 포함하는 양극을 포함하는 리튬-황 이차전지에, 실시예 1,2 및 비교예 1,2에서 각각 제조된 리튬 전극을 음극으로 적용하여, 4.3 내지 2.5 V의 전압범위에서 충방전하면서 전지의 용량을 평가하여, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
2번째 충전 용량(mAh/g) 3번째 방전용량(mAh/g) 효율 (%)
실시예1 1470 1465 99.7
비교예1 1504 1495 99.4
비교예2 1488 1370 92
실험예 3: 리튬-황 이차전지의 사이클 수명 측정
S-PAN을 양극재로 포함하는 양극을 포함하는 리튬-황 이차전지에, 실시예 1,2 및 비교예 1,2에서 각각 제조된 리튬 전극을 음극으로 적용하여 사이클 수명을 측정하였다. 충전 및 방전시 조건의 하기와 같다.
-충방전 구동: 0.1C 2.5회 → [0.2C 3회 → 0.3C/0.5C 10회]n
상기 조건으로 사이클을 반복하면서 전지의 초기 용량과 대비하여 방전 용량이 80%에 도달했을 때의 사이클 수를 측정하였다.
도 4는 실시예 1, 비교예 1 및 2의 리튬 전극을 리튬-황 이차전지의 음극으로 적용한 경우 사이클 수명을 측정한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 표면 산화층의 두께가 감소하고 표면 조도가 증가한 실시예 1의 경우 비교예 1,2에 비해 리튬 전극의 수명 특성이 현저히 높은 것을 알 수 있다.
따라서 표면 산화층의 표면 조도 및 두께는 전지의 수명 특성에 밀접하게 연관됨을 알 수 있으며, 표면 산화층의 표면 조도 또는 두께가 줄어들면 전지 수명 특성이 향상되는 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100. 리튬 전극
110. 리튬 금속층
120. 표면 산화막
121. 제1산화층
122. 제2산화층
123. 제3산화층
200. 집전체

Claims (13)

  1. 표면 산화막(native layer)을 포함하는 리튬 전극에 있어서,
    상기 표면 산화막은 하기 Sa(면의 산술 평균 높이), Sz(면의 최대 높이 거칠기), Sp(피크 수에 의한 거칠기) 및 Sdr(계면적 증가 정도)에 의해 규정되는 표면 특성을 가지는 리튬 전극:
    (i) Sa ≥ 1 ㎛;
    (ii) Sz ≥ 14 ㎛;
    (iii) Sp ≥ 1000 ㎜-1; 및
    (iv) Sdr ≥ 0.5,
    여기서, 상기 Sa는 면의 산술 평균 높이로서, 표면의 평균 면에 대해 각 점간 높이 차의 절대값 평균값이고, 상기 Sz는 면의 최대 높이 거칠기로서, 단일 면 내에서 최고점과 최저점 간의 거리이며, 상기 Sp는 피크 수에 의한 거칠기로서, 피크의 가파른 정도를 나타내는 척도이고, 상기 Sdr은 계면의 증가 정도로서, 전개 면적(측정한 형상의 표면적)이 측정 영역을 위해서 수직으로 볼 때의 면적 대비 증가한 비를 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면 산화막은 1 ㎛ ≤ Sa ≤ 2 ㎛, 15 ㎛ ≤ Sz ≤ 20 ㎛, 1000 ㎜-1 ≤ Spc ≤ 1500 ㎜-1 및 0.5 ≤ Sdr ≤ 1.0 에 의해 규정되는 표면 특성을 가지는 리튬 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표면 산화막의 두께는 50 nm 이하인 리튬 전극.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 표면 산화막의 두께는 10 내지 50 nm 인 리튬 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 전극은 집전체의 일면에 형성되고, 상기 표면 산화막은 상기 리튬 전극이 집전체와 접하지 않은 다른 일면에 형성된 리튬 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 산화막은 Li2O, LiOH 및 Li2CO3 로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 리튬 전극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면 산화막은 Li2O 를 포함하는 제1 산화층; Li2O 및 LiOH 를 포함하는 제2 산화층; 및 Li2O, LiOH 및 Li2CO3 를 포함하는 제3 산화층;을 포함하고,
    상기 제1 산화층은 두께가 10 내지 50 nm, 상기 제2 산화층은 두께가 1 내지 10 nm, 제3 산화층은 두께가 1 내지 5 nm인 리튬 전극.
  8. 고온 진공 증착법에 의해 집전체 상에 리튬 금속을 증착시키는 리튬 전극의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리튬 전극을 압연 및 브러싱 공정에 적용하여 상기 리튬 금속의 표면 조도를 증가시키는 리튬 전극의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 고온 진공 증착법은 500~700 ℃ 및 10-3 ~ 10-7 torr 하에서 수행되는 리튬 전극의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 리튬 전극을 포함하는 리튬 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지는 리튬-황 이차전지인 리튬 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 리튬-황 이차전지는 상기 리튬 전극을 음극으로 포함하고, 황과 폴리아크릴로니트릴의 혼합물(S-PAN)를 포함하는 양극을 포함하는 리튬 이차전지.


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