KR20190011635A - Silicon sheet, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a silicon thin plate which has a simple manufacturing process and can be adjusted with size and thickness thereof suitable for a purpose to be expanded to various application fields, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same. The silicon thin plate has the thickness of 500 nm or less, and a specific surface area of 15 m^2/g or less.

Description

실리콘 박판, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{SILICON SHEET, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a silicon thin plate, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

실리콘 박판, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 대한 것이다.A silicon thin plate, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

소형 이차 전지뿐만 아니라 전기차 및 에너지저장장치의 폭발적인 성장으로 인해, 높은 에너지 밀도의 전지 사양이 요구되고 있는 시점에서, 상용화되고 있는 흑연이 점점 실리콘으로 대체되고 있다. 하지만 실리콘 물질 자체의 단점인 낮은 전기 전도도와 충/방전 시 발생하는 큰 부피팽창으로 인해 산업화되기 어려운 실정이다. Due to the explosive growth of electric vehicles and energy storage devices as well as small secondary batteries, graphite, which is being commercialized, is gradually being replaced by silicon at the time when battery specifications of high energy density are required. However, it is difficult to industrialize due to the low electrical conductivity, which is a disadvantage of the silicon material itself, and the large volume expansion occurring during charging / discharging.

이에 수많은 연구를 통해 실리콘의 특성이 개선되고 있다. 보다 구체적으로, 물질의 크기가 나노미터 단위로 줄어들면서 실리콘 음극의 수명 특성을 향상시키는 것에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. Numerous studies have shown that the properties of silicon are improving. More specifically, much research has been conducted on improving the lifetime characteristics of a silicon anode by reducing the size of the material in nanometers.

실리콘 박판, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하고자 한다.A silicon thin plate, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

본 발명의 일 구현예에서는, 실리콘(Si) 박판은 두께가 500nm 이하이고, 비표면적이 15 m2/g 이하인 실리콘(Si) 박판을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the silicon (Si) thin plate has a thickness of 500 nm or less and a specific surface area of 15 m 2 / g or less.

또한, 상기 실리콘 박판은 가로 및 세로가 각각 500nm 내지 5mm인 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The silicon thin plate may be a silicon (Si) thin plate having a width and a length of 500 nm to 5 mm, respectively.

상기 실리콘(Si) 박판은 가로 길이/두께의 비율(aspect ratio)가 1 내지 500,000 인 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The silicon (Si) thin plate may be a silicon (Si) thin plate having an aspect ratio of 1 to 500,000.

상기 실리콘(Si) 박판은 비정질인 실리콘으로 이루어진 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The silicon (Si) thin plate may be a silicon (Si) thin plate made of amorphous silicon.

상기 실리콘(Si) 박판은 100사이클 이후 전극판의 부피팽창이 80% 이하인 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The silicon (Si) thin plate may be a silicon (Si) thin plate having a volume expansion of the electrode plate of 80% or less after 100 cycles.

상기 실리콘(Si) 박판은 상기 실리콘(Si) 박판 위에 탄소 코팅층을 더 포함하는 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The silicon (Si) thin plate may be a silicon (Si) thin plate, which further comprises a carbon coating layer on the silicon thin plate.

상기 실리콘(Si) 박판 위에 형성된 탄소 코팅층의 두께는 1nm 내지 10nm 인 것인 실리콘(Si) 박판일 수 있다.The carbon coating layer formed on the silicon (Si) thin plate may have a thickness of 1 nm to 10 nm.

고상의 무기염을 준비하는 단계, 상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계, 상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계, 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계를 포함하는 실리콘(Si) 박판 제조 방법을 제공한다. A step of preparing a solid inorganic salt, a step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt, a step of dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent, Thereby obtaining a removed silicon (Si) thin plate.

상기 용매는 물이고 상기 고상의 무기염은 물에 대해 상온에서 0.1 g/ml 내지 10 g/ml의 용해도를 가지는 것일 수 있다.The solvent may be water and the solid phase inorganic salt may have a solubility of 0.1 g / ml to 10 g / ml at room temperature with respect to water.

상기 고상의 무기염 내 양이온은 알루미늄(Aluminum), 바륨(Barium), 카드뮴(Cadmium), 세슘(Caesium), 칼슘(Calcium), 세륨(Cerium), 코발트(Cobalt), 인듐(indium), 철(Iron), 리튬(Lithium), 마그네슘(Magnesium), 망간(Manganese), 네오디뮴(Neodymium), 니켈(Nickel), 포타슘(Potassium), 라듐(Radium), 루비듐(Rubidium), 사마륨(Samarium), 나트륨(Sodium), 스트론튬(Strontium), 이트륨(Yttrium), 또는 아연(Zinc) 일 수 있다.The cation in the solid phase inorganic salt may be selected from the group consisting of aluminum, barium, cadmium, cesium, calcium, cerium, cobalt, indium, iron Iron, Lithium, Magnesium, Manganese, Neodymium, Nickel, Potassium, Radium, Rubidium, Samarium, Sodium Sodium, Strontium, Yttrium, or Zinc.

상기 고상의 무기염 내 음이온은 브롬화물(Bromide), 탄산염(Carbonate), 염화물(Chloride), 크롬산염(Chromate), 시안화물(Cyanide), 불화물(Fluoride), 수산화물(Hydroxide), 요오드화물(Iodide), 몰리브덴산염(Molybdate), 산화물(Oxide), 또는 황산염(Sulfate) 일 수 있다.The anion in the solid phase inorganic salt may be at least one selected from the group consisting of Bromide, Carbonate, Chloride, Chromate, Cyanide, Fluoride, Hydroxide, Iodide ), Molybdate, oxide, or sulfate.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)을 이용하여 수행되는 것일 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed using a chemical vapor deposition (CVD) method.

상기 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)에 이용되는 실리콘 전구체는 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 사염화규소(SiCl4), 트리클로로실란(HSiCl3), 디클로로실란(H2SiCl2), 클로로실란(H3SiCl), 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다.Silicon precursors used in the chemical vapor deposition (CVD, chemical vapor deposition) is a silane (SiH 4), disilane (Si 2 H 6), silicon tetrachloride (SiCl 4), silane (HSiCl 3) trichlorosilane, dichlorosilane ( H 2 SiCl 2 ), chlorosilane (H 3 SiCl), or a combination thereof.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 1분 내지 120 분 동안 화학 기상 증착법으로 수행되는 것일 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed by chemical vapor deposition for 1 minute to 120 minutes.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 300℃ 내지 1000℃인 온도 범위에서 화학 기상 증착법으로 수행되는 것일 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed by chemical vapor deposition at a temperature ranging from 300 ° C to 1000 ° C.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법을 이용하는 것일 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be a sputtering method.

상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계에 의해 수득된 박판 형상의 실리콘은 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도에 따라 비정질 또는 결정질로 제어되는 것일 수 있다.The thin plate-shaped silicon obtained by the step of obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt is dissolved and removed has an amorphous or crystalline (e.g., amorphous or amorphous) phase depending on the reaction temperature of the step of forming a silicon It can be controlled.

상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계는 무기염이 제거된 실리콘을 분쇄하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.The step of obtaining a thin silicon (Si) sheet in which the inorganic salt is dissolved and removed may include the step of pulverizing silicon from which the inorganic salt has been removed.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도가 700℃ 미만인 경우, 수득된 실리콘이 비정질인 것일 수 있다.When the reaction temperature of the step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt is less than 700 캜, the resultant silicon may be amorphous.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도가 700℃ 이상인 경우, 수득된 실리콘이 결정질인 것일 수 있다.When the reaction temperature in the step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt is 700 ° C or higher, the obtained silicon may be crystalline.

상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계, 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계 이후 상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.The step of dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent, and the step of obtaining a silicon (Si) thin sheet from which the inorganic salt is dissolved to remove the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved Recycling < / RTI >

상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계는 하나 이상의 비용매를 이용하여 무기염을 재결정하는 것일 수 있다.The step of reusing and recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved may be one in which the inorganic salt is recrystallized using one or more non-solvent.

상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계는 상기 무기염의 재활용률이 90% 이상인 것일 수 있다.In the step of reusing and recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved, the recycling ratio of the inorganic salt may be 90% or more.

상기 고상의 무기염을 준비하는 단계 이후 상기 무기염의 입경을 조절하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.And adjusting the particle size of the inorganic salt after preparing the solid inorganic salt.

상기 무기염의 입경을 조절하는 단계는 분쇄, 용매 증발기에 의한 재결정화, 열처리를 이용한 재결정화, 볼밀 분쇄 및 비용매에 의한 재결정화 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 무기염의 크기 조절하는 것일 수 있다.The step of regulating the particle size of the inorganic salt may be one of regulating the size of the inorganic salt by any one method selected from pulverization, recrystallization by a solvent evaporator, recrystallization by heat treatment, ball milling and recrystallization by non-solvent.

상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계, 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계 이후 상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.A step of dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent, and a step of obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt is dissolved to form a carbon coating layer on the surface of the thin silicon (Si) . ≪ / RTI >

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계는 700℃ 내지 1000℃의 온도에서 열처리되는 것일 수 있다.The step of forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may be a heat treatment at a temperature of 700 ° C to 1000 ° C.

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계는 탄소를 포함하는 가스가 존재하는 조건에서 열처리되는 것일 수 있다.The step of forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may be a heat treatment in the presence of a gas containing carbon.

상기 탄소를 포함하는 가스는 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6), 및 톨루엔(toluene) 중에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.The carbon-containing gas may be any one selected from acetylene (C 2 H 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), ethane (C 2 H 6 ), and toluene.

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계에 의해 형성된 탄소 코팅층은 두께가 1nm 내지 10nm인 것일 수 있다.The carbon coating layer formed by forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may have a thickness of 1 nm to 10 nm.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 전술한 본 발명의 일 구현예에 의한 실리콘 박판을 포함하는 음극 활물질을 포함하는 음극, 양극 및In another embodiment of the present invention, the negative electrode, the positive electrode and the negative electrode including the negative electrode active material including the thin silicon plate according to one embodiment of the present invention,

상기 음극 및 양극 사이에 위치하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.And an electrolyte positioned between the cathode and the anode.

본 발명의 일 구현 예에 따른 실리콘 박판 및 이의 제조 방법은, 제조 과정이 간단하고, 목적에 맞게 크기와 두께를 조절할 수 있어, 다양한 응용분야로 확장 가능하다. The thin silicon plate according to one embodiment of the present invention and its manufacturing method are simple in manufacturing process and can be adjusted in size and thickness to suit the purpose and can be expanded to various application fields.

또한, 상업화되었을 때, 무기염의 재사용 등을 통해 간접물질들의 비용을 최소화할 수 있다. In addition, when commercialized, the cost of indirect materials can be minimized through the reuse of inorganic salts.

게다가 본원 발명에서 제공하는 실리콘 박판은 구조적인 특징 때문에, 충/방전 시, 실리콘의 부피팽창으로 인해 발생하는 내부응력에 대해 수평적이기보다는 수직적으로 완화된다. 그렇기 때문에 얇은 두께의 실리콘은 낮은 부피 팽창률을 갖게 되며 높은 수명 특성을 기대할 수 있다. 또한, 실리콘 박판은 다른 나노구조체의 실리콘과는 다르게 비표면적이 넓지 않아, 부반응이 작기 때문에 첫 번째 충/방전 시 효율이 높다.In addition, due to the structural characteristics, the silicon thin plate provided by the present invention is vertically relaxed rather than horizontally with respect to the internal stress caused by the volume expansion of silicon upon charging / discharging. For this reason, thin-walled silicon has a low volume expansion rate and high life expectancy. Unlike the silicon of other nanostructures, the silicon thin plate has a small specific surface area and has a low side reaction, so that the efficiency of the first charge / discharge is high.

도 1은 본원의 일 구현 예에 따른 리튬 이차 전지의 개략도이다.
도 2는 본원의 실리콘(Si) 박판의 합성 과정에 대한 모식도이다.
도 3은 본원의 다양한 재결정 방법을 통해 입경이 조절된 무기염에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 본원의 제조예 2-1에 의해 제조된 실리콘(Si) 박판의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5은 본원의 제조예 3-2에 의해 제조된 탄소 코팅된 실리콘 박판의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 6은 본원의 비정질의 실리콘(Si) 박판과 탄소가 코팅된 실리콘(Si) 박판의 X-ray diffraction (XRD) X선 회절 그래프이다.
도 7은 본원의 비정질의 실리콘(Si) 박판과 탄소가 코팅된 실리콘(Si) 박판의 Raman spectroscopy 그래프이다.
도 8는 본원의 제조예 2-1에 의해 제조된 실리콘(Si) 박판의 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 그래프이다.
도 9은 본원의 제조예 5에 의해 제조된 코인셀의 실리콘(Si) 박판의 두께 별 첫번째 충/방전 그래프이다.
도 10은 본원의 제조예 5에 의해 제조된 코인셀의 실리콘(Si) 박판의 두께 별 충/방전 수명 특성이다.
도 11는 본원의 제조예 5에 의해 제조된 코인셀의 실리콘(Si) 박판의 충/방전 속도에 따른 용량 그래프이다.
1 is a schematic view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a process of synthesizing a silicon (Si) thin plate of the present invention.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of an inorganic salt whose particle size is controlled through various recrystallization methods of the present invention.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the silicon (Si) thin plate produced according to Production Example 2-1 of the present application.
5 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the carbon coated silicon thin plate produced in Production Example 3-2 of the present application.
6 is an X-ray diffraction (XRD) X-ray diffraction graph of the amorphous silicon (Si) thin plate and the carbon coated silicon thin plate of the present invention.
7 is a Raman spectroscopy graph of the amorphous silicon (Si) thin plate and the carbon coated silicon (Si) thin plate of the present invention.
8 is a Brunauer-Emmett-Teller (BET) graph of a silicon (Si) thin plate produced according to Production Example 2-1 of the present application.
9 is a graph showing the first charge / discharge of the silicon (Si) thin plate of the coin cell fabricated according to Production Example 5 of the present invention by thickness.
FIG. 10 is a graph showing the charge / discharge lifetime characteristics of the silicon (Si) thin plate of the coin cell manufactured according to Production Example 5 of the present invention.
11 is a graph showing a capacity according to charge / discharge rate of a silicon (Si) thin plate of a coin cell manufactured by Production Example 5 of the present application.

이하, 본 발명의 구현예들을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명에서의 실리콘 박판은 얇은 막 형태의 실리콘 입자를 의미한다. 구체적인 두께 범위에 대해서는 후술하도록 한다. The thin silicon plate in the present invention means silicon particles in the form of a thin film. A specific thickness range will be described later.

본 발명에서 실리콘 박판은 길이 및 두께로 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 실리콘 박판을 직육면체로 투영하여 가장 긴 변을 길이로 정의하고, 가장 짧은 변의 길이를 두께로 하고, 나머지 변의 길이를 세로 길이로 정의할 수 있다.In the present invention, the silicon thin plate can be defined as a length and a thickness. More specifically, the silicon thin plate may be projected in a rectangular parallelepiped shape to define the longest side as a length, the length of the shortest side as a thickness, and the length of the other side as a vertical length.

본원 명세서 전체에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "표면에" 있다고 할 때, 명백히 이와 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, where a section such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on the surface" of another part, And the like.

본원 명세서 전체에서, 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.Throughout this specification, when an element is referred to as " comprising ", it is understood that other elements may be included, rather than excluding other elements, unless the context clearly dictates otherwise.

(1)(One) 실리콘 박판Silicon thin plate

본 발명의 일 구현예에서는, 두께가 500nm 이하이고, 비표면적이 15 m2/g 이하인 실리콘(Si) 박판을 제공한다. In one embodiment of the present invention, a silicon (Si) thin plate having a thickness of 500 nm or less and a specific surface area of 15 m 2 / g or less is provided.

실리콘은 높은 에너지 밀도 달성 가능함에도 불구하고 실리콘 물질의 충/방전시 발생하는 큰 부피팽창으로 인해 산업화 되기 어려운 실정이다. 그러나 실리콘 박판은 충/방전시 발생하는 부피 팽창이 내부응력에 대하여 수평적이기 보다는 수직적으로 완화되기 때문에 낮은 부피 팽창률을 갖게 되며, 높은 수명 특성을 기대할 수 있다.Although silicon can achieve high energy density, it is difficult to industrialize due to the large volume expansion that occurs during charging / discharging of silicon materials. However, the silicon thin plate has a low volume expansion rate because it is vertically relaxed rather than horizontal in relation to the internal stress during charging / discharging, and high lifetime characteristics can be expected.

실리콘 박판의 두께는 10nm 내지 500nm일 수 있다. 구체적으로 50nm 내지 380nm, 50nm 내지 150nm, 50nm 내지 100nm, 10nm 내지 50nm 일 수 있다.The thickness of the silicon thin plate may be 10 nm to 500 nm. Specifically, it may be 50 nm to 380 nm, 50 nm to 150 nm, 50 nm to 100 nm, and 10 nm to 50 nm.

상기 실리콘 박판의 두께는 무기염에 실리콘(Si)를 코팅하는 단계의 공정온도, 공정시간, 무기염의 양, 실리콘 전구체 가스의 유량을 조절함에 따라 두께가 제어될 수 있다. The thickness of the silicon thin plate may be controlled by controlling the process temperature, the process time, the amount of the inorganic salt, and the flow rate of the silicon precursor gas in the step of coating the inorganic salt with silicon (Si).

상기 실리콘 박판은 두께에 따라 전기학적으로 다른 특성을 가질 수 있다. The thin silicon plate may have other electro-mechanical properties depending on its thickness.

실리콘 박판의 두께가 500nm 초과인 경우 실리콘 물질의 낮은 전기전도도 때문에 분극 현상이 심해지고, 충전시 큰 부피팽창으로 인한 크랙, 및 탈리 등이 발생하게 되어 수명특성이 저하된다. 또한, 두꺼운 두께의 실리콘 박판은 리튬이온의 확산거리가 길기 때문에 저항이 증가하여 고속 충/방전 효율이 좋지 않다. 반면, 실리콘 박판의 두께가 얇을수록 충/방전시 부피팽창이 적어 장기적인 수명 특성에 유리하며, 리튬이온의 확산 거리가 짧아 고속 충/방전에 유리하나, 실리콘 박판의 두께가 너무 얇은 경우 비표면적이 넓어, 초기 부반응이 커지며, 이로 인해 초기 효율이 낮아질 수 있다.When the thickness of the silicon thin plate is more than 500 nm, the polarization phenomenon becomes worse due to the low electric conductivity of the silicon material, cracks due to the large volume expansion at the time of filling, and desorption occur, and the lifetime characteristics are deteriorated. In addition, since the thickness of the silicon thin plate has a long diffusion distance of lithium ions, the resistance increases and the high charge / discharge efficiency is not good. On the other hand, the thinner the thickness of the silicon thin plate, the smaller the volume expansion during charging / discharging, the better the long-term lifetime characteristics. The shorter diffusion length of lithium ion is favorable for high charge / discharge, but if the thickness of silicon thin plate is too thin, And the initial side reaction becomes large, which may lower the initial efficiency.

실리콘 박판은 2차원 구조일 수도 있으며, 약간의 굴곡을 가지는 박판 구조일 수도 있다.The thin silicon plate may be a two-dimensional structure, It may be a thin plate structure having slight curvature.

상기 실리콘 박판은 비표면적이 0.1 m2/g 내지 20 m2/g 일 수 있다. 구체적으로는 1 m2/g 내지 15 m2/g, 2.42 m2/g 내지 10.79 m2/g, 8.32 m2/g 내지 10.79 m2/g, 9.67 m2/g 내지 10.79 m2/g 일 수 있다. The silicon thin plate may have a specific surface area of 0.1 m 2 / g to 20 m 2 / g. More specifically, 1 m 2 / g to 15 m 2 / g, 2.42 m 2 / g to 10.79 m 2 / g, 8.32 m 2 / g to 10.79 m 2 / g, 9.67 m 2 / g to 10.79 m 2 / g Lt; / RTI >

실리콘 입자의 비표면적이 1 m2/g 미만인 경우 낮은 비표면적으로 인해 초기효율은 좋을 수 있으나, Bulk 실리콘과 같은 전기화학적 거동을 보이게 된다. 즉, 부피팽창에 효과적으로 대응하지 못해 수명특성이 저하될 수 있다. 또한, 실리콘 박판의 비표면적이 15 m2/g 초과하는 경우 넓은 비표면적으로 인해 초기 부반응이 커지며, 이로 인해 초기 효율이 낮아지는 문제점이 발생한다. When the specific surface area of the silicon particles is less than 1 m 2 / g, the initial efficiency may be good due to the low specific surface area, but the electrochemical behavior such as the bulk silicon is exhibited. That is, it can not effectively cope with the volume expansion, and the life characteristics may be degraded. In addition, when the specific surface area of the silicon thin plate exceeds 15 m 2 / g, the initial side reaction becomes large due to the large specific surface area, thereby causing a problem of lowering the initial efficiency.

상기 실리콘 박판은 가로 및 세로 길이가 각각 500nm 내지 5mm일 수 있다. 구체적으로는 500nm 내지 1mm, 500nm 내지 100㎛, 500nm 내지 10㎛, 또는 500nm 내지 1㎛ 일 수 있다. 상기 가로 및 세로 길이는 무기염의 크기에 따라 제어될 수 있는 범위이다. 무기염의 크기가 커지는 경우, 대면적의 실리콘 박판을 제조할 수 있다.The silicon thin plate may have a width and a length of 500 nm to 5 mm, respectively. Specifically, it may be 500 nm to 1 mm, 500 nm to 100 μm, 500 nm to 10 μm, or 500 nm to 1 μm. The width and length are ranges that can be controlled depending on the size of the inorganic salt. When the size of the inorganic salt is large, a large-area silicon thin plate can be produced.

실리콘 박판의 경우 다른 나노 구조체의 실리콘과는 달리 비표면적이 넓지 않아 부반응이 작기 때문에 첫번째 충/방전시 효율이 높다. 그러나, 실리콘 박판의 가로 및 세로 길이가 500nm미만인 경우 다른 나노 구조체와 마찬가지로 비표면적이 커지게 되고, 부반응이 증가하여 첫번째 충/방전시 효율이 저하될 수 있다. Unlike the silicon of other nanostructures, the silicon thin plate has a small specific surface area and thus has a low side reaction. Therefore, the efficiency of the first charge / discharge is high. However, when the width and the length of the silicon thin plate are less than 500 nm, the specific surface area becomes large like other nanostructures, and the side reaction may increase, which may reduce the efficiency of the first charge / discharge.

상기 범위는 무기염의 가로 및 세로 크기에 따라 변경될 수 있는 범위이며, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 목적에 따라 조절될 수 있다.The range is a range that can be changed depending on the lateral and vertical sizes of the inorganic salt, and the present invention is not limited thereto and can be adjusted according to the purpose.

상기 실리콘 박판의 가로 길이/두께의 비율(aspect ratio)이 1 내지 500,000 일 수 있다. 구체적으로 1 내지 1,000일 수 있다. 보다 구체적으로 10 내지 200, 5 내지 100, 3 내지 67, 1 내지 26 일 수 있다. The aspect ratio of the silicon thin plate may be 1 to 500,000. Specifically 1 to 1,000. More specifically from 10 to 200, from 5 to 100, from 3 to 67, from 1 to 26,

실리콘 박판의 가로 길이/두께의 비율(aspect ratio)이 커질수록 충/방전시 발생하는 부피팽창이 내부응력에 대하여 수평적이기보다는 수직적으로 완화되기 때문에 낮은 부피팽창률과 높은 수명 특성을 가지게 된다. As the aspect ratio of the silicon thin plate increases, the volumetric expansion occurring during charge / discharge is lowered vertically rather than horizontally relative to the internal stress, resulting in a low volume expansion rate and a high lifetime characteristic.

상기 실리콘(Si) 박판은 100사이클 이후 전극판의 부피팽창이 30%이상, 및 80% 이하인 것일 수 있다. 이는 사이클 조건(작동온도, 전극조성 등)에 따라서 달라질 수 있다. 이차전지 구동온도가 높으면 그만큼 충/방전 효율이 증가해 더 큰 부피팽창을 유발할 수 있으며, 전극조성에서 활물질의 함량이 높다면 부피팽창률이 증가할 수 있다. 일반적으로 실리콘의 경우 리튬 이온 삽입시 300%이상의 부피 팽창이 일어남에 반해, 실리콘 박판을 이용한 경우에는 부피팽창이 30-80%로서 현저하게 감소되며, 앞서 설명한 바와 같이 충/방전시의 부피 변화가 감소하는 경우 전지의 효율 및 수명 특성이 향상된다.The silicon (Si) thin plate may have a volume expansion of not less than 30% and not more than 80% after 100 cycles. This may vary depending on the cycling conditions (operating temperature, electrode composition, etc.). If the secondary battery operating temperature is higher, the charging / discharging efficiency increases to cause a larger volume expansion. If the content of the active material in the electrode composition is high, the volume expansion rate may increase. Generally, in the case of silicon, when the lithium ion is inserted, the volume expansion exceeds 300%, whereas when the silicon thin plate is used, the volume expansion is remarkably reduced as 30-80%. As described above, The efficiency and lifetime characteristics of the battery are improved.

상기 실리콘 박판은 실리콘 코팅이나 탄소 코팅 단계의 반응 온도에 따라 비정질이거나, 결정질로 제어되는 것일 수 있다.The silicon thin plate may be amorphous or controlled to be crystalline depending on the reaction temperature of the silicon coating or carbon coating step.

실리콘 코팅 단계가 700℃미만의 온도에서 행해지는 경우 형성된 실리콘 박판은 비정질이며, 실리콘 코팅 단계가 700℃이상에서 행해지는 경우 형성된 실리콘 박판은 결정질일 수 있다. 또한, 탄소 코팅 단계의 반응 온도가 700℃ 내지 1,000℃인 경우 실리콘 박판은 비정질에서 다결정질로 결정화도가 변할 수 있다.If the silicon coating step is performed at a temperature of less than 700 캜, the formed silicon thin plate is amorphous, and if the silicon coating step is performed at 700 캜 or higher, the silicon thin plate formed may be crystalline. When the reaction temperature in the carbon coating step is 700 ° C to 1,000 ° C, the crystallinity of the silicon thin plate may vary from amorphous to polycrystalline.

상기 실리콘 박판은 실리콘 표면에 탄소 코팅층을 더 포함하는 것일 수 있다. 탄소 코팅층을 더 포함함으로써 실리콘 박판의 전기화학적 성능이 향상될 수 있다. 구체적으로 실리콘 박판 표면의 탄소코팅은 실리콘의 낮은 전기전도도를 향상시킬 수 있고, 실리콘 표면 부반응을 줄일 수 있기 때문에 보다 안정적인 SEI layer를 형성할 수 있다. 또한, 부피팽창시 물리적 보호막이 되어 수명특성을 향상시킬 수 있다. The thin silicon plate may further comprise a carbon coating layer on the silicon surface. By further including the carbon coating layer, the electrochemical performance of the thin silicon plate can be improved. Specifically, the carbon coating on the silicon thin plate surface can improve the low electrical conductivity of the silicon and reduce the side reaction of the silicon surface, so that a more stable SEI layer can be formed. In addition, it becomes a physical protective film at the time of volume expansion, and life characteristics can be improved.

탄소 코팅 단계는 700℃ 내지 1000℃의 온도에서 열처리되는 것일 수 있으며, 탄소 코팅 단계의 열처리 온도에 따라 실리콘은 비정질에서 다결정질로 제어될 수 있다.The carbon coating step may be a heat treatment at a temperature of 700 ° C to 1000 ° C, and the silicon may be controlled from amorphous to polycrystalline according to the heat treatment temperature of the carbon coating step.

탄소 코팅 단계의 온도는 탄소전구체 가스에 따라 달라질 수 있다. CH4 gas의 경우 900℃ 이상, C2H4의 경우 800℃ 이상, C2H2의 경우 700℃ 이상에서 코팅이 가능하다. 단, 탄소 코팅 단계의 온도가 1000℃를 초과하는 경우 실리콘카바이드(SiC)가 형성될 수 있다.The temperature of the carbon coating step may vary depending on the carbon precursor gas. Coating is possible at over 900 ° C for CH 4 gas, over 800 ° C for C 2 H 4 , and over 700 ° C for C 2 H 2 . However, silicon carbide (SiC) may be formed when the temperature of the carbon coating step exceeds 1000 캜.

코팅된 탄소층의 두께는 코팅되는 물질의 양, 코팅하는 탄소 전구체 가스의 유량, 반응온도, 공정 시간에 의해 조절될 수 있으며, 코팅된 탄소층의 두께가 1nm 내지 10nm 일 수 있다. 구체적으로 3nm 내지 7nm 일 수 있다. 탄소 코팅층이 1nm 미만이면, 앞서 기술한 탄소 코팅 효과가 미비할 수 있으며, 탄소 코팅층이 10nm를 초과하면, 전극의 무게당 또는 부피당 용량이 감소할 수 있다. The thickness of the coated carbon layer can be controlled by the amount of the material to be coated, the flow rate of the carbon precursor gas to be coated, the reaction temperature, and the process time, and the thickness of the coated carbon layer may be 1 nm to 10 nm. Specifically, it may be 3 nm to 7 nm. If the carbon coating layer is less than 1 nm, the above-described carbon coating effect may be insufficient. If the carbon coating layer is more than 10 nm, the capacity per unit weight or volume of the electrode may be decreased.

(2)(2) 실리콘 박판의 제조방법Manufacturing method of silicon thin plate

본 발명의 일 구현예에서는, 고상의 무기염을 준비하는 단계, 상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계, 상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계, 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계를 포함하는 실리콘(Si) 박판 제조 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of preparing a solid inorganic salt, forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt, dissolving the inorganic salt in which the silicon , And a step of obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt has been dissolved to remove the silicon (Si) thin sheet.

보다 구체적으로, 본 발명은 무기염을 틀로 사용하여 실리콘 박판을 제조하는 방법을 제공한다.More specifically, the present invention provides a method for producing a silicon thin plate using an inorganic salt as a mold.

구체적으로, 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계에서, 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 실리콘 박판이 수득될 수 있다.Specifically, in the step of obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt has been dissolved and dissolved, a thin silicon plate according to one embodiment of the present invention described above can be obtained.

본 실리콘 박판의 제조방법은 무기염을 틀로 사용하여, 실리콘 박판을 제조하는 것이므로, 무기염은 합성 온도, 시간, 전압 등에 관계없이 안정해야 하며, 녹는점은 600℃ 이상인 것이 바람직하다.Since the method for producing this thin silicon plate is to produce a thin silicon plate using an inorganic salt as a mold, the inorganic salt should be stable regardless of the synthesis temperature, time, and voltage, and preferably has a melting point of 600 ° C or higher.

상기 고상의 무기염 내 양이온은, 알루미늄(Aluminum), 바륨(Barium), 카드뮴(Cadmium), 세슘(Caesium), 칼슘(Calcium), 세륨(Cerium), 코발트(Cobalt), 인듐(indium), 철(Iron), 리튬(Lithium), 마그네슘(Magnesium), 망간(Manganese), 네오디뮴(Neodymium), 니켈(Nickel), 포타슘(Potassium), 라듐(Radium), 루비듐(Rubidium), 사마륨(Samarium), 나트륨(Sodium), 스트론튬(Strontium), 이트륨(Yttrium), 또는 아연(Zinc) 일 수 있다.The cation in the solid phase inorganic salt may be at least one selected from the group consisting of aluminum, barium, cadmium, cesium, calcium, cerium, cobalt, indium, iron Iron, lanthanum, magnesium, manganese, neodymium, nickel, potassium, radium, rubidium, samarium, sodium, For example, sodium, strontium, yttrium, or zinc.

상기 고상의 무기염 내 음이온은, 브롬화물(Bromide), 탄산염(Carbonate), 염화물(Chloride), 크롬산염(Chromate), 시안화물(Cyanide), 불화물(Fluoride), 수산화물(Hydroxide), 요오드화물(Iodide), 몰리브덴산염(Molybdate), 산화물(Oxide), 또는 황산염(Sulfate) 일 수 있다.The anion in the solid inorganic salt may be at least one selected from the group consisting of Bromide, Carbonate, Chloride, Chromate, Cyanide, Fluoride, Hydroxide, Iodide, Molybdate, Oxide, or Sulfate.

상기 고상의 무기염은 용매에 대해 상온에서 100 g/L 내지 10,000 g/L 의 용해도를 가지는 것일 수 있다. 이는 무기염 표면에 실리콘을 코팅한 이후에 무기염의 제거를 위함이다. 상기 용해도 범위는 무기염이 용매에 포화상태를 만들 수 있는 범위를 의미한다. The solid inorganic salt may have a solubility of 100 g / L to 10,000 g / L at room temperature with respect to the solvent. This is for the removal of inorganic salts after coating the surface of the inorganic salt with silicon. The solubility range refers to the range in which the inorganic salt can form a saturated state in the solvent.

본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 고상의 무기염은 물에 대해 상온에서 0.1 g/ml 내지 10 g/ml의 용해도를 가지는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the solid inorganic salt may have a solubility of 0.1 g / ml to 10 g / ml at room temperature with respect to water.

본 발명의 일 구현예에서 용매 및 비용매는 사용하는 무기염의 각각의 용매 및 비용매에 대한 용해도로 선택될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 특정한 무기염이 선택되면 용매는 상기 무기염에 대한 용해도가 충분히 높은 것이 선택되고, 비용매는 상기 무기염에 대한 용해도가 충분히 낮은 것으로 선택될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent and non-solvent may be selected as the solubility of the inorganic salt used for each solvent and non-solvent. For example, when a specific inorganic salt is selected, the solvent is selected to have a sufficiently high solubility in the inorganic salt, and the non-solvent can be selected to have a sufficiently low solubility in the inorganic salt.

보다 구체적으로, 무기염을 염화 나트륨으로 선택하는 경우, 용매는 물을 선택할 수 있다. 물에 대한 염화 나트륨의 용해도는 360g/L 이다. 이때 비용매는 메탄올, 에탄올, 디메틸포름아미드, 1-프로판올, 설포레인, 1-부탄올, 2-프로판올, 1-펜탄올, 아세토니트릴, 아세톤 및 이들의 조합일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 예시의 비용매는 염화 나트륨에 대한 용해도가 0.4 내지 0.00042g/L 정도로 매우 낮다. More specifically, when the inorganic salt is selected as sodium chloride, water can be selected as the solvent. The solubility of sodium chloride in water is 360 g / L. The non-solvent may be methanol, ethanol, dimethylformamide, 1-propanol, sulfolane, 1-butanol, 2-propanol, 1-pentanol, acetonitrile, acetone and combinations thereof. The above-mentioned non-solvent is very low in solubility in sodium chloride of about 0.4 to 0.00042 g / L.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 실리콘 박판의 제조 방법을 각 단계 별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a silicon thin plate according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

우선, 고상의 무기염을 준비하는 단계는 실리콘 코팅층 형성의 틀이 되는 무기염을 준비하는 것일 수 있다. 이는 고상의 무기염을 준비하는 단계 이후에 무기염의 입경을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.First, the step of preparing a solid phase inorganic salt may be preparing an inorganic salt which forms a frame of the silicon coating layer. This may further comprise the step of adjusting the particle size of the inorganic salt after the step of preparing the solid inorganic salt.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 무기염 표면 전체 또는 일부에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be to form a silicon (Si) coating layer on the whole or part of the inorganic salt surface.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)을 이용하여 수행될 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed using chemical vapor deposition (CVD).

상기 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)에 이용되는 실리콘 전구체는 실란계 화합물일 수 있다. 구체적으로, 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 사염화규소(SiCl4), 트리클로로실란(HSiCl3), 디클로로실란(H2SiCl2), 클로로실란(H3SiCl), 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.The silicon precursor used in the chemical vapor deposition (CVD) may be a silane-based compound. Specifically, a silane (SiH 4), disilane (Si 2 H 6), silicon tetrachloride (SiCl 4), trichlorosilane (HSiCl 3), dichlorosilane (H 2 SiCl 2), chlorosilane (H 3 SiCl), Or a combination thereof, and the present invention is not limited thereto.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 300℃ 내지 1000℃인 온도 범위에서 화학 기상 증착법으로 수행되는 것일 수 있다. 상기 화학 기상 증착법은 실리콘 전구체로 사용되는 실란계 화합물에서 실리콘이 분해되어 증착될 수 있는 온도를 반응온도의 하한으로 하고, 틀로 사용되는 무기염의 녹는점을 반응온도의 상한으로 하여 수행될 수 있다. 따라서, 반응 온도가 300℃미만인 경우 실리콘 전구체로부터 실리콘이 충분히 분해되어 증착되지 못하고, 반응 온도가 1000℃초과하는 경우 틀로 사용되는 무기염의 녹는점을 초과하게 되므로 무기염 표면에 실리콘을 증착시킬 수 없게 된다. The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed by chemical vapor deposition at a temperature ranging from 300 ° C to 1000 ° C. In the chemical vapor deposition method, the temperature at which silicon can be decomposed and deposited in the silane compound used as a silicon precursor may be set to the lower limit of the reaction temperature, and the melting point of the inorganic salt used as the upper limit of the reaction temperature may be performed. Therefore, when the reaction temperature is less than 300 ° C., silicon is not sufficiently decomposed from the silicon precursor to deposit, and when the reaction temperature exceeds 1000 ° C., the melting point of the inorganic salt used exceeds the melting point. do.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅하는 단계의 반응 온도에 따라 실리콘 코팅층은 결정질 또는 비정질일 수 있으며, 반응 온도를 조절함으로써 실리콘 코팅층의 결정화도가 제어될 수 있다.The silicon coating layer may be crystalline or amorphous depending on the reaction temperature of the step of coating the surface of the solid inorganic salt with silicon (Si), and the degree of crystallization of the silicon coating layer may be controlled by controlling the reaction temperature.

하기 제조예에서 나타난 바와 같이 반응 온도가 700℃이하인 경우 비정질 실리콘이 코팅되고, 700℃이상이면 결정질이 형성될 수 있다. As shown in the following Production Examples, amorphous silicon is coated when the reaction temperature is 700 ° C or less, and crystalline can be formed when the reaction temperature is 700 ° C or more.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 1분 내지 120 분 동안 화학 기상 증착법으로 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 10분 내지 90분, 10분 내지 20분, 15분 내지 20분, 또는 1분 내지 10분 동안 화학 기상 증착법으로 수행되는 것일 수 있다. 실리콘 코팅층 형성 시간 범위는 요구되는 실리콘 박판의 두께에 따라 제어될 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be performed by chemical vapor deposition for 1 minute to 120 minutes. Specifically, it may be performed by chemical vapor deposition for 10 minutes to 90 minutes, 10 minutes to 20 minutes, 15 minutes to 20 minutes, or 1 minute to 10 minutes. The silicon coating layer formation time range can be controlled according to the thickness of the required silicon thin plate.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법을 이용하는 것일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 적용될 수 있다.The step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt may be a sputtering method. However, the present invention is not limited thereto, and any of those commonly used in the art can be applied without limitation.

상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅하는 단계의 공정시간을 조절하여 수득되는 실리콘 박판의 두께 조절이 가능하며, 앞서 기재한 바와 같이 실리콘 박판의 두께에 따라 전기화학적 특성이 달라질 수 있다.The thickness of the silicon thin plate obtained by controlling the process time of the step of coating silicon (Si) on the surface of the solid inorganic salt can be adjusted, and the electrochemical characteristics may be changed according to the thickness of the silicon thin plate as described above.

상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계는 상기 실리콘 코팅층이 형성된 무기염에서 무기염을 용매에 용해시키고, 용액을 여과하여 무기염이 제거된 실리콘(Si)을 수득한 후, 수득된 실리콘(Si)을 파쇄하여 실리콘(Si) 박판을 수득하는 것일 수 있다.The step of dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer has been formed in a solvent and the step of obtaining a silicon (Si) thin sheet in which the inorganic salt is dissolved and dissolved to remove the inorganic salt is dissolved in a solvent in the inorganic salt in which the silicon coating layer is formed , Filtering the solution to obtain silicon (Si) from which inorganic salts have been removed, and then pulverizing the obtained silicon (Si) to obtain a silicon (Si) thin plate.

용매는 물 또는 물과 알코올의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 앞서 설명한 바와 같이 사용되는 무기염의 종류 등에 따라 달라질 수 있다.The solvent may be water or a mixture of water and alcohol, but is not limited thereto, and may be varied depending on the kind of inorganic salt used as described above.

상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계; 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;이후, 상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용 하는 단계;를 포함할 수 있다.Dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent; And obtaining a silicon (Si) thin sheet from which the inorganic salt is dissolved and removed, and then recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved to recycle it.

본 발명은 실리콘 박판을 형성하기 위해 사용한 무기염을 재활용하는 방법을 제공하여, 상기 무기염은 90%이상 재활용이 가능하므로, 합성 과정 중 필요한 간접물질의 소비비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.The present invention provides a method for recycling an inorganic salt used for forming a silicon thin plate, and the inorganic salt can be recycled at 90% or more, so that there is an advantage that consumption cost of an indirect material necessary during a synthesis process can be reduced.

본 발명의 일 구현예로 무기염 표면에 실리콘 코팅층을 형성한 후 용매를 이용하여 무기염을 용해시켜 제거하고, 여과를 통하여 실리콘 박판을 수득한 후 수거된 용액을 비용매를 이용하여 재결정하는 과정을 통해 재활용 될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a silicon coating layer is formed on the surface of an inorganic salt, and then the inorganic salt is dissolved and removed by using a solvent. After filtration, a thin silicon plate is obtained, and then the collected solution is recrystallized using a non- Lt; / RTI >

상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용 하는 단계;는 하나 이상의 비용매를 이용할 수 있다. 비용매는 무기염, 및 용매의 종류 및 용해도에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해서는 앞에서 자세히 기술하였으므로 자세한 설명은 생락한다.The step of reusing the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved to recycle can be carried out using one or more non-solvent. The non-solvent may vary depending on the kind of inorganic salt and the type and solubility of the solvent.

상기 고상의 무기염을 준비하는 단계 이후, 상기 고상의 무기염의 입경을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step of preparing the solid phase inorganic salt may further include the step of adjusting the particle size of the solid phase inorganic salt.

상기 고상의 무기염의 입경을 조절하는 단계는, 분쇄, 용매 증발기에 의한 재결정화, 열처리를 이용한 재결정화, 볼밀 분쇄 및 비용매에 의한 재결정화 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의하여 무기염의 크기가 조절될 수 있다. 무기염을 틀로 이용하여 실리콘 박판이 제조되기 때문에, 무기염의 크기에 따라 수득되는 실리콘(Si) 박판의 크기가 달라지게 되며, 앞서 설명한 바와 같이, 실리콘(Si) 박판의 크기에 따라 비표면적 등 물리적 성질이 달라질 수 있다.The step of adjusting the particle size of the solid inorganic salt may be carried out by adjusting the size of the inorganic salt by any one method selected from pulverization, recrystallization by a solvent evaporator, recrystallization by heat treatment, ball milling and recrystallization by non-solvent . (Si) thin plate obtained according to the size of the inorganic salt is varied depending on the size of the thin silicon (Si) plate, as described above, Properties may vary.

상기 고상의 무기염을 재결정하는 방법은, 비용매의 종류, 비용매의 양, 반응 온도, 반응 시간에 따라 상기 무기염의 입경이 달라질 수 있다. 무기염에 대한 용매의 용해도와 비용매의 용해도가 다르기 때문에 석출이 되는데, 비용매의 종류에 따라 석출되는 무기염의 입경이 달라질 수 있다. 무기염에 대한 비용매의 용해도와 용매의 용해도 차이가 클수록 석출되는 무기염의 입경이 작아진다. 또한, 무기염을 석출시키기 위해 넣어준 비용매의 양이 많을수록 무기염의 입경이 작아진다. 반응 온도는 일반적으로 용해도를 올릴 수 있는 요인인데, 무기염에 대한 용매의 용해도가 대폭 증가하는 반면, 비용매의 용해도는 소폭 상승하여 그 차이가 커질 수 있어, 온도가 올라가면 석출되는 입경이 작아질 수 있다. 반응시간은 비용매를 넣어준 뒤 교반하는 시간을 말하며, 반응시간이 길어질수록 석출되는 무기염의 핵의 성장시간이 길어지게 되어, 큰 입경의 무기염이 석출될 수 있다. The method of recrystallizing the solid inorganic salt may vary the particle size of the inorganic salt depending on the type of non-solvent, amount of non-solvent, reaction temperature, and reaction time. Since the solubility of the solvent in the inorganic salt is different from the solubility of the non-solvent, the particle size of the inorganic salt to be precipitated may vary depending on the type of the non-solvent. The larger the difference between the solubility of the non-solvent in the inorganic salt and the solubility of the solvent, the smaller the particle size of the inorganic salt to be precipitated. Further, the larger the amount of the non-solvent to deposit the inorganic salt, the smaller the particle size of the inorganic salt. The reaction temperature is generally a factor for increasing the solubility. The solubility of the solvent in the inorganic salt is greatly increased, while the solubility of the non-solvent is slightly increased, and the difference may be large. When the temperature is raised, . The reaction time refers to the stirring time after the non-solvent is added. As the reaction time becomes longer, the growth time of the nucleus of the inorganic salt to be precipitated becomes longer, and inorganic salts having a large particle size can be precipitated.

상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계; 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계 이후, 상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 무기염의 재활용율은 90% 내지 100%, 97.9% 내지 99.7%, 98.0% 내지 99.7%, 98.3% 내지 99.7%, 98.5% 내지 99.7%, 98.7% 내지 99.7%, 99.0% 내지 99.7%, 99.4% 내지 99.7%, 99.6% 내지 99.7% 일 수 있다. Dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent; And a step of obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt has been dissolved to form a carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate. Specifically, the recycling ratio of the inorganic salt is 90% to 100%, 97.9% to 99.7%, 98.0% to 99.7%, 98.3% to 99.7%, 98.5% to 99.7%, 98.7% to 99.7%, 99.0% , 99.4% to 99.7%, 99.6% to 99.7%.

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계는 700℃ 내지 1000℃의 온도에서 열처리되는 것일 수 있다. 탄소 코팅층 형성 단계의 탄소전구체 가스에 따라 반응온도가 달라질 수 있다. CH4 gas의 경우, 900℃ 이상, C2H4의 경우 800℃ 이상, C2H2의 경우 700℃ 이상에서 탄소코팅층을 형성한다. 단, 1000℃가 넘어갈 경우 실리콘카바이드(SiC)가 형성될 수 있으므로, 그 이하의 온도에서 탄소 코팅을 한다.The step of forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may be a heat treatment at a temperature of 700 ° C to 1000 ° C. The reaction temperature may vary depending on the carbon precursor gas in the carbon coating layer formation step. A carbon coating layer is formed at 900 ° C or higher for CH 4 gas, 800 ° C or higher for C 2 H 4 , and 700 ° C or higher for C 2 H 2 . However, since the silicon carbide (SiC) may be formed when the temperature exceeds 1000 캜, the carbon coating is performed at a temperature lower than that.

탄소 코팅층 형성 단계의 반응 온도, 시간를 조절함으로써, 실리콘 박판의 결정화도 및 탄소 코팅층의 두께가 제어될 수 있다.By controlling the reaction temperature and time in the carbon coating layer forming step, the crystallinity of the thin silicon plate and the thickness of the carbon coating layer can be controlled.

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계에 의해 형성된 탄소 코팅층은 두께가 1nm 내지 10nm 인 것일 수 있다. 탄소 코팅층이 형성되어 있는 경우, 실리콘의 낮은 전기전도도가 보완되며 초기효율이 증가할 수 있다. 또한, 불안정한 SEI layer 를 형성하는 실리콘 표면에 탄소가 코팅됨으로써 더욱 안정적인 피막을 형성해 수명 특성을 향상 시킬 수 있으며, 충/방전시 팽창하는 실리콘을 물리적으로 지지해줄 수 있는 방어층의 역할을 할 수 있다.The carbon coating layer formed by forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may have a thickness of 1 nm to 10 nm. If a carbon coating layer is formed, the low electrical conductivity of silicon may be complemented and the initial efficiency may be increased. In addition, since carbon is coated on the silicon surface forming the unstable SEI layer, a more stable film can be formed to improve the lifetime characteristics, and it can serve as a protective layer capable of physically supporting the silicon that expands upon charging / discharging .

탄소 코팅층의 두께가 1nm 이하일 경우 탄소코팅의 효과가 미비하게 된다. 즉, 실리콘의 낮은 전기전도도를 보완할 수 없고 불안정한 SEI layer가 형성될 수 있으며, 부피팽창시 이를 물리적으로 보완해줄 구조가 되지 못한다. 10nm 이상일 경우 전지의 무게당 또는 부피당 용량을 감소시킬 수 있다.When the thickness of the carbon coating layer is 1 nm or less, the effect of carbon coating is insufficient. In other words, the low electrical conductivity of silicon can not be compensated for, and an unstable SEI layer can be formed, and it is not a structure that physically compensates for volume expansion. If it is 10 nm or more, the capacity per volume or volume of the battery can be reduced.

앞서 서술한 바와 같이, 실리콘 박판에 탄소층을 코팅함으로써 실리콘 박판의 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있으며, 탄소 코팅층의 두께에 따라 전기화학적 특성이 달라질 수 있다. As described above, the electrochemical characteristics of the silicon thin plate can be improved by coating the silicon thin plate with the carbon layer, and the electrochemical characteristics can be changed depending on the thickness of the carbon coating layer.

상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계는 탄소를 포함하는 가스가 존재하는 조건에서 열처리되는 것일 수 있다. 상기 탄소를 포함하는 가스는 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6), 및 톨루엔(toluene) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이는 예시에 불과하고 이에 한정되지 않는다. The step of forming the carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate may be a heat treatment in the presence of a gas containing carbon. The carbon-containing gas may be any one selected from acetylene (C 2 H 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), ethane (C 2 H 6 ), and toluene, It is not limited.

(3)(3) 리튬 이차 전지Lithium secondary battery

본 발명의 다른 일 구현예에서는 전술한 실리콘(Si) 박판을 포함하는 음극 활물질을 포함하는 음극; 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 위치하는 전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a negative electrode comprising a negative electrode active material including the above-mentioned silicon (Si) thin plate; anode; And an electrolyte positioned between the cathode and the anode.

상기 음극은 상술한 음극 활물질을 포함하며, 예를 들어, 상술한 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전제를 용매 중에 혼합하여 음극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 일정한 형상으로 성형하거나, 동박(copper foil) 등의 음극 집전체에 도포하는 방법으로 제조될 수 있다.The negative electrode includes the above-described negative electrode active material. For example, the negative electrode active material composition, the binder and optionally the conductive agent are mixed in a solvent to prepare a negative electrode active material composition, ) To the negative electrode current collector.

상기 음극 활물질 조성물에 사용되는 바인더는, 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 음극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder used in the negative electrode active material composition is a component that assists in bonding of the active material and the conductive agent to the binder and bonding to the collector, and is added in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 음극은 상술한 음극 활물질 자체가 도전 통로를 제공하기 때문에 특별히 도전제를 사용하지 않아도 무방하나, 전기전도성을 보다 향상시키기 위하여 선택적으로 도전제를 더욱 포함할 수도 있다. 상기 도전제로는 일반적으로 리튬 전지에 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전재의 함량은 적당하게 조절하여 사용할 수 있다.Since the negative electrode active material itself provides a conductive path, the negative electrode need not use a conductive agent. However, the negative electrode may further include a conductive agent in order to further improve the electrical conductivity. As the conductive agent, any material conventionally used for a lithium battery can be used. Examples of the conductive material include carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black and carbon fiber; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; A conductive polymer such as a polyphenylene derivative, or a conductive material including a mixture thereof. The content of the conductive material can be appropriately adjusted.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량은 음극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 10 중량부를 사용한다. 용매의 함량이 상기 범위일 때 활물질층을 형성하기 위한 작업이 용이하다.As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water and the like can be used. The solvent is used in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material. When the content of the solvent is within the above range, the work for forming the active material layer is easy.

또한, 상기 음극 집전체는 일반적으로 5 내지 20 ㎛의 두께로 만들어진다. 상기 음극 집전체로는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.Further, the negative electrode collector is generally made to have a thickness of 5 to 20 mu m. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

제조된 음극 활물질 조성물을 집전체 위에 직접 코팅하여 음극 극판을 제조하거나, 별도의 지지체 상에 캐스팅하고 상기 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 동박 집전체에 라미네이션하여 음극 극판을 얻을 수 있다. 상기 음극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.The prepared negative electrode active material composition may be directly coated on the current collector to prepare a negative electrode plate, or a negative electrode plate may be obtained by laminating the negative electrode active material film, which is cast on a separate support and separated from the support, to a copper foil current collector. The negative electrode is not limited to the above-described form, but may be in a form other than the above-described form.

상기 음극 활물질 조성물은 리튬 전지의 전극 제조에 사용될 뿐만 아니라, 유연한(flexible) 전극 기판 위에 인쇄되어 인쇄 전지(printable battery) 제조에도 사용될 수 있다.The negative electrode active material composition may be used not only for the production of electrodes of a lithium battery but also for the production of a printable battery by printing on a flexible electrode substrate.

이와 별도로, 양극을 제작하기 위하여 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물이 준비된다.Separately, a cathode active material composition in which a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent are mixed is prepared in order to manufacture the anode.

상기 양극 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1-xMnxO2(0<x<1) 또는 LiNi1-x-yCoxMnyO2(0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5) 등이다. 예를 들어, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS 또는 MoS 등의 리튬의 흡장/방출이 가능한 화합물이다.As the cathode active material, lithium-containing metal oxides can be used as long as they are commonly used in the art. For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2 x (x = 1, 2), LiNi 1-x Mn x O 2 (0 <x <1), or LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 0.5, 0? Y? 0.5). For example, it is a compound capable of intercalating / deintercalating lithium such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , TiS or MoS.

양극 활물질 조성물에서 도전제, 바인더 및 용매는 상술한 음극 활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 상기 양극 활물질 조성물 및 음극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성하는 것도 가능하다. 상기 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.As the conductive agent, the binder and the solvent in the positive electrode active material composition, the same materials as those of the above-mentioned negative electrode active material composition may be used. In some cases, a plasticizer may be further added to the cathode active material composition and the anode active material composition to form pores inside the electrode plate. The content of the cathode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery.

상기 양극 집전체는 10 내지 20 ㎛의 두께로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has a thickness of 10 to 20 占 퐉 and has high conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, Or a surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of aluminum or stainless steel can be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

준비된 양극 활물질 조성물은 양극 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 양극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 양극 활물질 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 상기 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하여 양극 극판을 제조할 수 있다.The prepared cathode active material composition can be directly coated on the cathode current collector and dried to produce a cathode plate. Alternatively, the positive electrode active material composition may be cast on a separate support, and then the film obtained by peeling from the support may be laminated on the positive electrode collector to produce a positive electrode plate.

상기 양극과 음극은 세퍼레이터에 의해 분리될 수 있으며, 상기 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이여도 무방하다. 상기 세퍼레이타는 기공 직경이 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛인 것을 사용한다.The positive electrode and the negative electrode may be separated by a separator, and the separator may be any as long as it is commonly used in a lithium battery. Particularly, it is preferable to have a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. For example, a material selected from a glass fiber, a polyester, a Teflon, a polyethylene, a polypropylene, a polytetrafluoroethylene (PTFE), and a combination thereof may be used in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. The separator has a pore diameter of 0.01 to 10 mu m and a thickness of 5 to 300 mu m.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해액과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부티로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, Nitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives , Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염, 규산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, silicates and the like of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 리튬클로로보레이트, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등의 물질을 하나 이상 사용할 수 있다.The lithium salt may be any of those conventionally used in lithium batteries and may be dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, lithium chloro borate, lower aliphatic carboxylic Lithium borate, lithium perborate, lithium tetraborate, lithium imide, and the like.

리튬 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 또한 리튬 일차 전지 및 리튬 이차 전지 모두 가능하다.The lithium battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and the electrolyte used. The lithium battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a pouch shape, And can be divided into a bulk type and a thin film type. Also, a lithium primary battery and a lithium secondary battery are both possible.

이들 전지의 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The manufacturing method of these batteries is well known in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 1에 본 발명의 일구현예에 따른 리튬 전지의 대표적인 구조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a typical structure of a lithium battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 상기 리튬 전지(30)는 양극(23), 음극(22) 및 상기 양극(23)와 음극(22) 사이에 배치된 세퍼레이터(24)를 포함한다. 상술한 양극(23), 음극(22) 및 세퍼레이터(24)가 와인딩되거나 접혀서 전지 용기(25)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 용기(25)에 전해질이 주입되고 봉입 부재(26)로 밀봉되어 리튬 전지(30)가 완성될 수 있다. 상기 전지 용기(25)는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 상기 리튬 전지는 리튬 이온 전지일 수 있다.1, the lithium battery 30 includes a positive electrode 23, a negative electrode 22, and a separator 24 disposed between the positive electrode 23 and the negative electrode 22. The positive electrode 23, the negative electrode 22 and the separator 24 described above are wound or folded and accommodated in the battery container 25. Then, an electrolyte is injected into the battery container 25 and sealed with a sealing member 26, thereby completing the lithium battery 30. The battery container 25 may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. The lithium battery may be a lithium ion battery.

상기 리튬 전지는 기존의 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 등의 용도 외에, 전기차량(Electric Vehicle)과 같은 고용량, 고출력 및 고온 구동이 요구되는 용도에도 적합하며, 기존의 내연기관, 연료전지, 수퍼커패시터 등과 결합하여 하이브리드차량(Hybrid Vehicle) 등에도 사용될 수 있다. 또한, 상기 리튬전지는 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.The lithium battery is suitable for applications requiring a high capacity, high output and high temperature driving such as an electric vehicle in addition to a conventional cellular phone, a portable computer, and the like, and can be used in combination with a conventional internal combustion engine, a fuel cell, a supercapacitor, A hybrid vehicle or the like. In addition, the lithium battery can be used for all other applications requiring high output, high voltage and high temperature driving.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실리콘 박판의 제조 및 평가Fabrication and evaluation of silicon thin plate

제조예 1: 재결정화를 통해 입경이 조절된 무기염의 제조 Production Example 1: Preparation of inorganic salt whose particle size is controlled by recrystallization

500g의 NaCl을 물 1,388ml에 녹여 포화용액을 만들고 넣어준 물의 2배에 해당하는 에탄올(2,776ml)을 넣고 빠르게 교반하였다. 이 때, 133g의 NaCl이 석출되어 필터를 통해 수득하였다.500 g of NaCl was dissolved in 1,388 ml of water to prepare a saturated solution. Ethanol (2,776 ml) corresponding to twice the amount of water was added thereto and stirred rapidly. At this time, 133 g of NaCl precipitated and was obtained through the filter.

상기 무기염의 재결정방법에 의하여 평균 입경이 10㎛인 NaCl을 균일하게 제조하였다. 재결정화를 통해 무기염의 입경을 조절하는 경우 균일한 입경을 가진 무기염을 제조할 수 있다.NaCl having an average particle diameter of 10 mu m was uniformly prepared by the recrystallization method of the inorganic salt. When the particle size of the inorganic salt is regulated through recrystallization, an inorganic salt having a uniform particle size can be produced.

앞서 설명한 바와 같이, 비용매의 종류 및 용해도의 차이, 용매 대 비용매의 비율, 온도(무기염의 용해도가 변화됨), 교반 시간(교반 시간이 길어질수록 입자핵들이 성장하여 석출된 입자가 커지게 됨)에 따라, 무기염의 입경이 달라지게 된다.As described above, the type of non-solvent and the difference in solubility, the ratio of the solvent to the solvent, the temperature (the solubility of the inorganic salt is changed), the stirring time (the longer the agitation time is, ), The particle size of the inorganic salt is changed.

도 3은 다양한 방법을 통해 입경이 제어된 NaCl에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of NaCl with particle diameters controlled by various methods.

상용화된 NaCl은 한 변을 1mm로 갖는 정육면체이다. 이를 막자 사발을 이용해 분쇄했을 때, 약 500㎛의 평균 입경을 갖는 NaCl을 얻을 수 있었으며, 포화상태의 NaCl 용액을 용매건조기를 통해 약 300㎛의 평균 입경을 갖는 NaCl을 얻었고, 열처리를 통해 용매를 제거하는 방법으로 200㎛의 평균 입경을 갖는 NaCl을 얻었고, 건식 볼밀링을 통해 약 150㎛ 의 평균 입경을 갖는 NaCl을 얻었고, 제조예1에서 설명한 방법와 같이 비용매를 이용해 재결정한 방법으로 10㎛의 평균 입경을 갖는 NaCl을 얻었다. 비용매를 이용한 재결정 방법의 경우 입경을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 크기를 갖는 NaCl을 얻을 수 있다. Commercial NaCl is a cube with one side of 1 mm. NaCl having an average particle size of about 500 μm was obtained by crushing it with a mortar, and NaCl having a mean particle size of about 300 μm was obtained through a solvent drier in a saturated NaCl solution. After the heat treatment, NaCl having an average particle diameter of 200 mu m was obtained by dry ball milling and NaCl having an average particle diameter of about 150 mu m was obtained by recrystallization using a non-solvent as described in Production Example 1, NaCl having an average particle size was obtained. In the case of the recrystallization method using the non-solvent, not only the grain size can be reduced but also NaCl having a uniform size can be obtained.

제조예 2-1 : 실리콘 박판의 제조 (화학 기상 증착법(CVD))Production Example 2-1: Production of thin silicon plate (Chemical Vapor Deposition (CVD))

제조예 1에 따라 준비된 입경 10㎛의 NaCl 25g을 전기로 안에 넣고 섭씨 550℃를 유지한 뒤, 50cc/min 의 속도로 SiH4 가스를 10분, 15분, 20분, 및 90분동안 흘려주어 NaCl의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성한다. 25 g of NaCl having a particle size of 10 탆 prepared in Preparation Example 1 was placed in an electric furnace and maintained at 550 캜 and then SiH 4 gas was flowed at a rate of 50 cc / min for 10 minutes, 15 minutes, 20 minutes, and 90 minutes A silicon (Si) coating layer is formed on the surface of NaCl.

반응이 끝나면 상온으로 식히고, 실리콘 코팅층이 형성된 NaCl을 물에 녹여 교반한 후, 필터에 여과시켜서 NaCl이 제거된 실리콘(Si) 코팅층을 수득한다. 수득된 NaCl이 제거된 실리콘(Si) 코팅층을 파쇄하여 실리콘 박판을 제조하였다.After completion of the reaction, the mixture is cooled to room temperature, and NaCl having a silicon coating layer is dissolved in water and stirred. Then, the mixture is filtered through a filter to obtain a silicon (Si) coating layer from which NaCl has been removed. The resultant NaCl-removed silicon (Si) coating layer was crushed to prepare a silicon thin plate.

실리콘 박판의 두께는 실리콘(Si) 코팅층 형성 단계의 반응 시간에 따라 각각 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm 를 가지며, 그 가로세로 길이는 500nm에서 10㎛까지 존재할 수 있다. 또한 합성된 실리콘은 비정질을 이룬다.The thickness of the silicon thin plate may be 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm, respectively, depending on the reaction time of the silicon (Si) coating layer forming step, and the lateral length may be from 500 nm to 10 m. The synthesized silicon is also amorphous.

수득된 실리콘 박판의 가로, 세로 길이와 관련하여서는, 앞서 기술한 바와 같이 최초 코팅된 실리콘은 무기염의 가로, 세로 길이와 같으나 교반 및 수득과정 중 분쇄되어, 500nm에서 10㎛까지 다양한 크기를 갖게 된다.Regarding the horizontal and vertical lengths of the obtained silicon thin plate, as described above, the initially coated silicon is equal to the length and breadth of the inorganic salt, but is pulverized during the stirring and the obtaining process to have various sizes ranging from 500 nm to 10 μm.

도 4는 상기 제조예 2-1에 따라 제조된 실리콘 박판의 주사전자현미경(SEM) 사진으로서, 실리콘 코팅 단계를 각각 10분, 15분, 20분, 및 90분 동안 수행하여 수득된 두께가 각각 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm인 실리콘 박판이다. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon thin plate produced according to Production Example 2-1, wherein silicon coating steps were carried out for 10 minutes, 15 minutes, 20 minutes, and 90 minutes, respectively, 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm.

상기 제조예 2-1에 의해 제조된 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm 두께의 실리콘 박판은 가로 길이/두께의 비율(aspect ratio)가 각각 10 내지 200, 5 내지 100, 3 내지 67, 1내지 26 이다.The silicon thin plates of 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm thick produced by Production Example 2-1 had an aspect ratio of 10 to 200, 5 to 100, 3 to 67, 1 to 26 to be.

상기 제조예에 의해 제조된 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm 두께의 실리콘 박판의 비표면적은 각각 10.79m2/g, 9.67m2/g, 8.32m2/g, 2.42m2/g 이다. The specific surface areas of the silicon thin plates of 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm thick prepared by the above production example are 10.79 m 2 / g, 9.67 m 2 / g, 8.32 m 2 / g and 2.42 m 2 / g, respectively.

제조예 2-2 : 실리콘 박판의 제조 (스퍼터링 방법)Production Example 2-2: Production of thin silicon plate (sputtering method)

제조예 1에 의해 제조된 10㎛의 NaCl 1g을 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 위에 올려놓고, RF magnetron sputter 샘플 챔버안에 넣는다. 그 뒤, 아르곤 가스를 20 cc/min를 흘려주며, 300W로 1시간동안 증착한다. 이후 과정은 제조예 2-1과 동일하며, 합성된 실리콘의 두께는 100nm를 갖고, 가로 및 세로가 10 ㎛이하이고, 비표면적이 15 m2/g 이하인 실리콘 박판을 제조하였다. 1 g of 10 탆 NaCl prepared in Preparation Example 1 was placed on a silicon wafer and placed in a RF magnetron sputter sample chamber. After that, argon gas is flowed at 20 cc / min, and is deposited at 300 W for 1 hour. The subsequent procedure was the same as in Production Example 2-1, and a silicon thin plate having a thickness of 100 nm, a width of 10 μm or less and a specific surface area of 15 m 2 / g or less was prepared.

평가예 2-1 : Brunauer-Emmett-Teller(BET)Evaluation Example 2-1: Brunauer-Emmett-Teller (BET)

도 8은 제조예 2-1에 의해 제조된 실리콘 박판에 대한 Brunauer-Emmett-Teller(BET)그래프로, 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm 두께의 실리콘 박판의 비표면적은 각각 10.79m2/g, 9.67m2/g, 8.32m2/g, 및 2.42m2/g 이다.8 is a Brunauer-Emmett-Teller (BET) graph of the silicon thin plate produced in Production Example 2-1. The specific surface area of the thin silicon plates of 50 nm, 100 nm, 150 nm and 380 nm thickness was 10.79 m 2 / g, 9.67 m 2 / g, 8.32 m 2 / g, and 2.42 m 2 / g.

제조예 3-1 : 탄소가 코팅된 실리콘(Si) 박판(탄소 코팅 단계 온도 750℃)Production Example 3-1: Carbon-coated silicon (Si) thin plate (carbon coating step temperature 750 ° C)

상기 제조예 2-1에 의해 제조된 두께 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm인 실리콘 박판을 준비한다. Silicon thin plates having thicknesses of 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm manufactured in Production Example 2-1 were prepared.

C2H2 가스가 500sccm로 유입되는 상태로 각각 750℃의 온도에서 10분 동안 열처리를 하여 실리콘 박판에 탄소 코팅층을 형성한다. 이때, 형성된 탄소 코팅층의 두께는 3nm이다.And a carbon coating layer is formed on the silicon thin plate by performing heat treatment for 10 minutes at a temperature of 750 ° C in a state where C 2 H 2 gas is introduced at 500 sccm. At this time, the thickness of the formed carbon coating layer is 3 nm.

제조예 3-2 : 탄소가 코팅된 실리콘(Si) 박판(탄소 코팅 단계 온도 900℃)Production Example 3-2: Carbon-coated silicon (Si) thin plate (carbon coating step temperature 900 ° C)

상기 제조예 2-1에 의해 제조된 두께 50nm, 100nm, 150nm, 및 380nm인 실리콘 박판을 준비한다. Silicon thin plates having thicknesses of 50 nm, 100 nm, 150 nm, and 380 nm manufactured in Production Example 2-1 were prepared.

C2H2 가스가 500sccm로 유입되는 상태로 각각 900℃의 온도에서 8분 동안 열처리를 하여 실리콘 박판에 탄소 코팅층을 형성한다. 이때, 형성된 탄소 코팅층의 두께는 3nm이다.C 2 H 2 gas is introduced at a flow rate of 500 sccm and is then heat-treated at a temperature of 900 ° C. for 8 minutes to form a carbon coating layer on the thin silicon plate. At this time, the thickness of the formed carbon coating layer is 3 nm.

도 5은 제조예 3-2에 의해 900℃에서 탄소 코팅된 두께가 50nm인 실리콘 박판에 대한 TEM 사진으로, 두께에 비해 가로세로 길이가 충분히 넓은 것을 보여주며, 탄소 코팅 이후에도 외형의 변화가 없이 박판의 구조를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있다.5 is a TEM photograph of a silicon thin plate having a thickness of 50 nm coated with carbon at 900 ° C according to Production Example 3-2, showing a sufficiently wide transverse length compared with the thickness, It can be confirmed that the structure of FIG.

평가예 3-1 : X-ray diffraction (XRD)Evaluation Example 3-1: X-ray diffraction (XRD)

도 6은 제조예 2-1에 의해 제조된 두께 50nm인 비정질의 실리콘(Si) 박판과 제조예 3-1 및 3-2에 의해 제조된 탄소가 코팅된 실리콘(Si) 박판의 X-ray diffraction (XRD) X선 회절 그래프이다. 6 is a graph showing the results of X-ray diffraction (XRD) analysis of an amorphous silicon (Si) thin plate having a thickness of 50 nm prepared in Production Example 2-1 and a carbon-coated silicon thin plate prepared in Production Examples 3-1 and 3-2 (XRD) X-ray diffraction graph.

제조예 2-1에 의해 제조된 50nm인 비정질의 실리콘의 경우, XRD상에서 실리콘 peak가 보이지 않지만, 탄소코팅 단계에서 750도, 900도 열처리 과정을 거치는 동안 결정도가 높아져 결정질의 실리콘 peak 가 존재한다. 즉, 고온에서 열처리 할수록 더욱 큰 peak가 나타나므로, 실리콘의 결정도가 높아진 것을 확인할 수 있다. In the case of the amorphous silicon of 50 nm prepared in Production Example 2-1, the silicon peak is not observed on the XRD, but there is a crystalline silicon peak as the crystallinity increases during the heat treatment process of 750 ° C. and 900 ° C. in the carbon coating step. That is, as the heat treatment is performed at a higher temperature, a larger peak appears, so that the crystallinity of silicon is increased.

평가예 3-2 : Raman spectroscopyEvaluation Example 3-2: Raman spectroscopy

도 7은 두께 50nm인 비정질의 실리콘(Si) 박판(제조예 2-1)과 750℃ 및 900℃에서 탄소 코팅된 실리콘(Si) 박판(제조예 3-1, 3-2)의 Raman spectroscopy 그래프이다.7 is a Raman spectroscopy graph of an amorphous silicon (Si) thin plate (Production Example 2-1) having a thickness of 50 nm and silicon thin plates (Production Examples 3-1 and 3-2) carbon-coated at 750 ° C and 900 ° C to be.

Raman spectroscopy에서 Si-Si bonding에 해당하는 raman shift가 약 480~520 cm-1 에서 peak로 나타나게 된다. 비정질일수록 480cm-1 에 가깝고 넓은 peak를 보여주며, 단결정일수록 520cm-1 에 가깝고, 뾰족한 peak가 나타나게 된다. In Raman spectroscopy, the raman shift corresponding to Si-Si bonding appears at about 480-520 cm -1 . The more amorphous shows a broad peak in the near and 480cm -1, the more close to a single crystal 520cm -1, is displayed a sharp peak.

두께 50nm인 비정질의 실리콘 박판(제조예 2-1)은 Raman spectroscopy 에서 493.0cm-1을 중심으로 Si-Si bonding에 해당하는 peak을 보여준다. The amorphous silicon thin plate having a thickness of 50 nm (Production Example 2-1) shows a peak corresponding to Si-Si bonding around 493.0 cm -1 in Raman spectroscopy.

750℃에서 탄소 코팅된 실리콘 박판(제조예3-1)은 Raman spectroscopy에서 506.7cm-1을 중심으로 Si-Si bonding에 해당하는 peak를 보여주며, 이는 두께 50nm인 비정질의 실리콘 박판(제조예 2-1)보다 더 결정도가 높은 Si-Si 결합임을 알 수 있다Raman spectroscopy shows a peak corresponding to Si-Si bonding centered at 506.7 cm -1 at 750 ° C. This shows that the amorphous silicon thin plate with a thickness of 50 nm (Production Example 2 -1), which is higher in crystallinity than Si-Si

900℃에서 탄소 코팅된 실리콘(Si) 박판(제조예 3-2)은 Raman spectroscopy에서 516.7cm-1을 중심으로 Si-Si bonding에 해당하는 peak를 보여주며, 이는 두께 50nm인 비정질의 실리콘 박판(제조예 2-1)과 750℃에서 탄소 코팅된 실리콘 박판(제조예3-1)의 경우보다 더욱 결정도가 높은 Si-Si 결합임을 알 수 있다. Silicon-coated silicon (Si) foil at 900 ° C (Production Example 3-2) shows a peak corresponding to Si-Si bonding centered at 516.7 cm -1 in Raman spectroscopy, which shows an amorphous silicon thin plate Si-Si bonds at a higher temperature than that of the carbon thin film (Production Example 3-1) at 750 ° C.

또한, 750℃ 및 900℃에서 탄소 코팅된 실리콘(Si) 박판(제조예 3-1, 3-2)의 의 경우 1350cm-1와 1580cm-1에서 보여지는 탄소의 D band, G band peak에 의해 실리콘 박판 표면에 탄소가 코팅되었음을 알 수 있다.Furthermore, carbon-coated silicon (Si) thin plate when the (Preparation Example 3-1, 3-2) by the carbon in the D band, G band peak shown at 1350cm -1 and 1580cm -1 at 750 ℃ and 900 ℃ It can be seen that the silicon thin plate surface is coated with carbon.

제조예 4 : 무기염의 재활용Production Example 4: Recycling of Inorganic Salt

제조예 2-1에서, 실리콘 코팅층이 형성된 NaCl을 물에 녹이고, 그 용액을 필터에 여과시켜서 NaCl이 제거된 실리콘(Si) 코팅층을 수득한 이후, 여과를 거친 용액을 건조시켜 NaCl 을 얻는다. In Production Example 2-1, NaCl in which a silicon coating layer is formed is dissolved in water, and the solution is filtered through a filter to obtain a silicon (Si) coating layer from which NaCl has been removed, followed by drying the filtered solution to obtain NaCl.

500g의 NaCl 의 물 1,388ml에 녹여 포화용액을 만들고 넣어준 물의 2배에 해당하는 에탄올(2,776ml)을 넣고 빠르게 교반하였다. 이 때, 133g의 NaCl이 석출되어 필터를 통해 수득하였고, 362g의 NaCl은 물에 녹아진 채로 필터를 통과하게 된다. 필터를 통과한 용액을 다시 건조시켜 NaCl 입자로 얻었고, 다시 상온에서 포화상태의 소금물을 만들어, 넣어준 물의 부피에 2배에 해당하는 에탄올을 넣고 NaCl을 석출시키고 필터링 및 건조를 반복하여 재활용하였다. 재활용 과정 중 평균적으로 약 1.2%의 손실이 있을 수 있다.A saturated solution was prepared by dissolving in 1,388 ml of 500 g of NaCl water. Ethanol (2,776 ml) corresponding to twice the amount of water was added thereto and stirred rapidly. At this time, 133 g of NaCl was precipitated and obtained through the filter, and 362 g of NaCl was passed through the filter while being dissolved in water. The solution passed through the filter was dried again to obtain NaCl particles. At the same time, saturated salt water was prepared at room temperature. Two times of ethanol was added to the volume of the water to be added, and NaCl was precipitated and filtered and dried repeatedly. On average, during the recycling process, there may be a loss of about 1.2%.

상기 여과를 거친 용액에 에탄올 등의 비용매를 넣으면 초기 상태의 NaCl이 다시 석출되나, 이 경우 포화상태가 아닐 수 있으므로 석출된 NaCl 입경의 균일성이 저하된다. 따라서 여과를 거친 용액을 충분히 건조시켜 NaCl을 얻은 뒤 포화용액을 만들어 비용매로 다시 석출함으로써, 균일한 입경을 갖는 NaCl을 제조할 수 있다. If the non-solvent such as ethanol is added to the solution after filtration, the NaCl precipitates in the initial state again. In this case, however, the NaCl precipitate may not be saturated and the uniformity of the precipitated NaCl particle is lowered. Therefore, it is possible to produce NaCl having a uniform particle size by sufficiently drying the filtered solution to obtain NaCl, and then forming a saturated solution and precipitating again as a non-solvent.

평가예 4-1 : 무기염의 재활용률 Evaluation Example 4-1: Recycling rate of inorganic salt

제조예 4의 방법으로 NaCl을 무기염으로 사용하여 무기염을 재활용한 결과 하기 표1과 같은 결과를 얻었다.The inorganic salt was recycled by using NaCl as an inorganic salt by the method of Production Example 4, and the results as shown in Table 1 were obtained.

salt는 석출된 소금의 양이며, solution은 석출되지 않고 소금물로 남아있는 양이며, Loss는 실험적으로 손실된 양이다. salt와 solution의 경우 재활용할 수 있는 양이며, 이는 sum으로 나타내었고, loss만 손실이기에 재활용률(Recyclability(%))과 손실률(loss(%))로 표현되었다.salt is the amount of salt precipitated, solution is the amount remaining in salt water without precipitation, and loss is experimentally lost amount. The amount of salt and solution can be recycled, which is represented by sum, and is represented by recycling rate (%) and loss rate (loss (%))

No.No. Recyclability(%)Recyclability (%) loss(%)loss (%) saltsalt solutionsolution sumsum 1One 26.626.6 72.472.4 99.099.0 1.01.0 22 27.827.8 70.270.2 98.098.0 2.02.0 33 23.923.9 75.575.5 99.499.4 0.60.6 44 21.421.4 77.677.6 99.099.0 1.01.0 55 30.730.7 67.667.6 98.398.3 1.61.6 66 27.527.5 72.272.2 99.799.7 0.20.2 77 31.831.8 66.966.9 98.798.7 1.31.3 88 26.626.6 71.971.9 98.598.5 1.61.6 99 30.230.2 67.767.7 97.997.9 2.12.1 1010 29.629.6 69.769.7 99.399.3 0.70.7 Avg.Avg. 27.627.6 71.271.2 98.898.8 1.21.2

실리콘 박판을 포함하는 코인셀의 제조 및 평가Preparation and Evaluation of Coin Cells Containing Silicon Thin Plate

제조예 5 : 코인셀 제조Production Example 5: Production of Coin Cell

하기 방법으로 코인셀을 제조하였다. A coin cell was prepared by the following method.

상기 제조예 2-1에서 합성된 두께가 50, 100, 150, 및 380nm인 실리콘(Si) 박판을 가지고, 제조예3-2에 의해 탄소층을 코팅하여 리튬 이차 전지용 음극물질로 사용한다. 활물질 80 중량%, 바인더(PAA/CMC, 1/1, 중량비) 10 중량%, 도전재 (super-P) 10 중량% 를 물에 분산시켜 음극 슬러리를 제조한다. 대극으로 리튬 메탈을 사용하고 상기 음극과 대극의 중간에 폴리에틸렌 분리막을 개재한 후, 1.3M LiPF6가 용해된 에틸렌카보네이트 및 디메틸카보네이트의 혼합 용매(EC/DEC, 3/7 부피비)를 전해액으로 사용하여 코인셀을 제조한다.The silicon thin plate having thicknesses of 50, 100, 150, and 380 nm synthesized in Preparation Example 2-1 was coated with a carbon layer according to Production Example 3-2 to be used as a negative electrode material for a lithium secondary battery. A negative electrode slurry is prepared by dispersing 80 wt% of the active material, 10 wt% of the binder (PAA / CMC, 1/1, weight ratio) and 10 wt% of the conductive material (super-P) in water. Lithium metal was used as a counter electrode, a polyethylene separator was interposed between the cathode and the counter electrode, and a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (EC / DEC, 3/7 by volume) in which 1.3 M LiPF 6 was dissolved was used as an electrolytic solution Thereby producing a coin cell.

평가예 5-1 : 실리콘(Si) 박판의 두께 별 첫번째 충/방전 실험Evaluation Example 5-1: First charge / discharge experiment by thickness of silicon (Si) thin plate

도 9은 실리콘(Si) 박판의 두께별 첫번째 충/방전 그래프이다.9 is a graph showing the first charge / discharge with respect to the thickness of the silicon (Si) thin plate.

제조예 5 를 통해 만들어진 코인셀을 가지고 첫번째 충/방전 실험을 하였다. 이때, 충/방전 속도를 0.05C-rate 로 고정하였고, 작동전압은 0.005V 내지 1.5V로 설정하였다.The first charge / discharge test was carried out with the coin cell manufactured in Production Example 5. At this time, the charge / discharge rate was fixed to 0.05C-rate, and the operating voltage was set to 0.005V to 1.5V.

충전 용량 (mAh/g)Charging capacity (mAh / g) 방전 용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 초기효율(%)Initial efficiency (%) 50nm50nm 2410.8 2410.8 2169.9 2169.9 90.090.0 100nm100 nm 2255.6 2255.6 2082.4 2082.4 92.392.3 150nm150 nm 2315.0 2315.0 2064.8 2064.8 89.289.2 380nm380 nm 2331.12331.1 1078.71078.7 46.346.3

평가예 5-2 : 실리콘(Si) 박판의 두께 별 충/방전 수명 특성 실험Evaluation Example 5-2: Charge / discharge life characteristic test by thickness of silicon (Si) thin plate

도 10은 제조예 5를 통해 만들어진 코인셀을 가지고 평가예 5-1을 통해 첫사이클 충/방전실험을 한 뒤, 평가예 5-2 에서 50사이클 수명 특성 평가를 진행하였다. 이 때 충/방전 속도는 0.2C-rate 이며, 작동전압은 0.01V-1.2V 이다. FIG. 10 shows the result of the first cycle charging / discharging test through Evaluation Example 5-1 with the coin cell made in Production Example 5, and then the evaluation of the life cycle of 50 cycles in Evaluation Example 5-2. The charge / discharge rate is 0.2C-rate, and the operating voltage is 0.01V-1.2V.

실리콘 박판의 두께가 두꺼울수록 수명특성이 좋지 않았고, 이는 두꺼운 박판이 사이클이 진행되는 동안 부피의 팽창과 수축을 반복하다가 전극으로부터 탈리가 된 것을 원인으로 판단할 수 있다.The thicker the thickness of the silicon thin plate, the better the lifetime characteristics. This is because the thick thin plate repeatedly expands and shrinks in volume during the cycle, and is desorbed from the electrode.

평가예 5-3 : 실리콘(Si) 박판의 두께 별 충/방전 속도에 따른 용량 실험 Evaluation Example 5-3: Capacity Experiment According to Charge / Discharge Rate of Thin Silicon (Si) Thickness

도 11은 실리콘(Si) 박판의 충/방전 속도에 따른 용량 그래프이다.FIG. 11 is a graph of a capacity according to charge / discharge speed of a silicon (Si) thin plate.

제조예 5를 통해 만들어진 코인셀로 평가예 5-1를 통해 첫번째 충/방전을 진행한 뒤에, 평가예 5-3 에서 전지의 율속특성을 확인하였다. After the first charging / discharging was carried out through the coin cell evaluation example 5-1 made in the production example 5, the rate characteristics of the battery were confirmed in the evaluation example 5-3.

충/방전속도는 0.2C-rate로 10사이클을 진행하여 셀을 안정화한 뒤에 5사이클마다 방전속도를 0.5, 1, 3, 5, 7, 10, 및 20C-rate로 조절하여 빠르게 충/방전을 진행하였으며, 다시 0.2C-rate로 돌아와 복원되는지 확인해보았다. The charge / discharge rate is 0.2C-rate, and the cell is stabilized by 10 cycles. The discharge rate is adjusted to 0.5, 1, 3, 5, 7, 10, and 20C- And checked again to return to 0.2C-rate.

이때, 두께가 얇을수록 좋은 율속특성을 보였으며, 이는 얇은 박판이 빠르게 충/방전될 때, 그 효율이 좋다는 것을 알 수 있다.At this time, the thinner the thickness, the better the speed-rate characteristic, and it can be seen that the efficiency is better when the thin sheet is rapidly charged / discharged.

평가예 5-4 : 50nm와 100nm 두께를 갖는 실리콘(Si) 박판의 전극판의 0, 1, 10, 50, 100 사이클 이후 두께 측정Evaluation Example 5-4: Thickness measurement after 0, 1, 10, 50, 100 cycles of electrode plates of silicon (Si) thin plate having thickness of 50 nm and 100 nm

평가예 5-2 를 통해 진행된 충/방전 평가에서 전극의 두께을 측정하고자 하고자 0, 1, 10, 50, 및 100 사이클 충/방전 이후 방전상태에서 코인셀을 분해해 전극의 부피팽창률을 계산하였다. In order to measure the electrode thickness in the charging / discharging evaluation conducted in Evaluation Example 5-2, the coin cell was disassembled to calculate the volume expansion rate of the electrode in the discharge state after 0, 1, 10, 50, and 100 cycle charge / discharge.

도 12은 50nm와 100nm 두께를 갖는 실리콘(Si) 박판의 전극판의 0, 1, 10, 50, 및 100 사이클 이후 전극의 두께를 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the thicknesses of the electrodes after 0, 1, 10, 50, and 100 cycles of an electrode plate of a silicon (Si) thin plate having a thickness of 50 nm and a thickness of 100 nm.

50nm 두께를 갖는 실리콘 박판의 전극은 1, 10, 50, 및 100 사이클 충/방전 이후 각각 1%, 2.4%, 27.3%, 및 49.3% 팽창하였다.The electrodes of silicon foil with a thickness of 50 nm swelled 1%, 2.4%, 27.3%, and 49.3% after 1, 10, 50, and 100 cycles charge / discharge respectively.

100nm 두께를 갖는 실리콘 박판의 전극의 경우, 1, 10, 50, 및 100 사이클 충/방전 이후 각각 1%, 12.5%, 47.3%, 및 68.3% 팽창하였다. In the case of the electrode of thin silicon plate having a thickness of 100 nm, it expanded by 1%, 12.5%, 47.3%, and 68.3% after 1, 10, 50 and 100 cycles charge / discharge respectively.

위 결과를 토대로 실리콘 박판의 두께가 얇을수록 실리콘 전극의 부피팽창률이 낮은 것을 알 수 있다. Based on the above results, it can be seen that the thinner the thickness of the silicon thin plate, the lower the volume expansion rate of the silicon electrode.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

30: 리튬 전지
22: 음극
23: 양극
24: 세퍼레이터
25: 전지 용기
26: 봉입 부재
30: Lithium battery
22: cathode
23: anode
24: Separator
25: Battery container
26:

Claims (30)

두께가 500nm 이하이고, 비표면적이 15 m2/g 이하인 실리콘(Si) 박판.
A silicon (Si) thin plate having a thickness of 500 nm or less and a specific surface area of 15 m 2 / g or less.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 박판은,
가로 및 세로가 각각 500nm 내지 5mm인 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 1,
The above-
And a width and a length of 500 nm to 5 mm, respectively,
Silicon (Si) foil.
제1항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판은,
가로 길이/두께의 비율(aspect ratio)가 1 내지 500,000 인 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 1,
The thin silicon (Si)
And the aspect ratio of the transverse length / thickness is 1 to 500,000.
Silicon (Si) foil.
제1항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판은,
비정질인 실리콘으로 이루어진 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 1,
The thin silicon (Si)
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; amorphous &lt; / RTI &
Silicon (Si) foil.
제1항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판은,
100사이클 이후 전극판의 부피팽창이 80% 이하인 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 1,
The thin silicon (Si)
And the volume expansion of the electrode plate after 100 cycles is 80% or less.
Silicon (Si) foil.
제1항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판은,
상기 실리콘(Si) 박판 위에 탄소 코팅층을 더 포함하는 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 1,
The thin silicon (Si)
And further comprising a carbon coating layer on the silicon (Si) thin plate.
Silicon (Si) foil.
제6항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판 위에 형성된 탄소 코팅층의 두께는,
1nm 내지 10nm 인 것인,
실리콘(Si) 박판.
The method according to claim 6,
The thickness of the carbon coating layer formed on the silicon (Si)
1 nm to 10 nm.
Silicon (Si) foil.
고상의 무기염을 준비하는 단계;
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계;
상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계; 및
상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;
를 포함하는 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
Preparing a solid inorganic salt;
Forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt;
Dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent; And
Obtaining a silicon (Si) thin sheet from which the inorganic salt has been dissolved and removed;
(Si). &Lt; / RTI &gt;
제8항에 있어서,
상기 용매는 물이고,
상기 고상의 무기염은 물에 대해 상온에서 0.1 g/ml 내지 10 g/ml의 용해도를 가지는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The solvent is water,
Wherein the solid phase inorganic salt has a solubility of 0.1 g / ml to 10 g / ml at room temperature with respect to water.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염 내 양이온은,
알루미늄(Aluminum), 바륨(Barium), 카드뮴(Cadmium), 세슘(Caesium), 칼슘(Calcium), 세륨(Cerium), 코발트(Cobalt), 인듐(indium), 철(Iron), 리튬(Lithium), 마그네슘(Magnesium), 망간(Manganese), 네오디뮴(Neodymium), 니켈(Nickel), 포타슘(Potassium), 라듐(Radium), 루비듐(Rubidium), 사마륨(Samarium), 나트륨(Sodium), 스트론튬(Strontium), 이트륨(Yttrium), 또는 아연(Zinc) 이고,
상기 고상의 무기염 내 음이온은,
브롬화물(Bromide), 탄산염(Carbonate), 염화물(Chloride), 크롬산염(Chromate), 시안화물(Cyanide), 불화물(Fluoride), 수산화물(Hydroxide), 요오드화물(Iodide), 몰리브덴산염(Molybdate), 산화물(Oxide), 또는 황산염(Sulfate) 인 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The cations in the inorganic salt of the solid phase,
Aluminum, barium, cadmium, cesium, calcium, cerium, cobalt, indium, iron, lithium, Magnesium, manganese, neodymium, nickel, potassium, radium, rubidium, samarium, sodium, strontium, Yttrium, or Zinc,
The anion in the solid inorganic salt may be,
It can be used in the form of Bromide, Carbonate, Chloride, Chromate, Cyanide, Fluoride, Hydroxide, Iodide, Molybdate, Wherein the substrate is an oxide, a sulfate, or a sulfate.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계;는
화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)을 이용하여 수행되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt;
Wherein the heat treatment is performed using chemical vapor deposition (CVD).
제11항에 있어서,
상기 화학 기상 증착법(CVD, chemical vapor deposition)에 이용되는 실리콘 전구체는,
실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 사염화규소(SiCl4), 트리클로로실란(HSiCl3), 디클로로실란(H2SiCl2), 클로로실란(H3SiCl), 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The silicon precursor used for the chemical vapor deposition (CVD)
(SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), trichlorosilane (HSiCl 3 ), dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ), chlorosilane (H 3 SiCl) &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (Si) &lt; / RTI &gt;
제11항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계;는,
1분 내지 120 분 동안 화학 기상 증착법으로 수행되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt,
Wherein the heat treatment is performed by chemical vapor deposition for 1 to 120 minutes.
제11항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계;는,
300℃ 내지 1000℃인 온도 범위에서 화학 기상 증착법으로 수행되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt,
Wherein the heat treatment is performed by chemical vapor deposition at a temperature ranging from 300 ° C to 1000 ° C.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계;는
스퍼터링 방법을 이용하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt;
Wherein a sputtering method is used.
제8항에 있어서,
상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;에 의해 수득된 박판 형상의 실리콘은,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도에 따라 비정질 또는 결정질로 제어되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
(Si) thin sheet obtained by dissolving the inorganic salt to obtain a thin plate-like silicon,
(Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt is controlled to be amorphous or crystalline depending on the reaction temperature.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도가 700℃ 미만인 경우, 수득된 실리콘이 비정질인 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the silicon obtained is amorphous when the reaction temperature of the step of forming a silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt is less than 700 캜.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염의 표면에 실리콘(Si) 코팅층을 형성하는 단계의 반응 온도가 700℃ 이상인 경우, 수득된 실리콘이 결정질인 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the silicon obtained is crystalline when the reaction temperature of forming the silicon (Si) coating layer on the surface of the solid inorganic salt is 700 ° C or higher.
제8항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계; 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;이후,
상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계;를 더 포함하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent; And obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt is dissolved and removed,
And recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved to recycle the inorganic salt.
제19항에 있어서,
상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계;는
하나 이상의 비용매를 이용하여 무기염을 재결정하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved to recycle
Wherein the inorganic salt is recrystallized using at least one non-solvent.
제19항에 있어서,
상기 무기염이 용해된 용액 내 무기염을 재회수하여 재활용하는 단계;는
상기 무기염의 재활용률이 90% 이상인 것인,
실리콘(Si) 박판 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Recycling the inorganic salt in the solution in which the inorganic salt is dissolved to recycle
Wherein the recycling ratio of the inorganic salt is 90% or more.
A method of manufacturing a silicon (Si) thin plate.
제8항에 있어서,
상기 고상의 무기염을 준비하는 단계;이후,
상기 무기염의 입경을 조절하는 단계를 더 포함하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Preparing the solid inorganic salt,
And adjusting the particle size of the inorganic salt.
제22항에 있어서,
상기 무기염의 입경을 조절하는 단계는,
분쇄, 용매 증발기에 의한 재결정화, 열처리를 이용한 재결정화, 볼밀 분쇄 및 비용매에 의한 재결정화 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 무기염의 입경을 조절하는 것인,
실리콘(Si) 박판 제조 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the step of adjusting the particle size of the inorganic salt comprises:
Wherein the particle size of the inorganic salt is controlled by any one method selected from pulverization, recrystallization by a solvent evaporator, recrystallization by heat treatment, ball milling and recrystallization by non-solvent.
A method of manufacturing a silicon (Si) thin plate.
제8항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 코팅층이 형성된 무기염을 용매에 용해시키는 단계; 및 상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;이후,
상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Dissolving the inorganic salt in which the silicon (Si) coating layer is formed in a solvent; And obtaining a silicon (Si) thin plate from which the inorganic salt is dissolved and removed,
And forming a carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate.
제24항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계;는
700℃ 내지 1000℃의 온도에서 열처리되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
25. The method of claim 24,
Forming a carbon coating layer on the silicon (Si) thin plate surface;
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 700 캜 to 1000 캜.
제24항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계;는
탄소를 포함하는 가스가 존재하는 조건에서 열처리되는 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
25. The method of claim 24,
Forming a carbon coating layer on the silicon (Si) thin plate surface;
Wherein the heat treatment is performed under the condition that a gas containing carbon is present.
제26항에 있어서,
상기 탄소를 포함하는 가스는
아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6), 및 톨루엔(toluene) 중에서 선택된 어느 하나인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
27. The method of claim 26,
The gas containing carbon
A method of producing a thin silicon (Si) sheet according to any one of the preceding claims, wherein the substrate is any one selected from acetylene (C 2 H 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), ethane (C 2 H 6 ), and toluene.
제24항에 있어서,
상기 실리콘(Si) 박판 표면에 탄소 코팅층을 형성하는 단계;에 의해 형성된 탄소 코팅층은,
두께가 1nm 내지 10nm인 것인 실리콘(Si) 박판 제조 방법.
25. The method of claim 24,
Forming a carbon coating layer on the surface of the silicon (Si) thin plate;
And a thickness of 1 nm to 10 nm.
제8항에 있어서,
상기 무기염이 용해되어 제거된 실리콘(Si) 박판을 수득하는 단계;는
무기염이 제거된 실리콘을 분쇄하는 단계를 포함하는 것인,
실리콘(Si) 박판 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Obtaining a silicon (Si) thin sheet from which the inorganic salt has been dissolved to remove;
Wherein the inorganic salt has been removed.
A method of manufacturing a silicon (Si) thin plate.
제1항 내지 제7항 중에서 선택되는 어느 한 항에 의한 실리콘 박판을 포함하는 음극 활물질;을 포함하는 음극
양극 및
상기 음극 및 양극 사이에 위치하는 전해질;
을 포함하는 리튬 이차 전지.
A negative electrode comprising a negative electrode active material comprising a thin silicon plate according to any one of claims 1 to 7,
Anode and
An electrolyte positioned between the cathode and the anode;
&Lt; / RTI &gt;
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