KR20200008144A - 촉진제 층에 의해 알칼리 금속으로 코팅된 기판의 제조 방법 및 코팅된 기판 - Google Patents

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테크니셰 유니베르시테트 드레스덴
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Abstract

본 발명은 알칼리 금속 (1)으로 코팅된 기판 (2)의 제조 방법에 관한 것으로, 매개체 층 (3)의 적어도 부분적인 화학적 환원에 의해 알칼리 금속 (1)과 반응하는 물질로 이루어진 매개체 층(3)이 기판 (2)의 표면에 적용되고, 매개체 층 (3)의 표면은 알칼리 금속 (1)으로 부과되고, 이어서 알칼리 금속 (1)이 고체상으로 전환되고, 알칼리 금속을 포함하는 코팅이 형성된다.

Description

촉진제 층에 의해 알칼리 금속으로 코팅된 기판의 제조 방법 및 코팅된 기판
본 발명은 매개체 층에 의해 알칼리 금속으로 코팅된 기판을 제조하는 방법, 및 매개체 층 및 또한 코팅 된 기판에 관한 것이다.
예를 들어, 리튬 이온 배터리, 리튬-황 배터리, 고체 배터리 또는 리튬-공기 배터리의 경우와 같이 금속 리튬 애노드(anode)가 에너지 밀도를 높이는 핵심 요소인 리튬 기반 배터리 기술이 많이 있다. 압출 및 압연과 같이 현재 포일 두께가 50 μm 미만이고 포일 너비가 100 mm보다 큰 필수 리튬 포일에 사용되는 생산 기술은 리튬의 기계적 특성에 의해 정해진 한계에 도달하고 있고, 따라서, 명시된 치수를 갖는 압연 제품을 제조하기 위해 이용 가능한 공정이 없으며, 이는 전지 기술을 더 큰 셀 포맷(cell format)으로 스케일 업하는데 장애가된다.
리튬의 기계적 안정성이 좋지 않더라도 얇은 물질을 얻기 위해, 얇은 리튬 포일이 구리 포일에 적층된다; 그러나, 이것은 원하는 두께가 달성되는 것을 허용하지 않는다. 증착 공정에 의한 구리 포일 상에 금속 리튬의 증착은 예를 들어 WO 2005/001157 A2 공보에 기재되어있다. 이 방법의 단점은 결과적인 증착 속도가 상대적으로 낮고 또한 구리 포일뿐만 아니라 기판 근처의 시스템 구성 요소가 리튬으로 코팅되어 시스템의 유지, 수리 및 청소에 상당한 노력과 비용이 초래된다는 것이다.
유사한 단점이 리튬의 전기 화학 증착에 영향을 미친다. 금속 용융물의 높은 표면 장력으로 인해, 구리 포일 또는 유사한 기판의 습윤이 좋지 않기 때문에 용융물로부터 리튬을 직접 증착하는 것도 마찬가지로 쉽지 않기 때문에, 이 경로에 의해 원하는 층 두께를 얻을 수 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 언급된 단점을 피하고, 따라서 넓은 면적 및 낮은 두께로 알칼리 금속을 증착할 수 있는 방법을 제안하는 것이다. 이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 청구된 방법 및 청구항 11 및 12에 청구된 코팅된 기판에 의해 달성된다. 유리한 실시 예 및 개발은 종속 항에 기재되어있다.
알칼리 금속으로 코팅된 기판을 제조하는 방법은 매개체 층이 기판의 표면에 적용되는 단계를 포함한다. 매개체 층은 적어도 부분적인 화학적 환원에 의해 알칼리 금속과 반응하는 물질로 만들어진다. 매개체 층의 표면은 알칼리 금속으로 부과되고, 이어서 알칼리 금속은 고체상 또는 고체 응집 상태로 전환되고 코팅은 알칼리 금속으로 형성된다.
매개체 층의 적어도 부분적인 화학적 환원에 의해 화학적으로 반응하고 및/또는 알칼리 금속과 합금을 형성하는 매개체 층은 알칼리 금속에 의한 기판의 습윤성이 개선될 수 있게 하고, 따라서 비교적 큰 영역이 코팅될 수 있게 하고 및/또는 비교적 큰 층 두께가 달성될 수 있게 한다. 적용 또는 부과시 알칼리 금속은 기체, 액체 또는 고체 일 수있다. 매개체 층은 전형적으로 기상 또는 액상으로부터 적용되거나 또는 고체로서 적용된다. 알칼리 금속의 적용 후, 알칼리 금속은 열 환원에 의해 고체상 또는 고체 응집 상태로 전환될 수 있다. 매개체 층의 표면은 바람직하게는 적용되는 알칼리 금속의 높은 온도, 특히 바람직하게는 용융 온도에서 알칼리 금속과 습윤되거나 접촉된다.
매개체 층은 실리콘, 주석, 안티몬, 알루미늄, 마그네슘, 비스무트 또는 언급된 화학 원소의 합금으로 형성 될 수 있거나, 언급된 원소 또는 합금을 포함 할 수있다. 이들 원소 또는 합금은 바람직하게는 리튬과 같은 알칼리 금속과 합금을 형성한다.
매개체 층은 예를 들어 산화성 물질의 환원에 의해, 알칼리 금속과 접촉하여 매개 계면 또는 경계층을 형성하는 물질로 형성 될 수있다. 산화 물질은 바람직하게는 실리콘, 주석, 납, 알루미늄, 아연, 안티몬, 철, 니켈, 구리, 코발트, 망간, 티타늄, 크롬, 바나듐 및/또는 텅스텐의 산화물로 형성된다. 매개체 층은 전형적으로 금속 산화물의 적어도 부분적인 환원에 의해 매개 경계층을 형성하기 위해 알칼리 금속과 반응한다.
매개체 층이 화학 반응으로서 알칼리 금속의 인터칼레이션 (예를 들어, 흑연에서) 또는 삽입 (예를 들어, LiMeO2에서), 합금의 형성 또는 환원에 의한 물리적 변형(변환)을 허용하는 물질로 형성될 수 있다. 환원에 의한 물리적 변형은 바람직하게는 Cu2O + 2 Li → Li2O + 2 Cu or NiO + 2 Li → Li2O + Ni 로서 발생한다.
매개체 층은 전형적으로 Cu2O 또는 NiO 로 설계되는데, 이는 액체 리튬에 의해 용이하게 환원될 수 있기 때문이다. 그러나, 매개체 층은 또한 리튬 금속 산화물 (예를 들어 LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, LiMnO2, Li2Mn3NiO8, LiNiCoMnO2, LiNiCoAlO2, Li4Ti5O12 또는 그 유도체) 또는 흑연 형태의 탄소로 형성 될 수있는데, 이런 물질들은 인터칼레이션 뿐만 아니라 삽입을 허용하기 때문이다.
매개체 층은 열 산화, 기상 코팅 공정, 바람직하게는 스퍼터링 및/또는 화학 기상 증착 (CVD), 습식 화학 코팅 및/또는 열처리에 의해 형성될 수 있다. 특히, 여기서 구리 포일 또는 니켈 포일의 열 산화는 매개체 층의 빠르고 효율적인 형성을 가능하게한다.
알칼리 금속은 전형적으로 레이저 용융, 가열 장치를 사용한 용융, 나이프 코팅(knife coating), 슬롯 다이(slot die)를 사용한 적용, 스프레딩(spreading), 알칼리 금속 용융물의 스프레잉(spraying), 딥 코팅(dip coating), 기상법(gas phase method), 용사(thermal spraying), 압력 압연(pressure rolling) 및/또는 라미네이션(lamination)에 의해 적용된다. 기재된 방법은 알칼리 금속이 액화되거나 기체 상태로 전환될 수 있게 하고 또한 한정된 치수로 매개체 층의 표면에 적용될 수 있게한다. 그러나, 매개체 층은 또한 물리적 기상 증착 (PVD)에서 기상으로부터 알칼리 금속의 증착의 맥락에서 사용될 수 있다.
일반적으로 매개체 층은 알칼리 금속의 후속 적용을 위한 기판의 충분한 커버리지를 달성하기 위해 0.1 nm 내지 1000 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 500 nm, 특히 바람직하게는 10 nm 내지 200 nm의 두께로 형성된다.
알칼리 금속은 바람직하게는 리튬 또는 나트륨이며, 특히 리튬은 박층이 중요한 배터리 용도에 사용되기 때문이다. 기판은 구리, 니켈, 탄소 섬유 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드와 같은 폴리머로 형성 될 수 있고 및/또는 언급된 물질을 포함 할 수있다.
기판은 바람직하게는 구리 또는 니켈로 형성되고 및/또는 구리 또는 니켈을 포함하고, 매개체 층은 구리 기판의 경우 구리 산화물로 형성되고 니켈 기판의 경우 니켈 산화물로 형성된다.
기판은 전형적으로 비 다공성 고체이다. 기판은 바람직하게는 20 ㎛ 미만의 두께, 특히 바람직하게는 10 ㎛ 미만의 두께를 갖는 얇은 평면 포일이다.
열 산화는 최대 신속성 및 효율로 충분히 두꺼운 산화층을 생성하기 위해 2 분 이하, 바람직하게는 1.5 분 미만, 특히 바람직하게는 1 분 미만의 기간에 걸쳐 수행될 수있다.
따라서, 기재된 방법에 의해 제조된 코팅된 기판은 기판-매개체 층-알칼리 금속 층의 층 시퀀스를 포함한다. 알칼리 금속 층의 적용 전에, 기판은 매개체 층을 가지며, 이는 알칼리 금속과 화학적으로 반응하는 물질로 형성된다. 따라서 코팅된 기판은 이미 설명된 특성을 가질 수 있으며, 특히 설명된 방법에 의해 제조될 수 있다. 설명된 기판은 전형적으로 배터리 셀에서 애노드로서 사용된다.
본 발명의 예시적인 실시 예가 도면에 도시되어 있고,도 1 내지 10을 참조하여 아래에 설명된다.
도 1은 가열 노즐에 의해 적용된 알칼리 금속의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 가열 저장소에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 3은 레이저 용융에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 4는 나이프 코팅에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 5는 스프레딩에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 6은 딥에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 7은 스프레이에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 8은 연속 노즐에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 9는 가압 롤에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
도 10은 글라이드에 의해 적용된 알칼리 금속의 도 1에 대응하는 도면을 도시한다.
개략적인 측면도의 도 1은 알칼리 금속 1으로서 리튬으로 코팅된 기판 (2)을 제조하는 방법을 도시한다. 도시된 예시적인 실시 예에서 기판 (2)은 열 산화에 의해 매개체 층 (3)으로서 산화 구리 층이 제공된 구리 포일이다. 따라서 매개체 층 (3)은 기판과 직접, 즉 즉각적으로 접촉한다. 리튬은 가열 노즐 (5)에 의해 용융된다. 리튬 포일은 전기 가열 노즐 (5)을 통과하여 공정에서 용융된다. 기판 (2)이 노즐 (5) 아래로 빠져나가고, 매개체 층 (3)은 기판 상에 차례로 배치된다. 이어서, 용융된 리튬은 노즐 (5)과 대면하는 매개체 층 (3)의 표면에 충돌하여, 매개체 층과 직접 접촉하는 불 침투성 리튬 층의 형성과 함께 냉각되고 고체 응집 상태로 되돌아 간다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 대응하는 관점에서, 바람직하게는 전기적으로 가열된 저장소 (6)는 액화 리튬을 수용할 수 있고 저장소 (6)의 슬롯 다이에 의해 매개체 층 (3)에 리튬을 적용 할 수 있으며, 이 정지 다이는 기판 2을 향한다. 이 경우에 저장소 (6)는 슬롯 다이를 통한 표적화된 출구 흐름을 허용하기 위해 깔때기 형태를 갖는다. 이 도면과 다음 도면의 반복되는 특징에는 동일한 참조 기호가 제공된다. 도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에서, 레이저 방사선 소스 (4)는 전자기 레이저 방사선을 기판 (2) 또는 매개체 층 (3) 상으로 포일 형 리튬의 충돌 지점으로 향하게하고, 이 시점에서 포일 형 리튬이 액화되고 구리 산화물 매개체 층 (3)에 의해 기판 (2) 상에 배치된다.
도 4에서 재생되는 다른 실시 예에서, 기판 (2)은 가열되고 알칼리 금속 (1)으로서의 리튬은 기판 (2)상에 용융물로 놓인다. 코팅 나이프 (7)에 의해, 리튬은 정의된 두께로 벗겨지고, 매개 층 (3)에 적용되는데, 이는 이전과 같이 적용되는 알칼리 금속 (1)의 공급원을 향하고있다.
도 5에 도시된 예시적인 실시 예에서, 냉 리튬 포일은 고온 기판 (2) 위로 통과된다. 이 경우 기판 (2)은 전기 오븐을 통과하여 공정에서 가열된다. 냉 리튬 포일을 기판 (2) 위에 확산 시키면, 기판 (2)에 적용된 매개체 층 (3)에 대한 충돌 지점에서 리튬 포일이 용융되고, 용융된 리튬 포일은이 매개체 층 (3)을 표면적으로 습윤시킨다. 따라서, 냉각 후, 불침투성 리튬 코팅이 다시 존재한다.
도 6은 개략적인 측면도로 용융된 리튬을 포함하는 가열된 탱크 (8)를 도시한다. 매개체 층 (3)이 적용된 기판 (2)은 탱크 (8)를 통과한다. 탱크 (8)로부터 이탈할 때, 스크레이퍼 (9)에서 과량의 리튬을 긁어내어 기판 (2) 상에 양 쪽 층 두께가 동일한 리튬 층을 형성할 수있다.
도 7은 매개체 층 (3)이 제공된 기판 (2)의 코팅이 스프레이 코팅에 의해 달성되는 예시적인 실시 예를 도시하며, 여기서 알칼리 금속은 스프레이 노즐 (10)로부터 스프레이 노즐 (10) 아래로 통과하는 기판 상에 증착된다.
도 8에 재생된 예시적인 실시 예의 경우, 기판 (2)은 양면으로부터 기판 (2)으로 고체 리튬을 안내함으로써 양면에 코팅된다. 리튬이 기판 (2) 또는 기판 (2)의 양쪽에 배치된 매개체 층 (3)에 충돌하기 전에 기판 (2)이 가열된 연속 노즐 (11)을 통과하여 용융되기 때문에, 기판 (2)은 불침투성 리튬 층이 형성되는 방식으로 코팅된다.
도 9에 도시된 추가의 예시적인 실시 예에서, 가열된 어플리케이터 롤의 표면 오목 부에 액체 리튬을 도입하고 롤과 함께 액체 리튬을 기판 (2) 상으로 수송함으로써, 기판 (2)은 가압 롤 방법에 의해 코팅된다. 그것은 매개체 층 (3)에 충돌하여 증착된다.
도 10에 도시된 또 다른 예시적인 실시 예에서, 기판 (2)은 리튬 용융조(lithium melt bath) 위에 기판을 균일하게 안내함으로써 코팅되며, 기판 (2)은 단지 리튬 표면과 접촉한다. 이 표면 접촉 도면에서, 층 두께의 조정은 기판 (2)의 이동 속도를 포함하는 인자에 의해 달성된다. 코팅 폭은 리튬 용융조의 폭에 의해 수행되므로, 폭이 리튬 용융조보다 큰 포일을 사용하는 경우, 코팅되지 않은 마진(margin)이 생성된다.
따라서, 다양한 실시예에 기재된 방법은 두께가 얇은 전형적으로 0.1 nm 내지 1000 nm 인 친지질성 매개체 층 (3)의 적용에 의해 다양한 기판 (2) 상에 리튬의 광범위한 증착을 가능하게한다. 사용되는 가능한 기판 재료의 예는 구리 포일, 니켈 포일, 천공된 금속 포일, 탄소 섬유, 특히 탄소 섬유 매트, 탄소 나노 튜브 (CNT 부직포)로 제조된 부직 웹(web), 직조 금속 와이어 직물 또는 폴리이미드 필름, 직조된 폴리이미드 섬유 직물 또는 레이드 폴리이 미드 섬유 스크림(laid polyimide fiber scrims)과 같은 중합체 기판(2)을 포함한다.
매개체 층 (3)은 실리콘, 주석, 안티몬, 알루미늄, 마그네슘, 비스무트와 같은 물질 또는 리튬과 합금을 형성하는 CuSn과 같은 언급된 화학 원소의 합금으로 형성된다. 대안 적으로, 매개체 층 (3)은 또한 액체 리튬과 접촉하여 반응하여 매개 계면을 형성하는 물질로 제조 될 수 있으며, 예를 들어 산화 물질의 환원에 의해 반응하여 산화 알루미늄과 같은 리튬과 합금을 형성하는 물질을 형성한다. 이것은 또한 예를 들어 리튬의 인터칼레이션 또는 삽입을 허용하는 물질을 통해 실현될 수있다. 이들은 특히 리튬-이온 배터리에서 활물질로서 사용되는 물질, 예를 들어 LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, LiMnO2, Li2Mn3NiO8, LiNiCoMnO2, LiNiCoAlO2, Li4Ti5O12 또는 흑연 형태의 탄소 일 수있다. 그러나, 대안 적으로, 액체 리튬과 접촉하여 인터칼레이션 또는 삽입 또는 다른 화학반응을 허용하는 화합물을 제공하기 위해 반응하는 물질, 예를 들어, 인터칼레이션 또는 삽입이 없고 대신에 금속 산화물이 직접 (가역적으로) 전환되는 전환물질, 바나듐 산화물, 망간 산화물, 산화철, 산화구리, 황 또는 황화물이 있을 수있다. 리튬 대신에, 용융물로부터 동종 층을 형성하기 위해 나트륨을 이용하는 것도 유사하게 가능하다. 전환 물질의 예시적인 반응은 다음과 같을 수있다 : MeO + 2 Li → Me + Li2O
일반적으로 말하면, 리튬 또는 나트륨에 의해 적어도 부분적으로 (그러나 또한 완전히) 환원된 산화 매개체 층 (3)이 사용될 수있다. 따라서, 이 산화 매개체 층은 금속 산화물로서 적합한 다음 원소의 산화물 화합물 또는 산화물과 함께 금속 산화물을 포함할 수 있다: 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 칼슘, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 지르코늄, 몰리브덴, 인듐, 주석, 안티몬, 납, 비스무트.
알칼리 금속 (1)의 적용에있어서, 매개체 층 (3)을 형성하기 위해 사용될 수있는 다양한 가능한 절차가있다. 예를 들어, 두께 12μm의 구리 포일을 예열된 머플 퍼니스(muffle furnace) (또는 연속 기판을 위한 고온 연속 오븐)에서 300℃~500℃에서 표면 산화하여, 매개체 층(3)으로서 작용하는 0.1 nm 내지 1000 nm의 두께를 갖는 얇은 산화층을 생성 할 수 있다. 마찬가지로, 두께 20㎛의 니켈 포일을 산화시킴으로써 600 ℃에서도 니켈 산화물 매개체 층이 형성될 수 있다. Cu2O 의 형성은 X- 선 회절 (XRD)에 의해 입증 될 수있다. 이어서, Ar 환경에서, 고체 리튬이 200 ℃로 가열된 산화된 구리 포일과 접촉하여 리튬의 용융을 초래할 수있다. 그 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 코팅 나이프 (7)를 사용하여 두께가 20㎛ 내지 160㎛ 인 리튬 층이 생성될 수 있다.
전술한 예시적인 실시 예의 경우에, 방법의 파라미터는 또한 의도된 용도에 맞춰질 수 있다. 구리 포일은 바람직하게는 300 ℃에서 1 분 동안 처리되어, 액화 리튬에 의해 매우 효과적으로 습윤될 수 있는 두께 약 10 nm의 Cu2O 층을 형성한다. 400-500 ℃에서, 처리 시간은 1 분 미만이지만, CuO와 같은 상이하고 덜 바람직한 구리 산화물이 또한 형성된다.
이 예시적인 실시 예의 변형에서, 매개체 층 (3)은 기판 (2)상의 특정 영역에서만 생성된다. 이것은 또한 리튬 층이 기판(2) 상의 이들 영역에만 부과되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 패턴화된 리튬 층 및/또는 기하학적 형태의 실현, 또는 집전체(current collector) 탭 등에 대한 코팅되지 않은 마진 영역(marginal region)의 생성이 가능하다.
추가의 예시적인 실시예 에서, 탄소 섬유 부직포 (Freudenberg H14)를 에탄올 성 SnCl2 용액 또는 SbCl3 용액 (0.15 M)에 30 초 동안 함침시키고, 5 분 동안 건조시킨 후, 예열된 머플 퍼니스에서 300 ℃에서 5 분 동안 공기 중에서 열처리 할 수있다. 그 후, 700 ℃에서 60 분 동안 산소가없는 상태에서 환원이 수행된다. 이러한 방식으로 제조된 기판 (2)은 이어서 리튬 용융물에 침지된다.
다른 예시적인 실시 예에서, 직조 구리 직물 (와이어 두께 0.05 mm, 메쉬 크기 0.2 mm)은 또한 구리 포일과 동일한 조건 하에서 처리되고 리튬으로 코팅 될 수 있고, 또는 ED 포일이라고 불리는 거친 구리 포일이 사용되며, 한자리 수의 낮은 μm 범위의 수지상 구리 구조가 전착을 통해 열 산화에 의해 습윤 가능한 상태로 차례로 변환된다.
예를 들어, 리튬 비드는 구리 포일의 처리되지 않은 표면에 습윤하기에 부적합한 반면, 리튬 비드는 설명된 바와 같이 처리된 표면의 경우에, 아르곤에서 약 200 ℃로 가열 할 때 포일 표면을 습윤시킬 수있다. 따라서, 리튬-이온 배터리, 리튬-공기 배터리, 리튬-황 배터리 또는 고체 상태 배터리와 같은 이차 배터리 용 전극을 제조 할 수 있거나, 리튬-티오닐 클로라이드(thionyl chloride) 배터리, 리튬-망간 산화물 배터리, 리튬-황산화물 배터리, 리튬-탄소 모노플루오라이드 배터리, 리튬-요오드 배터리 또는 리튬-철 황화물 배터리와 같은 1 차 배터리 용 전극을 제조할 수 있다.
예시적인 실시 예에서만 개시된 다양한 실시 예의 특징은 서로 결합되어 개별적으로 청구될 수있다.

Claims (14)

  1. 매개체 층 (3)의 적어도 부분적인 화학적 환원에 의해 알칼리 금속 (1)과 반응하는 물질로 이루어진 매개체 층 (3)이 기판 (2)의 표면에 적용되고;
    상기 매개체 층 (3)의 표면은 알칼리 금속 (1)으로 부과되고, 이어서 상기 알칼리 금속 (1)이 고체상으로 전환되고, 상기 알칼리 금속 (1)을 갖는 코팅이 형성되는 것;을 포함하는 알칼리 금속 (1)으로 코팅된 기판 (2)의 제조 방법.
  2. 제 1 항에있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 상기 알칼리 금속 (1)과 접촉하여 매개 계면 또는 경계층을 형성하도록 반응하는 물질로 형성되는 것을 특징으로하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 산화 물질, 바람직하게는 실리콘, 주석, 납, 알루미늄, 아연, 안티몬, 철, 니켈, 구리, 코발트, 망간, 티타늄, 크롬, 바나듐 및/또는 텅스텐의 산화물로부터 형성되고, 상기 금속 산화물의 적어도 부분적인 환원에 의해 매개 경계층을 형성하기 위해 알칼리 금속 (1)과 반응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 상기 알칼리 금속 (1)의 인터칼레이션 (intercalation)또는 삽입을 허용하는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 리튬 금속 산화물, 바람직하게는 LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, LiMnO2, Li2Mn3NiO8, LiNiCoMnO2, LiNiCoAlO2, Li4Ti5O12 또는 흑연 형태의 탄소로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 열 산화, 기상 코팅 작업, 바람직하게는 스퍼터링 및/또는 화학 기상 증착, 습식 화학 코팅 및/또는 열 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 (1)은 레이저 용융, 가열 장치를 사용한 용융, 나이프 코팅(knife coating), 슬롯 다이 (slot die)를 사용한 적용, 스프레잉(spraying), 스프레딩(spreading), 딥 코팅(dip coating), 기상법(gas phase method), 용사(thermal spraying) 및/또는 라미네이션(lamination)에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매개체 층 (3)은 0.1 nm 내지 1000 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 500 nm, 특히 바람직하게는 10 nm 내지 200 nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 (1)으로서 리튬 또는 나트륨이 사용되고, 및/또는 상기 기판 (2)은 구리, 니켈, 탄소 섬유 또는 폴리이미드로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 (2)은 구리로 형성되고 상기 매개체 층 (3)은 산화 구리로 형성되거나, 상기 기판 (2)은 니켈로 형성되고 상기 매개체 층 (3)은 산화 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 알칼리 금속 (1)과 화학적으로 반응하고 알칼리 금속 층으로 코팅된 기판 (2)을 제조하도록 설계된 물질로 이루어진 매개체 층 (3)을 가지는 기판 (2).
  12. 알칼리 금속 층 (1)을 가지며, 기판 (2)과 상기 알칼리 금속 층 (1) 사이에 매개체 층 (3)이 존재하는 기판 (2).
  13. 제 12 항에있어서,
    상기 기판 (2)은 구리로 형성되고 상기 매개체 층 (3)은 산화 구리로 형성되거나, 상기 기판 (2)은 니켈로 형성되고 상기 매개체 층 (3)은 산화 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판(2).
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 기판으로 형성된 애노드를 갖는 배터리 셀.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3086805A1 (fr) * 2018-09-28 2020-04-03 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de preparation d'oxydes de metaux de transition lithies
US11616238B2 (en) * 2019-03-21 2023-03-28 City University Of Hong Kong Electrode for use in an electrical energy storage apparatus and a method for manufacturing an electrode for use in an electrical energy storage apparatus
US11424454B2 (en) * 2019-06-16 2022-08-23 Applied Materials, Inc. Protection interfaces for Li-ion battery anodes
DE102019209397A1 (de) * 2019-06-27 2020-12-31 Technische Universität Dresden Verfahren zur Lithiierung von Elektroden von lithiumbasierten elektrischen Energiespeicherelementen sowie mit dem Verfahren hergestelltes elektrisches Energiespeicherelement
KR20210132425A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 주식회사 엘지에너지솔루션 집전체가 산화 처리된 리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법
WO2021245196A1 (en) 2020-06-04 2021-12-09 Albemarle Germany Gmbh Process for the preparation of lithium metal and lithium alloy mouldings
US20220271264A1 (en) * 2021-02-23 2022-08-25 GM Global Technology Operations LLC Method and system for making a thin lithium metal anode for a vehicular battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004259483A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Sumitomo Electric Ind Ltd リチウム二次電池負極部材、及びその製造方法
US20050089757A1 (en) * 2002-04-10 2005-04-28 Yutaka Bannai Nonaqueous electrolyte cell
JP2009032597A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd リチウム電池
US20170133662A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Composite lithium metal anodes for lithium batteries with reduced volumetric fluctuation during cycling and dendrite suppression

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634144A (en) * 1970-07-14 1972-01-11 Foote Mineral Co Process for preparing lithium-filled foraminous metal bodies
US6402795B1 (en) * 1998-02-18 2002-06-11 Polyplus Battery Company, Inc. Plating metal negative electrodes under protective coatings
US6214061B1 (en) * 1998-05-01 2001-04-10 Polyplus Battery Company, Inc. Method for forming encapsulated lithium electrodes having glass protective layers
JP3812324B2 (ja) * 2000-11-06 2006-08-23 日本電気株式会社 リチウム二次電池とその製造方法
JP4174816B2 (ja) * 2001-02-28 2008-11-05 住友電気工業株式会社 無機固体電解質およびリチウム電池部材
DK200200615A (da) * 2001-12-19 2003-06-20 Fmc Corp Lithiummetaldispersion i sekundære batterianoder
LV13253B (en) 2003-06-30 2005-03-20 Sidrabe As Device and method for coating roll substrates in vacuum
US7838154B2 (en) * 2004-09-09 2010-11-23 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Negative electrode for nonaqueous secondary battery
US8753545B2 (en) * 2010-03-03 2014-06-17 3M Innovative Properties Company Composite negative electrode materials
JP5095863B2 (ja) * 2010-04-23 2012-12-12 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池用負極およびその製造方法、ならびにリチウムイオン電池
KR101302076B1 (ko) 2010-09-17 2013-09-05 주식회사 엘지화학 마그네슘 이차전지용 전극 및 이를 구비한 마그네슘 이차전지
US9484569B2 (en) * 2012-06-13 2016-11-01 24M Technologies, Inc. Electrochemical slurry compositions and methods for preparing the same
CN103022413A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 东莞新能源科技有限公司 锂电池用负极片及其制备方法及包含该负极片的锂电池
CN105026338B (zh) * 2013-01-07 2019-07-09 日东电工株式会社 形成经氧化物涂覆的基材的方法
JPWO2015136922A1 (ja) * 2014-03-14 2017-04-06 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
US10675819B2 (en) * 2014-10-03 2020-06-09 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic field alignment of emulsions to produce porous articles
US10115970B2 (en) * 2015-04-14 2018-10-30 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes with porous current collectors and methods of manufacture

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050089757A1 (en) * 2002-04-10 2005-04-28 Yutaka Bannai Nonaqueous electrolyte cell
JP2004259483A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Sumitomo Electric Ind Ltd リチウム二次電池負極部材、及びその製造方法
JP2009032597A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd リチウム電池
US20170133662A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Composite lithium metal anodes for lithium batteries with reduced volumetric fluctuation during cycling and dendrite suppression

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