KR20200085398A - Copper Current Collector for All-Solid-State Secondary Battery, Method for Manufacturing The Same, and All-Solid-State Secondary Battery Comprising The Same - Google Patents
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- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
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- H—ELECTRICITY
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- H—ELECTRICITY
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
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Abstract
Description
본 발명은 전고체 이차전지용 음극 집전체, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 전고체 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 고체 전해질로부터 발생되는 가스와의 반응으로 인한 전고체 이차전지의 용량 손실을 억제함으로써 높은 용량 유지율의 이차전지를 담보할 수 있는 음극 집전체, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 전고체 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an anode current collector for an all-solid-state secondary battery, a method for manufacturing the same, and an all-solid-state secondary battery including the same, more specifically, a capacity loss of the all-solid-state secondary battery due to reaction with gas generated from a solid electrolyte. The present invention relates to a negative electrode current collector capable of securing a secondary battery having a high capacity retention rate by suppressing it, a manufacturing method thereof, and an all-solid secondary battery comprising the same.
이차전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장하였다가 전기가 필요할 때 상기 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시킴으로써 전기를 발생시키는 에너지 변환 기기의 일종으로서, 재충전이 가능하다는 점에서 “충전식 전지(rechargeable battery)”로도 지칭된다. A secondary battery is a type of energy conversion device that generates electricity by converting and storing electrical energy in the form of chemical energy and converting the chemical energy into electrical energy when electricity is needed. battery)”.
1회용의 일차전지에 비해 경제적으로 그리고 환경적으로 이점을 갖고 있는 이차전지로는 납 축전지, 니켈카드뮴 이차전지, 니켈수소 이차전지, 리튬이온 이차전지 등이 있다.Secondary batteries that have economic and environmental advantages over disposable primary batteries include lead-acid batteries, nickel-cadmium secondary batteries, nickel-hydrogen secondary batteries, and lithium-ion secondary batteries.
리튬이온 이차전지는 다른 종류의 이차전지들에 비해 크기 및 중량 대비 상대적으로 많은 에너지를 저장할 수 있다. 따라서, 휴대성 및 이동성이 중요한 정보통신기기 분야에서 리튬이온 이차전지가 선호되고 있으며, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 에너지 저장 장치로도 그 응용 범위가 확대되고 있다.Lithium ion secondary batteries can store a relatively large amount of energy relative to size and weight compared to other types of secondary batteries. Therefore, lithium-ion secondary batteries are preferred in the field of information and communication devices where portability and mobility are important, and their application ranges are also expanding as energy storage devices for hybrid vehicles and electric vehicles.
그러나, 리튬이온 이차전지는 양극과 음극 사이에 가연성 유기 전해액(inflammable organic electrolyte solution)을 포함하기 때문에 누액(liquid leakage) 및 발화/폭발이라는 심각한 문제를 갖고 있다.However, the lithium ion secondary battery has a serious problem of liquid leakage and ignition/explosion because it contains an inflammable organic electrolyte solution between the positive electrode and the negative electrode.
이와 같은 리튬이온 이차전지의 문제를 해결할 수 있는 전고체 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Research into all-solid-state secondary batteries capable of solving the problems of the lithium-ion secondary batteries has been actively conducted.
전고체 이차전지는 양극과 음극 사이에서 리튬이온의 전달 매개체 역할을 하는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 차세대 전지이다. 전고체 이차전지에서는 기존의 리튬이온 이차전지의 액체 전해질 및 분리막을 난연성 고체 전해질이 대체한다. 상기 난연성 고체 전해질은 액체 전해질이 가지는 인화성이 없고 활물질과의 발열 반응도 원천적으로 차단되기 때문에 기존 리튬이온 이차전지에 비해 전지의 안정성 및 신뢰성이 대폭 향상될 수 있다.The all-solid-state secondary battery is a next-generation battery in which an electrolyte serving as a medium for transferring lithium ions between an anode and a cathode is changed from liquid to solid. In the all-solid-state secondary battery, a flame-retardant solid electrolyte replaces the liquid electrolyte and separator of the existing lithium-ion secondary battery. Since the flame retardant solid electrolyte has no flammability of the liquid electrolyte and an exothermic reaction with an active material is fundamentally blocked, stability and reliability of the battery can be significantly improved compared to a conventional lithium ion secondary battery.
전고체 이차전지는 높은 전압안정성을 갖기 때문에 기존 리튬이온 이차전지 대비 구동 전압을 높일 수 있다. 또한, 양극과 음극의 전기적 단락을 방지하기 위한 분리막이 생략될 수 있어, 기존 리튬이온 이차전지에 비해 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다.Since the all-solid secondary battery has high voltage stability, it is possible to increase the driving voltage compared to the existing lithium ion secondary battery. In addition, a separator for preventing electrical short circuit between the positive electrode and the negative electrode may be omitted, so that a high energy density can be realized compared to a conventional lithium ion secondary battery.
전고체 이차전지의 고체 전해질로서는 황화물계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질, 비정질계 고체 전해질 등이 사용될 수 있다. 이들 중에서, 기존의 액체 전해액에 버금가는 높은 이온 전도도를 갖는 황화물계 고체 전해질이 가장 많은 관심을 받고 있다.As a solid electrolyte of the all-solid-state secondary battery, a sulfide-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, and an amorphous-based solid electrolyte can be used. Among them, sulfide-based solid electrolytes having a high ionic conductivity comparable to conventional liquid electrolytes are receiving the most attention.
그러나, 황화물계 고체 전해질은 그 특성상 물 또는 수분과 쉽게 반응하여 황화수소(H2S)를 발생시킨다. 전지의 제조 및 충방전 중에 발생하는 황화수소는 음극 집전체로 사용되는 동박(copper foil)과 반응하여 그 표면에 황화구리(Cu2S/CuS) 층을 야기함으로써 전지의 초기 저항을 증가시키고 전지의 방전 용량을 급격히 저하시킨다.However, the sulfide-based solid electrolyte easily reacts with water or moisture to generate hydrogen sulfide (H 2 S). Hydrogen sulfide generated during battery manufacturing and charging and discharging reacts with copper foil used as a negative electrode current collector to cause a copper sulfide (Cu 2 S/CuS) layer on its surface, thereby increasing the initial resistance of the battery and The discharge capacity is drastically reduced.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 전고체 이차전지용 음극 집전체, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 전고체 이차전지에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a negative electrode current collector for an all-solid-state secondary battery, a method of manufacturing the same, and an all-solid-state secondary battery including the same, which can prevent problems caused by limitations and disadvantages of the related art.
본 발명의 일 관점은, 고체 전해질로부터 발생되는 가스와의 반응으로 인한 전고체 이차전지의 용량 손실을 억제함으로써 높은 용량 유지율의 이차전지를 담보할 수 있는 음극 집전체를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention, by suppressing the capacity loss of the all-solid secondary battery due to the reaction with the gas generated from the solid electrolyte to provide a negative electrode current collector capable of securing a secondary battery having a high capacity retention rate.
본 발명의 다른 관점은, 고체 전해질로부터 발생되는 가스와의 반응으로 인한 전고체 이차전지의 용량 손실을 억제함으로써 높은 용량 유지율의 이차전지를 담보할 수 있는 음극 집전체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a negative electrode current collector capable of securing a secondary battery having a high capacity retention rate by suppressing capacity loss of an all-solid secondary battery due to reaction with gas generated from a solid electrolyte. .
본 발명의 또 다른 관점은, 고체 전해질로부터 발생되는 가스와 음극 집전체의 반응으로 인한 용량 손실이 억제됨으로써 높은 용량 유지율을 갖는 전고체 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide an all-solid-state secondary battery having a high capacity retention rate by suppressing a capacity loss due to a reaction between a gas generated from a solid electrolyte and a negative electrode current collector.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the above-mentioned aspects of the present invention, other features and advantages of the present invention are described below, or it will be clearly understood by those skilled in the art from the description.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 구리막(copper film); 및 상기 제1 면 상의 제1 내부식층(corrosion-resistant layer)을 포함하되, 상기 제1 내부식층은 산질화 구리(copper oxynitride)를 포함하는, 전고체 이차전지용 음극 집전체가 제공된다.According to one aspect of the present invention as described above, a copper film having a first side and a second side of the opposite side (copper film); And a first corrosion-resistant layer on the first surface, wherein the first corrosion-resistant layer includes copper oxynitride, and a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery is provided.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 가질 수 있다.The copper oxynitride may have a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19).
상기 제1 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The first corrosion-resistant layer may have a thickness of 0.1 to 1 μm.
상기 음극 집전체는 상기 제1 면과 상기 제1 내부식층 사이에 제1 방청층(antirust layer)을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 방청층은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.The negative electrode current collector may further include a first antirust layer between the first surface and the first corrosion-resistant layer, and the first anti-rust layer may include chromium (Cr).
상기 음극 집전체는 상기 제2 면 상의 제2 내부식층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 내부식층은 산질화 구리를 포함할 수 있다.The negative electrode current collector may further include a second corrosion resistant layer on the second surface, and the second corrosion resistant layer may include copper oxynitride.
상기 음극 집전체는 상기 제1 면과 상기 제1 내부식층 사이의 제1 방청층; 및 상기 제2 면과 상기 제2 내부식층 사이의 제2 방청층을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 방청층 및 상기 제2 방청층은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.The negative electrode current collector may include a first antirust layer between the first surface and the first corrosion resistant layer; And a second anti-corrosion layer between the second surface and the second corrosion-resistant layer, and the first anti-corrosion layer and the second anti-corrosion layer may include chromium (Cr).
본 발명의 다른 관점에 따라, 전기도금을 수행함으로써 구리막을 형성하는 단계; 및 상기 구리막의 적어도 일 면 상에 내부식층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 내부식층은 산질화 구리를 포함하는, 전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, forming a copper film by performing electroplating; And forming a corrosion resistant layer on at least one surface of the copper film, wherein the corrosion resistant layer comprises copper oxynitride, and a method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery is provided.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 가질 수 있다.The copper oxynitride may have a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19).
상기 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The corrosion-resistant layer may have a thickness of 0.1 to 1 μm.
상기 내부식층은 산소 및 질소 분위기 하에서 구리 스퍼터링을 수행함으로써 형성될 수 있다.The corrosion-resistant layer may be formed by performing copper sputtering under an oxygen and nitrogen atmosphere.
상기 방법은 상기 내부식층을 형성하기 전에 상기 구리막의 적어도 일 면 상에 크롬(Cr)을 포함하는 방청층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 내부식층은 상기 방청층 상에 형성될 수 있다.The method may further include forming an anti-corrosion layer containing chromium (Cr) on at least one surface of the copper film before forming the anti-corrosion layer, and the anti-corrosion layer may be formed on the anti-corrosion layer. have.
상기 방청층 형성 단계는, 크롬(Cr)을 포함하는 방청액 내에 상기 구리막을 침지시키는 단계; 상기 구리막을 상기 방청액으로부터 꺼내는 단계; 및 상기 구리막을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.The rust-preventing layer forming step may include immersing the copper film in a rust-preventing solution containing chromium (Cr); Taking out the copper film from the antirust solution; And drying the copper film.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 음극 집전체(anode current collector); 상기 음극 집전체 상의 음극 활물질층(anode active material layer); 상기 음극 활물질층 상의 고체 전해질층(solid state electrolyte layer); 상기 고체 전해질층 상의 양극 활물질층(cathode active material layer); 및 상기 양극 활물질층 상의 양극 집전체(cathode current collector)를 포함하되, 상기 음극 집전체는 구리막 및 상기 구리막 상의 내부식층을 포함하고, 상기 내부식층 상에 상기 음극 활물질층이 위치하며, 상기 내부식층은 산질화 구리를 포함하는, 전고체 이차전지가 제공된다.According to another aspect of the invention, the cathode current collector (anode current collector); An anode active material layer on the anode current collector; A solid electrolyte layer on the negative active material layer; A cathode active material layer on the solid electrolyte layer; And a positive electrode current collector on the positive electrode active material layer, wherein the negative electrode current collector includes a copper film and a corrosion resistant layer on the copper film, and the negative active material layer is located on the corrosion resistant layer, and The corrosion resistant layer is provided with an all-solid-state secondary battery comprising copper oxynitride.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 가질 수 있다.The copper oxynitride may have a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19).
상기 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The corrosion-resistant layer may have a thickness of 0.1 to 1 μm.
상기 고체 전해질층은 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있다.The solid electrolyte layer may include a sulfide-based solid electrolyte.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.The general description of the present invention as described above is only for illustrating or describing the present invention, and does not limit the scope of the present invention.
본 발명의 내부식층은, 황화물계 고체 전해질이 물 또는 수분과 반응하여 발생하는 황화수소(H2S)로 인해 음극 집전체의 표면 상에 황화구리(Cu2S/CuS) 층이 야기되는 방지할 수 있다.The corrosion resistant layer of the present invention prevents the formation of a copper sulfide (Cu 2 S/CuS) layer on the surface of the negative electrode current collector due to hydrogen sulfide (H 2 S) generated when the sulfide-based solid electrolyte reacts with water or moisture. Can.
따라서, 본 발명에 의하면, 전고체 이차전지의 방전 용량의 급격한 저하를 방지함으로써 높은 용량 유지율의 전고체 이차전지를 구현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to implement an all-solid-state secondary battery having a high capacity retention rate by preventing a sudden drop in the discharge capacity of the all-solid-state secondary battery.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 이차전지의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전고체 이차전지용 음극 집전체를 제조하는 방법을 예시하는 순서도이다.The accompanying drawings are intended to help the understanding of the present invention and constitute a part of the present specification, and exemplify embodiments of the present invention, and describe the principles of the present invention together with a detailed description of the present invention.
1 is a cross-sectional view of an all-solid secondary battery according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the present invention includes all modifications and variations falling within the scope of the invention and equivalents described in the claims.
본 명세서에서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 다만, "바로 위에" 또는 "바로 아래에"라는 용어가 사용될 경우에는, 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 것으로 제한되어 해석되어야 한다.In the present specification, when a structure is described as being formed “on” or “below” another structure, such a description may include the case where the structures are in contact with each other as well as when a third structure is interposed between the structures. It should be interpreted as including. However, when the terms "directly above" or "directly below" are used, these structures should be interpreted as being limited to being in contact with each other.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.In addition, terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 이차전지(100)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an all-solid
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 전고체 이차전지(100)는 음극 집전체(110), 상기 음극 집전체(110) 상의 음극 활물질층(120), 상기 음극 활물질층(120) 상의 고체 전해질층(130), 상기 고체 전해질층(130) 상의 양극 활물질층(140), 및 상기 양극 활물질층(140) 상의 양극 집전체(150)를 포함한다.As illustrated in Figure 1, the all-solid
상기 음극 집전체(110)는 구리(Cu)를 포함하는 집전체이며, 상기 음극 활물질층(120)과 함께 전고체 이차전지(100)의 음극을 구성한다.The negative electrode
상기 음극 활물질층(120)은 리튬이온 이차전지에서 일반적으로 사용되는 음극 활물질, 예를 들어, 탄소; Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe의 금속; 상기 금속을 포함하는 합금; 상기 금속의 산화물; 및 상기 금속과 탄소의 복합 활물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음극 활물질을 포함할 수 있다.The negative
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전고체 이차전지(100)의 충방전 용량을 증가시키기 위하여,상기 음극 활물질층(120)은 인조흑연 또는 천연흑연의 탄소 활물질에 Si 또는 Sn이 첨가된 복합 활물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to increase the charge and discharge capacity of the all-solid
도전성 향상을 위하여, 상기 음극 활물질층(120)은 도전 조제(conductive assistant)를 더 포함할 수도 있다.In order to improve conductivity, the negative
또한, 고속 충방전이 가능한 전고체 이차전지(100)를 구현하기 위하여, 상기 음극 활물질층(120)은 상기 음극 활물질과 함께 황화물계 고체 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질층(120) 내의 황화물계 고체 전해질은 리튬이온의 이동도(즉, 이온전도도)를 증가시킨다.In addition, in order to realize a full-solid
상기 고체 전해질층(130)은 고체 전해질로서 황화물계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질, 비정질계 고체 전해질 등을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고체 전해질층(130)은 Li2S-P2S5계 전해질, Li2S-P2S5-P2O5계 전해질, Li2S-SiS2-Li3PO4계 전해질, Li2S-SiS2-Li4SiO4계 전해질, Li2S-B2S3-LiI계 전해질, Li2S-GeS2-Li3PO4계 전해질, Li2S-GeS2-P2S5계 전해질, Li2S-GeS2-P2O5계 전해질 등과 같이 기존의 액체 전해액에 버금가는 높은 이온 전도도를 갖는 황화물계 고체 전해질을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the
상기 양극 활물질층(140)은 리튬이온 이차전지에서 일반적으로 사용되는 양극 활물질, 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LCO), 리튬 망간 산화물(LMO), 리튬 니켈-코발트-알루미늄 산화물(NCA), 리튬 니켈-코발트-망간 산화물(NCM), 및/또는 리튬 인산철(LFP)을 포함할 수 있다.The positive electrode
도전성 향상을 위하여, 상기 양극 활물질층(140)은 도전 조제(conductive assistant)를 더 포함할 수도 있다.In order to improve conductivity, the positive electrode
또한, 고속 충방전이 가능한 전고체 이차전지(100)를 구현하기 위하여, 상기 양극 활물질층(140)은 상기 양극 활물질과 함께 황화물계 고체 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 양극 활물질층(140) 내의 황화물계 고체 전해질은 리튬이온의 이동도(즉, 이온전도도)를 증가시킨다.In addition, in order to realize a full-solid
상기 양극 활물질층(140)과 함께 전고체 이차전지(100)의 양극을 구성하는 상기 양극 집전체(150)는 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 크롬(Cr), 아연(Zn) 등과 같은 금속 또는 2종류 이상의 상기 금속들로 이루어진 합금으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 양극 집전체(150)는 알루미늄(Al) 집전체이다.The positive electrode
이하에서는, 본 발명의 음극 집전체(110)를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the negative electrode
본 발명의 상기 음극 집전체(110)는, 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 포함하는 구리막(111) 및 상기 제1 면 상의 제1 내부식층(112a)을 포함한다. 상기 제1 내부식층(112a) 상에 상기 음극 활물질층(120)이 위치한다. 상기 제1 내부식층(112a)과 상기 음극 활물질층(120)은 서로 접촉할 수 있다.The negative electrode
선택적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 음극 집전체(110)는 상기 제1 면과 상기 제1 내부식층(112a) 사이에 제1 방청층(113a)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 방청층(113a)은 상기 제1 내부식층(112a)이 형성되기 전까지 상기 구리막(111)이 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로서 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.Optionally, as illustrated in FIG. 1, the negative electrode
상기 제1 내부식층(112a)은 상기 고체 전해질층(130)의 황화물계 고체 전해질이 물 또는 수분과 반응하여 발생하는 황화수소(H2S)가 상기 구리막(111)으로 이동하여 구리(Cu)와 반응함으로써 상기 구리막(111)의 표면에 황화구리(Cu2S/CuS) 층이 형성되는 것을 방지하기 위한 층이다.In the first corrosion-
상기 제1 내부식층(112a)은 (i) 리튬이온의 이동도(즉, 이온전도도)를 증가시키기 위하여 상기 음극 활물질층(120)에 포함될 수 있는 황화물계 고체 전해질과 접촉해도 부식되지 않을 정도로 그 자체가 높은 내부식성을 가져야 할뿐만 아니라, (ii) 상기 음극 집전체(110)의 제조 공정 중 또는 전고체 이차전지(100)의 사용 중에 동박(구리막+방청층)으로부터 박리되지 않도록 상기 동박에 대하여 높은 접착력을 가져야 하고, (iii) 무엇보다도, 전기적 손실을 최소화하기 위하여 가능한 낮은 비저항을 가져야 한다.The first corrosion
이러한 요건들을 모두 만족시키기 위하여, 본 발명의 상기 제1 내부식층(112a)은 산질화 구리를 포함한다.In order to satisfy all of these requirements, the first corrosion
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 가질 수 있다. 즉, 상기 산질화 구리에서 산소의 원자 퍼센트(atomic %)는 0 at.% 초과 0.3 at.% 이하일 수 있고, 질소의 원자 퍼센트는 0 at.% 초과 0.19 at.% 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the copper oxynitride may have a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19). That is, in the copper oxynitride, the atomic percentage (atomic %) of oxygen may be greater than 0 at.% and less than 0.3 at.%, and the atomic percentage of nitrogen may be greater than 0 at.% and less than 0.19 at.%.
상기 제1 내부식층(112a)의 구리(Cu), 산소(O) 및 질소(N) 각각의 원자 퍼센트는 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)에 의해 측정될 수 있다.The atomic percentage of each of copper (Cu), oxygen (O), and nitrogen (N) of the first corrosion-
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내부식층(112a)은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 갖는다.According to an embodiment of the present invention, the first corrosion
상기 제1 내부식층(112a)의 두께가 0.1㎛ 미만이면 황화물계 고체 전해질 및/또는 황화수소(H2S)에 의한 상기 구리막(111)의 부식을 적절히 방지할 수 없다. 반면, 상기 제1 내부식층(112a)의 두께가 1㎛를 초과하면, 상기 제1 내부식층(112a)을 형성하는데 사용되는 산질화 구리의 비저항이 비록 낮아도, 상당한 전기적 손실을 피할 수 없다.When the thickness of the first corrosion-
선택적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 음극 집전체(110)는 상기 구리막(111)의 상기 제2 면 상의 제2 내부식층(112b)을 더 포함할 수 있다. Optionally, as illustrated in FIG. 1, the cathode
상기 제2 내부식층(112b)은 상기 제1 내부식층(112a)과 마찬가지로 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 갖는 산질화 구리를 포함할 수 있고 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The second corrosion
또한, 상기 음극 집전체(110)는 상기 구리막(111)의 상기 제2 면과 상기 제2 내부식층(112b) 사이에 크롬(Cr)을 포함하는 제2 방청층(113b)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 방청층(113a)과 마찬가지로, 상기 제2 방청층(113b)은 상기 제1 내부식층(112a)과 제2 내부식층(112b)이 형성되기 전까지 상기 구리막(111)이 부식되는 것을 방지한다.In addition, the negative electrode
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 이차전지용 음극 집전체(110)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the negative electrode
먼저, 전기도금을 수행함으로써 회전 드럼 전극(rotating drum electrode) 상에 구리막(111)을 형성한다(S1).First, a
50 내지 100 g/L의 구리 이온 및 50 내지 150 g/L의 황산을 포함하는 40 내지 60 ℃의 전해액 내에 서로 이격되게 배치되어 있는 회전 드럼 전극 및 대향 전극판을 30 내지 60 A/dm2의 전류밀도로 통전시킴으로써 상기 전기도금을 수행할 수 있다.30 to 60 A/dm 2 of rotating drum electrodes and counter electrode plates arranged spaced apart from each other in an electrolyte at 40 to 60° C. containing 50 to 100 g/L copper ions and 50 to 150 g/L sulfuric acid. The electroplating can be performed by energizing at a current density.
선택적으로, 상기 전해액은 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 유기 황화물(예를 들어, SPS), 유기 질화물, 글리콜(glycol)계 고분자, 및 티오요소(thiourea)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 첨가제 및/또는 염소 이온을 더 포함할 수 있다. 상기 전해액(20) 내의 상기 유기 첨가제의 함량 및 염소 이온의 함량은 각각 1 내지 10 ppm 및 1 내지 50 ppm일 수 있다.Optionally, the electrolyte is at least one organic selected from the group consisting of hydroxyethyl cellulose (HEC), organic sulfide (eg, SPS), organic nitride, glycol-based polymer, and thiourea. Additives and/or chlorine ions may be further included. The content of the organic additive and the content of chlorine ions in the electrolyte solution 20 may be 1 to 10 ppm and 1 to 50 ppm, respectively.
이어서, 상기 구리막(111)의 적어도 일 면 상에 산질화 구리를 포함하는 내부식층(112a, 112b)을 형성한다(S3). 전술한 바와 같이, 상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 가질 수 있으며, 상기 내부식층(112a, 112b)은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다.Subsequently, corrosion
상기 내부식층(112a, 112b)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD), 이온빔 증착(ion beam deposition), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition) 등의 진공 증착 방법 또는 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating) 등과 같은 습식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 다만, 높은 입자 에너지를 이용하여 막을 성장시킴으로써 상대적으로 높은 밀도를 갖는 양질의 내부식층(112a, 112b)을 얻을 수 있다는 점에서, 스퍼터링과 같은 진공 증착 방식을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.The corrosion-
본 발명의 일 실시예에 의하면, 산소 및 질소 분위기 하에서 구리 스퍼터링을 수행함으로써 상기 구리막(111)의 제1 및 제2 면들 상에 산질화 구리를 포함하는 제1 및 제2 내부식층들(112a, 112b)을 각각 형성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, first and second corrosion
상기 제1 내부식층(112a)의 구리(Cu), 산소(O) 및 질소(N) 각각의 원자 퍼센트(atomic %)은 스퍼터링 챔버 내로 공급되는 반응 가스(reactive gas)인 산소 및 질소의 유량을 변경함으로써 조절될 수 있다. 상기 스퍼터링을 위한 공정 가스(processing)로는 아르곤(Ar) 같은 불활성 가스가 이용될 수 있다.The atomic percentages (atomic %) of copper (Cu), oxygen (O), and nitrogen (N) of the first corrosion-
선택적으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 내부식층(112a, 112b)을 형성하기 전에, 상기 구리막(111)의 적어도 일 면 상에 방청층(113a, 113b)을 형성할 수 있다(S2). 이 경우, 상기 내부식층(112a, 112b)은 상기 방청층(113a, 113b) 상에 형성된다(S3).Optionally, as illustrated in FIG. 2, before forming the corrosion
본 발명의 일 실시예에 의하면, 회전 드럼 전극 상에 형성된 상기 구리막(111)을, 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 통해, 0.5 내지 3.5 g/L의 크롬(Cr)을 포함하는 20 내지 60 ℃의 방청액에 침지시킨 후 상기 방청액으로부터 꺼내 건조시킴으로써 상기 구리막(111)의 제1 면 및 제2 면 상에 제1 방청층(113a) 및 제2 방청층(113b)을 각각 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples. However, the following examples are only to aid the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
실시예 1Example 1
황산구리 전해액 내에 서로 이격되게 배치된 회전 드럼 전극 및 대향 전극판을 50 A/dm2의 전류밀도로 통전시킴으로써 상기 회전 드럼 전극 상에 약 10 ㎛의 두께를 갖는 구리막을 형성하였다. 전기도금이 수행되는 동안 상기 전해액은 약 55℃로 유지되었다. 상기 구리막을 방청액에 침지시킨 후 건조시켰다. 이어서, 프로세싱 가스(processing gas)로서 아르곤(Ar) 가스를 200 sccm의 유량으로 스퍼터링 챔버에 주입하고, 반응 가스로서 산소(O2) 가스 및 질소(N2) 가스를 각각 30 sccm 및 50 sccm의 유량으로 챔버에 주입하면서 순도 99.999%의 구리(Cu) 타겟을 이용하여 200W의 전력(power)으로 스퍼터링을 수행함으로써 상기 구리막 상에 화학식 Cu71O14N15의 산질화 구리로 이루어진 내부식층을 형성하였다.A copper film having a thickness of about 10 µm was formed on the rotating drum electrode by energizing the rotating drum electrode and the counter electrode plate disposed spaced apart from each other in the copper sulfate electrolyte at a current density of 50 A/dm 2 . The electrolytic solution was maintained at about 55°C while electroplating was performed. The copper film was immersed in the antirust solution and then dried. Subsequently, argon (Ar) gas as a processing gas was injected into the sputtering chamber at a flow rate of 200 sccm, and oxygen (O 2 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas as a reaction gas were respectively 30 sccm and 50 sccm. Sputtering with a power of 200 W using a copper (Cu) target having a purity of 99.999% while injecting it into the chamber at a flow rate creates an internal corrosion layer made of copper oxynitride of the formula Cu 71 O 14 N 15 on the copper film. Formed.
상기 내부식층의 구리(Cu), 산소(O) 및 질소(N) 각각의 원자 퍼센트는 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)에 의해 측정되었다[음극 집전체의 표면 상의 자연 산화막(natural oxide)을 제거한 후 측정].The atomic percentage of each of the copper (Cu), oxygen (O) and nitrogen (N) of the corrosion resistant layer was measured by Auger Electron Spectroscopy (AES) [natural oxide on the surface of the cathode current collector] Measure after removing it].
이와 같이 제조된 음극 집전체 상에 음극 활물질을 블레이드 코터(blade coater)를 이용하여 도공한 후 약 100℃의 대류 오븐(convection oven)에서 30분 동안 건조시킴으로써 음극을 제조하였다. 상기 음극 활물질은 평균입도 15㎛의 천연흑연, 평균입도 100nm의 카본계 도전재, 및 평균입도 1.5㎛의 Li2S-P2S5계 고체 전해질(75 Li2S 25 P2S5)을 초음파 분산장치로 교반함으로써 마련하였다.A negative electrode was prepared by coating the negative electrode active material on the thus prepared negative electrode current collector using a blade coater and drying it in a convection oven at about 100° C. for 30 minutes. The negative active material is an ultrasonic dispersion of natural graphite having an average particle size of 15 μm, a carbon-based conductive material having an average particle size of 100 nm, and a Li 2 SP 2 S 5 based solid electrolyte (75 Li 2 S 25 P 2 S 5 ) having an average particle size of 1.5 μm. It was prepared by stirring with a device.
양극 집전체인 알루미늄(Al) 호일 상에 양극 활물질을 블레이드 코터를 이용하여 도공한 후 약 100℃의 대류 오븐에서 30분 동안 건조시킴으로써 양극을 제조하였다. 상기 양극 활물질은 바인더, 평균입도 4㎛의 LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2, 평균입도 100nm의 카본계 도전재, 및 평균입도 1.5㎛의 Li2S-P2S5계 고체 전해질(75 Li2S 25 P2S5)을 초음파 분산장치로 교반함으로써 마련하였다.A positive electrode was prepared by coating a positive electrode current collector on an aluminum (Al) foil using a blade coater and drying it in a convection oven at about 100° C. for 30 minutes. The cathode active material binder, and an average particle size of 4㎛ LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, average particle size of the carbon-based conductive material of 100nm, and an average particle size of 1.5㎛ Li 2 SP 2 S 5 based solid electrolyte (75 Li 2 S 25 P 2 S 5 ) was prepared by stirring with an ultrasonic dispersion device.
이어서, 원통형 프레스 형틀에 상기 양극, 평균입도 1.5㎛의 Li2S-P2S5계 고체 전해질(75 Li2S 25 P2S5), 및 상기 음극을 차례대로 적층한 후 약 150℃에서 600 MPa의 압력으로 5분 동안 압착(press)하였다. 압착 후, 상기 적층체를 60 MPa의 압력하에 유지시킴으로써 전고체 이차전지를 완성하였다.Subsequently, the positive electrode, a Li 2 SP 2 S 5 based solid electrolyte (75 Li 2 S 25 P 2 S 5 ) having an average particle size of 1.5 μm, and the negative electrode were sequentially stacked in a cylindrical press mold, and then 600 MPa at about 150° C. It was pressed for 5 minutes under the pressure of. After compression, the all-solid-state secondary battery was completed by maintaining the laminate under a pressure of 60 MPa.
실시예 2Example 2
상기 구리 스퍼터링 동안 챔버에 주입되는 산소(O2) 가스 및 질소(N2) 가스의 유량을 조절함으로써 상기 구리막 상에 화학식 Cu78O9N13의 산질화 구리로 이루어진 내부식층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 완성하였다.By controlling the flow rates of oxygen (O 2 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas injected into the chamber during the copper sputtering, an internal corrosion layer made of copper oxynitride of the formula Cu 78 O 9 N 13 was formed on the copper film. An all-solid secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that.
실시예 3Example 3
상기 구리 스퍼터링 동안 챔버에 주입되는 산소(O2) 가스 및 질소(N2) 가스의 유량을 조절함으로써 상기 구리막 상에 화학식 Cu72O18N10의 산질화 구리로 이루어진 내부식층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 완성하였다.By controlling the flow rates of oxygen (O 2 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas injected into the chamber during the copper sputtering, an internal corrosion layer made of copper oxynitride of the formula Cu 72 O 18 N 10 was formed on the copper film. An all-solid secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that.
비교예 1Comparative Example 1
내부식층을 형성하지 않았다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 완성하였다.An all-solid secondary battery was completed in the same manner as in Example 1, except that the corrosion resistant layer was not formed.
비교예 2Comparative Example 2
상기 구리 스퍼터링 동안 산소(O2) 가스만을 반응 가스로서 챔버에 주입함으로써 상기 구리막 상에 화학식 Cu69O31의 구리 산화막을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 완성하였다.All solid secondary in the same manner as in Example 1, except that a copper oxide film of the formula Cu 69 O 31 was formed on the copper film by injecting only oxygen (O 2 ) gas into the chamber during the copper sputtering. The battery was completed.
비교예 3Comparative Example 3
상기 구리 스퍼터링 동안 질소(N2) 가스만을 반응 가스로서 챔버에 주입함으로써 상기 구리막 상에 화학식 Cu81N19의 구리 질화막을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 완성하였다.All solid secondary in the same manner as in Example 1, except that a copper nitride film of formula Cu 81 N 19 was formed on the copper film by injecting only nitrogen (N 2 ) gas into the chamber during the copper sputtering. The battery was completed.
위와 같이 제조된 실시예들 및 비교예들의 전고체 이차전지들 각각에 대하여, 전압이 4.1V에 도달할 때까지 충전하고 1mA로 2.5V까지 방전한 후 1회차 방전용량(mAh/g)을 측정하였고, 이와 같은 충방전을 20회 반복 수행한 후 20회차 방전용량(mAh/g)을 측정하였으며, 하기의 식 1에 따라 용량 유지율(capacity retention rate)을 산출하였다. 측정 결과들을 표 1에 나타내었다.For each of the solid-state secondary batteries of the examples and comparative examples prepared as above, charge until the voltage reaches 4.1V, discharge to 2.5V at 1mA, and measure the primary discharge capacity (mAh/g) After performing the charging and discharging 20 times repeatedly, the 20th discharge capacity (mAh/g) was measured, and the capacity retention rate was calculated according to Equation 1 below. Table 1 shows the measurement results.
* 식 1: 용량 유지율(%) = (20회차 방전용량/1회차 방전용량)×100* Equation 1: Capacity retention rate (%) = (20th discharge capacity/1st discharge capacity)×100
각 전고체 이차전지의 1회차 방전용량(mAh/g), 2회차 방전용량(mAh/g), 및 용량 유지율을 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the primary discharge capacity (mAh/g), secondary discharge capacity (mAh/g), and capacity retention rate of each all-solid-state secondary battery.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 음극 집전체의 내부식층이 산질화 구리로 형성된 전고체 이차전지들(실시예 1-3)은, 산질화 구리의 우수한 내부식성으로 인해 88% 이상의 높은 용량 유지율을 가질 뿐만 아니라, 산질화 구리의 상대적으로 높은 이온전도도 덕분에 산질화 13.0 mAh/g 이상의 높은 1회차 방전용량을 나타내었다.이에 반해, 음극 집전체가 내부식층을 갖지 않는 전고체 이차전지(비교예 1)는 11.0 mAh/g의 상대적으로 낮은 1회차 방전용량 및 85%의 낮은 용량 유지율을 나타내었다.As can be seen from Table 1, all solid secondary batteries (Example 1-3) in which the corrosion resistant layer of the negative electrode current collector was formed of copper oxynitride, had a high capacity retention rate of 88% or more due to the excellent corrosion resistance of copper oxynitride. In addition, it exhibited a high primary discharge capacity of 13.0 mAh/g or higher due to the relatively high ionic conductivity of copper oxynitride. On the other hand, an all-solid secondary battery (comparative to that in which the negative electrode current collector does not have a corrosion resistant layer) Example 1) exhibited a relatively low primary discharge capacity of 11.0 mAh/g and a low capacity retention rate of 85%.
한편, 음극 집전체의 내부식층이 산화 구리로 형성된 전고체 이차전지(비교예 2)는 89%의 나쁘지 않은 용량 유지율을 나타내기는 하였지만 산화 구리의 낮은 이온전도도로 인해 전지로서의 사용 자체가 불가능할 정도로 매우 낮은 1회차 방전용량(3.9 mAh/g)을 나타내었다.On the other hand, the all-solid secondary battery in which the corrosion resistant layer of the negative electrode current collector was formed of copper oxide (Comparative Example 2) showed a poor capacity retention rate of 89%, but it was very difficult to use itself as a battery due to the low ionic conductivity of copper oxide. It showed a low primary discharge capacity (3.9 mAh/g).
또한, 음극 집전체의 내부식층이 질화 구리로 형성된 전고체 이차전지(비교예 3)도 질화 구리의 낮은 이온전도도로 인해 9.7 mAh/g의 낮은 1회차 방전용량을 나타내었을 뿐마 아니라, 그 용량 유지율도 84%에 불과하였다. 즉, 음극 집전체의 내부식층이 질화 구리로 형성된 전고체 이차전지(비교예 3)는 음극 집전체가 내부식층을 갖지 않는 전고체 이차전지(비교예 1)보다 전체적으로 나쁜 성능을 나타내었다.In addition, the all-solid secondary battery in which the corrosion resistant layer of the negative electrode current collector was formed of copper nitride (Comparative Example 3) showed not only a low primary discharge capacity of 9.7 mAh/g due to low ion conductivity of copper nitride, but also its capacity retention rate. It was only 84%. That is, the all-solid secondary battery in which the corrosion-resistant layer of the negative electrode current collector was formed of copper nitride (Comparative Example 3) showed overall worse performance than the all-solid-state secondary battery (Comparative Example 1) in which the negative electrode current collector had no corrosion-resistant layer.
100: 전고체 이차전지
110: 음극 집전체
111: 구리막
112a, 112b: 제1 및 제2 내부식층
113a, 113b: 제1 및 제2 방청층
120: 음극 활물질층
130: 고체 전해질층
140: 양극 활물질층
150: 양극 집전체100: all-solid secondary battery 110: negative electrode current collector
111:
113a, 113b: first and second antirust layer 120: negative electrode active material layer
130: solid electrolyte layer 140: positive electrode active material layer
150: anode current collector
Claims (16)
상기 제1 면 상의 제1 내부식층(corrosion-resistant layer)
을 포함하되,
상기 제1 내부식층은 산질화 구리(copper oxynitride)를 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.A copper film having a first side and a second side of the opposite side; And
A first corrosion-resistant layer on the first side
Including,
The first corrosion-resistant layer includes copper oxynitride,
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 갖는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.According to claim 1,
The copper oxynitride has a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19),
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 제1 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 갖는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.According to claim 1,
The first corrosion-resistant layer has a thickness of 0.1 to 1 ㎛,
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 제1 면과 상기 제1 내부식층 사이에 제1 방청층(antirust layer)을 더 포함하고,
상기 제1 방청층은 크롬(Cr)을 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.According to claim 1,
Further comprising a first antirust layer (antirust layer) between the first surface and the first corrosion-resistant layer,
The first rust-prevention layer includes chromium (Cr),
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 제2 면 상의 제2 내부식층을 더 포함하고,
상기 제2 내부식층은 산질화 구리를 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.According to claim 1,
Further comprising a second corrosion-resistant layer on the second surface,
The second corrosion-resistant layer includes copper oxynitride,
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 제1 면과 상기 제1 내부식층 사이의 제1 방청층; 및
상기 제2 면과 상기 제2 내부식층 사이의 제2 방청층
을 더 포함하고,
상기 제1 방청층 및 상기 제2 방청층은 크롬(Cr)을 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체.The method of claim 5,
A first anti-corrosion layer between the first surface and the first corrosion-resistant layer; And
A second anti-corrosion layer between the second surface and the second corrosion-resistant layer
Further comprising,
The first rustproof layer and the second rustproof layer include chromium (Cr),
Cathode current collector for all-solid secondary battery.
상기 구리막의 적어도 일 면 상에 내부식층을 형성하는 단계
를 포함하되,
상기 내부식층은 산질화 구리를 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.Forming a copper film by performing electroplating; And
Forming a corrosion resistant layer on at least one side of the copper film
Including,
The corrosion-resistant layer includes copper oxynitride,
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 갖는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.The method of claim 7,
The copper oxynitride has a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19),
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 갖는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.The method of claim 7,
The corrosion-resistant layer has a thickness of 0.1 to 1 ㎛,
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 내부식층은 산소 및 질소 분위기 하에서 구리 스퍼터링을 수행함으로써 형성되는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.The method of claim 7,
The corrosion resistant layer is formed by performing copper sputtering under an oxygen and nitrogen atmosphere,
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 내부식층을 형성하기 전에 상기 구리막의 적어도 일 면 상에 크롬(Cr)을 포함하는 방청층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 내부식층은 상기 방청층 상에 형성되는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.The method of claim 7,
Before forming the corrosion-resistant layer, further comprising the step of forming an anti-corrosion layer containing chromium (Cr) on at least one surface of the copper film,
The corrosion-resistant layer is formed on the anti-corrosion layer,
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 방청층 형성 단계는,
크롬(Cr)을 포함하는 방청액 내에 상기 구리막을 침지시키는 단계;
상기 구리막을 상기 방청액으로부터 꺼내는 단계; 및
상기 구리막을 건조시키는 단계
를 포함하는,
전고체 이차전지용 음극 집전체 제조방법.The method of claim 11,
The anti-rust layer forming step,
Immersing the copper film in an antirust solution containing chromium (Cr);
Taking out the copper film from the antirust solution; And
Drying the copper film
Containing,
Method for manufacturing a negative electrode current collector for an all-solid secondary battery.
상기 음극 집전체 상의 음극 활물질층(anode active material layer);
상기 음극 활물질층 상의 고체 전해질층(solid state electrolyte layer);
상기 고체 전해질층 상의 양극 활물질층(cathode active material layer); 및
상기 양극 활물질층 상의 양극 집전체(cathode current collector)
를 포함하되,
상기 음극 집전체는 구리막 및 상기 구리막 상의 내부식층을 포함하고,
상기 내부식층 상에 상기 음극 활물질층이 위치하며,
상기 내부식층은 산질화 구리를 포함하는,
전고체 이차전지.Anode current collector;
An anode active material layer on the anode current collector;
A solid electrolyte layer on the negative active material layer;
A cathode active material layer on the solid electrolyte layer; And
Cathode current collector on the cathode active material layer
Including,
The negative electrode current collector includes a copper film and a corrosion resistant layer on the copper film,
The anode active material layer is located on the corrosion-resistant layer,
The corrosion-resistant layer includes copper oxynitride,
All-solid secondary battery.
상기 산질화 구리는 CuxOyNz(x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19)의 화학식을 갖는,
전고체 이차전지.The method of claim 13,
The copper oxynitride has a chemical formula of Cu x O y N z (x+y+z=100, 0<y≤30, 0<z≤19),
All-solid secondary battery.
상기 내부식층은 0.1 내지 1 ㎛의 두께를 갖는,
전고체 이차전지.The method of claim 13,
The corrosion-resistant layer has a thickness of 0.1 to 1 ㎛,
All-solid secondary battery.
상기 고체 전해질층은 황화물계 고체 전해질을 포함하는,
전고체 이차전지.The method of claim 13,
The solid electrolyte layer includes a sulfide-based solid electrolyte,
All-solid secondary battery.
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---|---|---|---|
KR1020190001288A KR20200085398A (en) | 2019-01-04 | 2019-01-04 | Copper Current Collector for All-Solid-State Secondary Battery, Method for Manufacturing The Same, and All-Solid-State Secondary Battery Comprising The Same |
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