KR20220122271A - Current collector and thin film battery having the same - Google Patents

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KR20220122271A
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안유미
송관욱
김승국
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

The present invention provides a current collector and a thin film battery including the same, wherein the current collector has a structure in which a conductive oxide layer is laminated on an aluminum layer, the thickness of the aluminum layer is 70 nm or more, and the thickness of the conductive oxide layer is 30 to 180 nm.

Description

집전체 및 이를 포함하는 박막전지{CURRENT COLLECTOR AND THIN FILM BATTERY HAVING THE SAME}Current collector and thin film battery including same

본 발명은 집전체 및 이를 포함하는 박막전지에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector and a thin film battery including the same.

전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 이들의 전력원으로 고에너지 밀도를 갖는 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.As miniaturization and weight reduction of electronic equipment are realized and the use of portable electronic equipment is generalized, studies on secondary batteries having high energy density as their power sources are being actively conducted.

상기 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있으며, 이 중에서 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2배 이상 높은 방전 전압을 나타낼 뿐만 아니라, 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능한 리튬 이차전지에 대한 연구가 대두 되고 있다.Examples of the secondary battery include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery. In addition, research on lithium secondary batteries having high energy density per unit weight and capable of rapid charging is on the rise.

일반적으로 리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극 및 음극으로 사용하고, 양극과 음극 사이에 비수 전해질을 충전시켜 제조하며, 리튬이온이 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화반응 및 환원반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.In general, lithium secondary batteries are manufactured by using a material capable of inserting and deintercalating lithium ions as a positive electrode and a negative electrode, charging a non-aqueous electrolyte between the positive electrode and negative electrode, and oxidizing when lithium ions are inserted and desorbed from the positive electrode and negative electrode. It generates electrical energy by reaction and reduction reaction.

한편, 액체 전해질을 사용하기 때문에 과열 등에 의한 안전성 문제는 화제로 이어질 위험이 있다. 액체 전해질을 사용하는 리튬 이차전지의 문제점을 극복하고자 최근에는 고체 전해질을 사용한 전고체 리튬 이차전지의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.On the other hand, since the liquid electrolyte is used, there is a risk of safety issues due to overheating and the like becoming a topic of discussion. In order to overcome the problems of lithium secondary batteries using liquid electrolytes, research and development of all-solid-state lithium secondary batteries using solid electrolytes are being actively conducted in recent years.

그 중에서도 현재 개발되고 있는 주요 연구 분야는 크게 양극 활물질 소재 분야와 고체 전해질 분야이며, 이에 반하여 집전체 분야의 연구는 제한적으로 이루어지고 있다. 현재 상용화된 리튬 이차전지의 경우에는 집전체로 알루미늄 포일(Al foil) 등이 사용되고 있다. 그러나 종래 알루미늄 포일을 집전체로 사용할 경우 전해질 용액에서 자발적인 산화 및 부식 반응이 일어나 집전체로서의 역할을 하지 못하여 전지의 성능이 저하되는 한계가 있다.Among them, the major research fields currently being developed are the cathode active material field and the solid electrolyte field. In the case of a lithium secondary battery that is currently commercialized, an aluminum foil or the like is used as a current collector. However, when the conventional aluminum foil is used as a current collector, spontaneous oxidation and corrosion reactions occur in the electrolyte solution, and thus the battery cannot function as a current collector, thereby reducing the performance of the battery.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2013-0106965 호 등은 고온안정성 및 배터리 충방전 시 산화안정성이 우수한 백금(Pt) 등을 포함하는 집전체를 개시하고 있다. 그러나, 백금(Pt)의 경우, 가격이 지나치게 높아 배터리 전체 가격을 인상시키는 문제가 있어 생산 및 경제적 효율이 낮다는 한계가 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0106965 and the like disclose a current collector including platinum (Pt), etc., which has excellent high-temperature stability and oxidation stability during battery charging and discharging. However, in the case of platinum (Pt), there is a problem in that the price of the battery is too high, which increases the overall price of the battery, and thus there is a limitation in that production and economic efficiency are low.

대한민국 공개특허 제10-2013-0106965 호(2013.10.01. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0106965 (published on October 1, 2013)

본 발명은 기존의 가격이 지나치게 높은 백금(Pt)과, 전해질 용액에서 자발적인 산화 및 부식 반응이 일어나 집전체로서의 역할을 하지 못하여 전지의 성능이 저하되는 한계가 있는 알루미늄을 대체할 수 있는 집전체 및 이를 포함하는 박막전지를 제공하고자 한다.The present invention provides a current collector that can replace the conventionally expensive platinum (Pt) and aluminum, which has a limitation in that the performance of the battery is deteriorated due to spontaneous oxidation and corrosion reactions occurring in the electrolyte solution and thus failing to serve as a current collector and An object of the present invention is to provide a thin film battery including the same.

본 발명은 알루미늄층 상에 전도성 산화층이 적층된 구조를 포함하는 집전체로서, 상기 알루미늄층의 두께는 70 nm 이상이고, 상기 전도성 산화층의 두께는 30 내지 180 nm인 것을 특징으로 하는 집전체를 제공한다.The present invention provides a current collector comprising a structure in which a conductive oxide layer is laminated on an aluminum layer, wherein the aluminum layer has a thickness of 70 nm or more, and the conductive oxide layer has a thickness of 30 to 180 nm do.

또한, 본 발명은 상기 집전체를 포함하는 박막전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a thin film battery including the current collector.

본 발명에 따른 집전체 및 이를 포함하는 박막전지는 알루미늄층 상에 적층된 전도성 산화층으로 인하여 가요성과 전지의 경량성을 확보하면서, 상기 백금(Pt) 등과 동일한 전도성을 부여하여 전지 성능의 저하를 방지할 수 있으며, 생산 단가를 낮출 수 있어 생산 및 경제적 효율을 증가시킬 수 있다.The current collector and the thin film battery including the same according to the present invention secure the flexibility and lightness of the battery due to the conductive oxide layer laminated on the aluminum layer, and provide the same conductivity as the platinum (Pt) to prevent deterioration of battery performance This can be done, and the production cost can be lowered, thereby increasing production and economic efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막전지의 적층구조를 나타내는 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a stacked structure of a thin film battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present invention, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

공간적으로 상대적인 용어인 「아래」, 「저면」, 「하부」, 「위」, 「상」, 「상부」 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 층 등의 성 요소들과 다른 층 등의 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 「아래」 또는 「하부」로 기술된 소자는 다른 소자의 「위」또는 「상」에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 「아래」는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. Spatially relative terms such as “bottom”, “bottom”, “bottom”, “top”, “top”, “upper”, etc. It can be used to easily describe the correlation with the components. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the drawing is turned over, an element described as "below" or "below" another element may be placed "above" or "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “down” may include both the downward and upward directions. The device may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

<집전체><The current collector>

본 발명의 집전체는 외부 도선으로부터 제공되는 전자를 전극 활물질에 공급하기 위한 중간 매질로서 역할을 하거나, 또는 반대로 전극 반응의 결과로서 생성된 전자를 모아서 외부 도선으로 흘려주는 전달자 역할을 하는 것을 의미하며, 통상적으로 이차전지 내에서 이러한 기능을 하는 것으로 당업자에게 인식되는 일체의 층, 적층구조 또는 필름을 포함한다.The current collector of the present invention serves as an intermediate medium for supplying electrons provided from an external conductor to the electrode active material, or, conversely, collects electrons generated as a result of an electrode reaction and flows to the external conductor. , including any layer, laminated structure, or film recognized by those skilled in the art as typically performing this function in a secondary battery.

또한, 집전체는 실제 전극 극판의 형상을 구현하는 데 있어서 중요한 구성재료로, 특히, 양극은 높은 전위 영역에서 집전체 금속이 산화되지 않는 것이 중요하며, 집전체는 전자전도도, 전기화학적 안정성 및 극판 제조 공정 등을 고려할 때 통상적으로 양극에 알루미늄(Al) 또는 백금(Pt) 등을 사용하며, 그 위에 활물질 입자를 도포하고, 건조시켜 양극 극판을 제조한다.In addition, the current collector is an important constituent material in realizing the shape of the actual electrode plate, and in particular, the positive electrode is important that the current collector metal is not oxidized in a high potential region, and the current collector has electronic conductivity, electrochemical stability, and electrode plate In consideration of the manufacturing process, etc., aluminum (Al) or platinum (Pt) is usually used for the positive electrode, and active material particles are coated thereon and dried to manufacture the positive electrode plate.

그러나, 알루미늄만을 포함하는 집전체의 경우에는 상기 알루미늄의 금속으로 인해 가요성이 우수하지 못하고, 전지의 경량성의 달성이 어렵다. 또한, 백금(Pt)의 경우, 가격이 지나치게 높아 배터리 전체 가격을 인상시키는 문제가 있어 생산 및 경제적 효율이 낮다는 한계가 있다. However, in the case of a current collector including only aluminum, the flexibility is not excellent due to the metal of the aluminum, and it is difficult to achieve lightness of the battery. In addition, in the case of platinum (Pt), there is a problem in that the price of the battery is too high, which increases the overall price of the battery, and thus there is a limitation in that production and economic efficiency are low.

이에, 본 발명에 따른 집전체는 알루미늄(Al)층 상에 전도성 산화층이 적층된 구조를 포함하여 상기 문제를 해결할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 집전체의 알루미늄층은 낮은 전기 저항으로 전자 이동 통로로써의 기능을 가지며, 상기 전도성 산화층은 전기화학적 산화 반응에 안정적이므로 하부 알루미늄측의 산화를 방지할 수 있다.Accordingly, the current collector according to the present invention can solve the above problem by including a structure in which a conductive oxide layer is laminated on an aluminum (Al) layer. Specifically, the aluminum layer of the current collector of the present invention has a function as an electron transfer path due to low electrical resistance, and since the conductive oxide layer is stable in electrochemical oxidation reaction, it is possible to prevent oxidation of the lower aluminum side.

본 발명의 상기 알루미늄층은 호일(foil) 또는 비제한적인 모양의 구멍을 갖는 메쉬의 형태일 수 있다.알루미늄에 임의의 재료가 첨가된 알루미늄 합금을 사용할 수 있다.The aluminum layer of the present invention may be in the form of a foil or a mesh having holes in a non-limiting shape. An aluminum alloy in which an arbitrary material is added to aluminum may be used.

상기 전도성 산화층은, 전도성을 가지면서 산화물을 포함하는 층이면 특별히 한정되지 않으나, 인듐산화물, 플로우린 도핑된 인듐산화물 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게 인듐산화물을 포함할 수 있다.The conductive oxide layer is not particularly limited as long as it has conductivity and includes an oxide, but may include indium oxide, fluorine-doped indium oxide, and the like, and preferably include indium oxide.

상기 인듐산화물은 아연(Zn), 칼륨(Ga) 및 주석(Sn) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상과 인듐(In)의 혼입된 산화물을 포함할 수 있으며, 구체적으로 산화인듐(Indium Oxide), 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The indium oxide may include an oxide mixed with at least one selected from the group consisting of zinc (Zn), potassium (Ga) and tin (Sn) and indium (In), specifically, indium oxide (Indium Oxide) , may include at least one selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (ITZO), and indium zinc oxide gallium (IGZO).

본 발명에 따른 집전체는 알루미늄층 상에 적층된 전도성 산화층으로 인하여 가요성과 전지의 경량성을 확보하면서, 상기 백금(Pt) 등과 동일한 전도성을 부여하여 전지 성능의 저하를 방지할 수 있으며, 생산 단가를 낮출 수 있어 생산 및 경제적 효율을 증가시킬 수 있다.The current collector according to the present invention can prevent deterioration of battery performance by giving the same conductivity as platinum (Pt), etc. while securing flexibility and lightness of the battery due to the conductive oxide layer laminated on the aluminum layer, and the production cost can be lowered, thereby increasing production and economic efficiency.

인듐산화물이 아닌 Ti, Si, Al, Cu 등 과 같은 산화물을 포함하는 경우, 전극층과의 접촉 저항이 증가하고, 전극의 출력 밀도가 저하되는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.In the case of including an oxide such as Ti, Si, Al, Cu, etc. instead of indium oxide, it is not preferable because the contact resistance with the electrode layer increases and a problem that the output density of the electrode decreases may occur.

또한, 상기 집전체로 상기 전도성 산화층을 단독으로 사용하는 경우, 높은 저항으로 배터리 에너지 출력이 불가능한 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.In addition, when the conductive oxide layer is used alone as the current collector, a problem in which battery energy cannot be output due to high resistance may occur, which is not preferable.

또한, 알루미늄층 상에 전도성 산화층이 적층되어 전도성 산화층이 이차전지의 활물질 "?향으?* 적층된 구조가 아닌, 전도성 산화층 상에 알루미늄층이 적층되어 알루미늄층이 이차전지의 활물질 방향으로 적층된 경우, 전극층 충전시, 알루미늄층이 산화하여 바람직하지 않다.In addition, when the conductive oxide layer is laminated on the aluminum layer and the conductive oxide layer is laminated in the direction of the active material of the secondary battery, the aluminum layer is laminated on the conductive oxide layer, not in the direction of the active material of the secondary battery. , when charging the electrode layer, the aluminum layer is oxidized, which is not preferable.

상기와 같은 이유로, 상기 전도성 산화층은 이차전지의 활물질 "?향으?* 적층되는 것이 바람직하다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막전지의 적층구조를 나타내는 모식도이며, 본 발명의 전도성 산화층이 이차전지의 양극 활물질 "?향으?* 적층된 일예이다.For the above reasons, it is preferable that the conductive oxide layer be laminated in the direction of the active material of the secondary battery. FIG. 1 is a schematic diagram showing the stacked structure of a thin film battery according to an embodiment of the present invention, and the conductive oxide layer of the present invention This is an example in which the positive active material of this secondary battery is stacked "?

본 발명에 따른 집전체에 포함되는 상기 알루미늄 층의 두께는 70 nm 이상, 바람직하게는 70 nm 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 70 내지 300 nm, 가장 바람직하게는 100 nm 내지 300 nm일 수 있다. 상기 알루미늄 층의 두께가 70 nm 미만인 경우, 저항 상승으로 인하여 에너지 손실을 발생할 수 있으며, 상기 두께의 범위를 만족하는 경우, 1 ㎛ 이하의 얇은 두께로 배터리 단가가 낮아지는 장점이 있어 바람직하다.The thickness of the aluminum layer included in the current collector according to the present invention may be 70 nm or more, preferably 70 nm to 1 μm, more preferably 70 to 300 nm, and most preferably 100 nm to 300 nm. When the thickness of the aluminum layer is less than 70 nm, energy loss may occur due to an increase in resistance.

또한, 본 발명에 따른 집전체에 포함되는 상기 전도성 산화층의 두께는 30 nm 내지 180 nm, 바람직하게는 50 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 상기 전도성 산화층의 두께가 30 nm 미만일 경우 알루미늄 층의 산화를 방지하지 못하여 집전체가 손상될 수 있으며, 150 nm를 초과할 경우 집전체의 전체 저항이 상승하여 전자 이동에 불리한 문제가 발생할 수 있다.In addition, the thickness of the conductive oxide layer included in the current collector according to the present invention may be 30 nm to 180 nm, preferably 50 nm to 150 nm. If the thickness of the conductive oxide layer is less than 30 nm, the current collector may be damaged due to failure to prevent oxidation of the aluminum layer.

본 발명에 따른 적층 구조를 포함하는 집전체의 면저항 값은 3 Ω/sqare 이하, 바람직하게는 0.1 내지 2 Ω/sqare일 수 있다. 상기 범위의 낮은 면저항 값을 만족하는 경우, 집전체를 포함하는 박막전지의 효율을 높일 수 있는 장점이 있으며, 양극재와의 접촉저항을 줄여 전자 이동에 유리하고 높은 접촉저항에 의한 발열을 방지할 수 있다.The sheet resistance value of the current collector including the stacked structure according to the present invention may be 3 Ω/sqare or less, preferably 0.1 to 2 Ω/sqare. When the low sheet resistance value of the above range is satisfied, there is an advantage in that the efficiency of the thin film battery including the current collector can be increased, and it is advantageous for electron movement by reducing the contact resistance with the cathode material and prevents heat generation due to the high contact resistance. can

본 발명에 따른 집전체는 알루미늄층 상에 전도성 산화층을 코팅처리하여 적층될 수 있다. 상기 코팅은 열 융착법, 도금법, 기상 증착법 등에 의해 실시될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.The current collector according to the present invention may be laminated by coating a conductive oxide layer on an aluminum layer. The coating may be performed by a thermal fusion method, a plating method, a vapor deposition method, etc., but is not limited thereto.

상기 코팅 방법으로는, 예를 들어, 전기 에너지를 이용하는 전기 도금법, 화학변화를 이용하는 화학 도금법, 확산 침투에 의한 피막을 형성하는 침투 도금법, 용융 금속을 피도금체 상에 분무기로 분사하여 피막을 형성하는 금속 융사법, 휘발성 금속을 증발시켜 피도금체에서 열분해 등으로 피막하는 화학 증착법, 음극 스퍼터링법, 진공 증착 도금법, 이온 도금법 등의 도금법을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.As the coating method, for example, an electroplating method using electric energy, a chemical plating method using a chemical change, a penetration plating method for forming a film by diffusion penetration, and spraying a molten metal onto the object to be plated with a sprayer to form a film plating methods such as a metal fusion method, a chemical vapor deposition method in which a volatile metal is evaporated to form a film on a body to be plated by thermal decomposition, etc., a cathode sputtering method, a vacuum deposition plating method, an ion plating method, etc., but are not limited thereto.

또한, 기상 증착방법으로 물리적 증착인 PVD 방법과 화학적 증착인 CVD 방법이 있으며, PVD 방법으로는 저항 가열, 전자빔 가열, 유도 가열에 의한 진공 증착법; 스퍼터링법; 이온 플레이팅법; 분자선 에피텍시법; 이온 증착법 등이 있으며, CVD 방법에는 상압 CVD 법, 감압 CVD 등의 열 CVD 법; 광분해, 열분해 등의 광 CVD 법; 유도결합형 쿨롱방전, 용량결합형 쿨롱방전 등의 쿨롱방전법; ECR 방전 등의 플라즈마 CVD 법 등이 있다.In addition, as the vapor deposition method, there are a PVD method, which is physical deposition, and a CVD method, which is a chemical deposition, as the vapor deposition method, and the PVD method includes a vacuum deposition method using resistance heating, electron beam heating, and induction heating; sputtering method; ion plating method; molecular beam epitaxy; There are an ion deposition method and the like, and the CVD method includes a thermal CVD method such as an atmospheric pressure CVD method and a reduced pressure CVD method; photoCVD methods such as photolysis and thermal decomposition; Coulomb discharge methods such as inductively coupled type Coulomb discharge and capacitively coupled type Coulomb discharge; Plasma CVD methods, such as ECR discharge, etc. exist.

본 발명에 따른 집전체는 기판과 집전체 또는 집전체와 활물질 사이에 밀착력 향상을 위한 금속층 또는 산화물 박막층을 더 포함할 수 있다.The current collector according to the present invention may further include a metal layer or an oxide thin film layer for improving adhesion between the substrate and the current collector or the current collector and the active material.

상기 밀착력 향상을 위한 금속층 또는 산화물 박막층은 Ti, LiF, Ni, ITO 등을 포함할 수 있으며, 상기 밀착력 향상층에 포함되는 ITO 층 등은 본 발명의 집전체에 포함되는 전도성 산화층과 독립적인 구성이다.The metal layer or oxide thin film layer for improving adhesion may include Ti, LiF, Ni, ITO, etc., and the ITO layer included in the adhesion improving layer is independent of the conductive oxide layer included in the current collector of the present invention. .

<박막전지><Thin film battery>

본 발명은 전술한 집전체를 포함하는 박막전지를 제공할 수 있다.The present invention may provide a thin film battery including the current collector described above.

본 발명에 따른 집전체를 포함하는 박막전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 것일 수 있다. 상기 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 전해질은, 본 발명의 목적과 효과를 해하지 않는 범위 내에서, 공지의 것을 제한없이 적용할 수 있다.The thin film battery including the current collector according to the present invention may include a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. As the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, well-known ones can be applied without limitation within the range that does not impair the object and effect of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막전지의 적층구조는 도 1에 도시되어 있으나, 이에 본 발명의 범위가 한정되지 않는다. Although the stacked structure of the thin film battery according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 , the scope of the present invention is not limited thereto.

구체적으로, 본 발명에 따른 알루미늄층 상에 전도성 산화층이 적층된 구조를 만족한다면, 양극 및 음극의 적층 순서는 제한되지 않는다.Specifically, if the structure in which the conductive oxide layer is laminated on the aluminum layer according to the present invention is satisfied, the stacking order of the positive electrode and the negative electrode is not limited.

또한, 상기 양극 및 음극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질 또는 음극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 본 발명에 따른 집전체 일면에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극 또는 음극을 제조할 수 있다.In addition, the positive electrode and the negative electrode may be prepared by a conventional method known in the art. For example, a slurry is prepared by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant, if necessary, with the positive electrode active material or negative electrode active material, and then applying (coating) it to one surface of the current collector according to the present invention, compressing it, and drying it. An anode or a cathode can be manufactured.

상기 양극은 집전체 및 상기 집전체 상에 형성되는 양극 활물질층을 포함하고, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함할 수 있다.The positive electrode may include a current collector and a positive active material layer formed on the current collector, and the negative electrode may include a negative current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative current collector.

상기 양극 활물질은 상기 집전체의 전도성 산화층 상에 적층되는 구조인 것이 집전체의 산화를 방지하여 바람직하다.It is preferable that the positive active material has a structure laminated on the conductive oxide layer of the current collector to prevent oxidation of the current collector.

상기 양극 활물질로는 가역적으로 리튬 이온을 삽입 및 방출할 수 있는 것이라면, 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질로 코발트, 망간, 니켈, 알루미늄, 철 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 또는 복합 인산화물 중에서 하나 이상을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 또는 리튬 철 인산화물 등을 사용할 수 있다. 그 대표적인 예로는 하기에 기재된 리튬 함유 화합물이 사용될 수 있다.As the positive active material, as long as it can reversibly insert and release lithium ions, it may be used without particular limitation. Specifically, as the positive active material, one or more of a complex oxide or a complex phosphate of a metal of cobalt, manganese, nickel, aluminum, iron, or a combination thereof and lithium may be used, for example, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, or lithium iron phosphate can be used. As a representative example thereof, the lithium-containing compound described below may be used.

LixMn1-yMyA2  (1)Li x Mn 1-y M y A 2 (1)

LixMn1-yMyO2-zXz  (2)Li x Mn 1-y M y O 2-z X z (2)

LixMn2O4-zXz  (3)Li x Mn 2 O 4-z X z (3)

LixMn2-yMyM'zA4  (4)Li x Mn 2-y M y M' z A 4 (4)

LixCo1-yMyA2  (5)Li x Co 1-y M y A 2 (5)

LixCo1-yMyO2-zXz  (6)Li x Co 1-y M y O 2-z X z (6)

LixNi1-yMyA2  (7)Li x Ni 1-y M y A 2 (7)

LixNi1-yMyO2-zXz  (8)Li x Ni 1-y M y O 2-z X z (8)

LixNi1-yCoyO2-zXz  (9)Li x Ni 1-y Co y O 2-z X z (9)

LixNi1-y-zCoyMzAα  (10)Li x Ni 1-yz Co y M z A α (10)

LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα(11)Li x Ni 1-yz Co y M z O 2-α X α (11)

LixNi1-y-zMnyMzAα (12)Li x Ni 1-yz Mn y M z A α (12)

LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα(13)Li x Ni 1-yz Mn y M z O 2-α X α (13)

상기 식 중에서, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.In the above formula, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2, M and M' are the same or different from each other, and Mg, Al, Co, K, Na, Ca , Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and selected from the group consisting of rare earth elements, A is selected from the group consisting of O, F, S and P is selected from, and X is selected from the group consisting of F, S and P.

상기 음극 집전체로는 박막전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 음극 집전체로는 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 전술한 본 발명에 따른 집전체에 포함되는 알루미늄층 및 전도성 산화층이 적층된 구조를 포함하는 집전체를 사용할 수 있다.The negative electrode current collector may be used without particular limitation as long as it has conductivity without causing chemical change in the thin film battery. For example, as the negative electrode current collector, copper, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon, a surface treatment of copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver, etc., an aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. and preferably, a current collector including a structure in which an aluminum layer and a conductive oxide layer included in the current collector according to the present invention are stacked may be used.

상기 음극 활물질로는 당분야에 알려진 리튬이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 음극 활물질이 특별한 제한없이 사용될 수 있으며, 이러한 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소재 물질, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 비정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500 ℃ 이하에서 소성한 메조카본마이크로비드(mesocarbonmicrobead: MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitchbasedcarbon fiber: MPCF) 등이 있다. 결정질 탄소로는 흑연계 재료가 있으며, 구체적으로는 천연흑연, 인조흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등이 있다.As the anode active material, an anode active material capable of inserting and deintercalating lithium ions known in the art may be used without particular limitation, and as the anode active material, a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite material, or carbon fiber , lithium metal, lithium alloy, etc. may be used. For example, the amorphous carbon includes hard carbon, coke, mesocarbon microbead (MCMB) calcined at 1500° C. or lower, mesophase pitch-based carbon fiber (MPCF), and the like. As crystalline carbon, there are graphite-based materials, and specifically, there are natural graphite, artificial graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, graphitized MPCF, and the like.

상기 탄소재 물질은 d002 층간거리(interplanar distance)가 3.35 내지 3.38 Å이고, X-선 회절(X-ray diffraction)에 의한 Lc(crystallite size)가 적어도 20 ㎚ 이상인 물질이 바람직하다. 리튬 합금으로는 리튬과 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐과의 합금이 사용될 수 있다.The carbonaceous material has a d002 interplanar distance of 3.35 to 3.38 Å, and Lc (crystallite size) by X-ray diffraction is preferably a material having at least 20 nm or more. As the lithium alloy, an alloy of lithium and aluminum, zinc, bismuth, cadmium, antimony, silicon, lead, tin, gallium, or indium may be used.

상기 양극 활물질 및 상기 음극 활물질은 각각 바인더 및 용매와 혼합되어 양극 활물질 슬러리 또는 음극 활물질 슬러리의 전극 활물질 슬러리로 제조될 수 있다.The positive active material and the negative active material may be mixed with a binder and a solvent, respectively, to prepare a positive electrode active material slurry or an electrode active material slurry of the negative electrode active material slurry.

상기 바인더로는 활물질의 페이스트화, 활물질의 상호 접착, 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충효과 등의 역할을 하는 물질로서, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐 리덴플루오라이드의 공중합체, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 스티렌-부타디엔고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 있다. 상기 바인더의 함량은 전극 활물질 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부이다. 상기 바인더의 함량이 너무 적으면 전극 활물질과 집전체와의 접착력이 불충분하고, 바인더의 함량이 너무 많으면 접착력은 좋아지지만 전극 활물질의 함량이 그 만큼 감소하여 전지용량을 고용량화 하는데 불리할 수 있다.The binder is a material that acts as a paste of the active material, mutual adhesion of the active material, adhesion to the current collector, and a buffer effect against expansion and contraction of the active material, for example, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene -Polyvinylidenefluoride copolymer, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polytetra fluoroethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, styrene-butadiene rubber, and acrylonitrile-butadiene rubber. The content of the binder is 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total electrode active material. If the content of the binder is too small, the adhesive force between the electrode active material and the current collector is insufficient, and if the content of the binder is too large, the adhesion is improved, but the content of the electrode active material is reduced by that amount, which may be disadvantageous in increasing the battery capacity.

상기 활물질 슬러리의 용매로는 통상적으로 비수계 용매 또는 수계 용매가 사용될 수 있다. 비수계 용매로는 예를 들면, 아세톤, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 사용할 수 있으며, 수계 용매로는 물, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As a solvent of the active material slurry, a non-aqueous solvent or an aqueous solvent may be generally used. As the non-aqueous solvent, for example, acetone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, etc. may be used. and water, isopropyl alcohol, etc. may be used as the aqueous solvent, but is not limited thereto.

상기 전극 활물질 슬러리에는 필요에 따라, 도전재, 증점제 등이 추가적으로 더 포함될 수 있다.If necessary, the electrode active material slurry may further include a conductive material, a thickener, and the like.

상기 도전재는 전자 전도성을 향상시키는 물질로서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이라면 제한없이 사용 가능하다. 구체적으로 흑연계 도전재, 카본 블랙계 도전재, 금속 또는 금속 화합물계 도전재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전재의 예로는 인조흑연, 천연흑연 등이 있으며, 카본 블랙계 도전재의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black), 탄소 섬유 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전재의 예로는 구리, 니켈, 알루미늄, 은, 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있고, 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머 등을 사용할 수 있으나, 상기 열거된 도전재에 한정되는 것은 아니다.The conductive material is a material that improves electron conductivity, and may be used without limitation as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity. Specifically, at least one selected from the group consisting of a graphite-based conductive material, a carbon black-based conductive material, and a metal or metal compound-based conductive material may be used. Examples of the graphite-based conductive material include artificial graphite, natural graphite, and the like, and examples of the carbon black-based conductive material include acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, and channel black ( channel black), carbon fiber, etc., and examples of the metal-based or metal compound-based conductive material include copper, nickel, aluminum, silver, tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 , LaSrMnO 3 and a perovskite material, and a conductive polymer such as a polyphenylene derivative may be used, but is not limited to the conductive materials listed above.

상기 도전재의 함량은 전극 활물질 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 도전재의 함량이 0.1 중량부보다 적은 경우에는 전기 화학적 특성이 저하될 수 있고, 10 중량부을 초과하는 경우에는 중량당 에너지 밀도가 감소할 수 있다.The content of the conductive material is preferably 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total electrode active material. If the content of the conductive material is less than 0.1 parts by weight, electrochemical properties may be deteriorated, and if it exceeds 10 parts by weight, energy density per weight may decrease.

상기 증점제는 활물질 슬러리의 점도조절 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등이 사용될 수있다.The thickener is not particularly limited as long as it can control the viscosity of the active material slurry, but for example, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc. may be used.

이와 같이 제조된 양극 및 음극 활물질 슬러리는 양극 및 음극 집전체에 도포되어 양극 및 음극으로 제조될 수 있다.The positive and negative electrode active material slurries prepared as described above may be applied to positive and negative current collectors to prepare positive and negative electrodes.

상기 양극과 음극 사이에 개재된 상기 전해질은 박막전지용 전해질이라면 통상적으로 사용되는 전해질 또는 전해액이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 무기 고체 전해질 또는 유기 고체 전해질을 사용할 수 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode may be used without limitation as long as it is an electrolyte for a thin film battery, as long as it is a commonly used electrolyte or electrolyte, and preferably, an inorganic solid electrolyte or an organic solid electrolyte may be used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li2O-B2O3, Li2O-V2O5-SiO2, Li2SO4-Li2O-B2O3, Li3PO4, Li2OLi2WO4-B2O3, LiPON(Li2.9PO3.3N0.46), LiBON(Li3.099BO2.532N0.516)등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 2 OB 2 O 3 , Li 2 OV 2 O 5 -SiO 2 , Li 2 SO 4 -Li 2 OB 2 O 3 , Li 3 PO 4 , Li 2 OLi 2 WO 4 -B 2 O 3 , LiPON (Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 ), LiBON (Li 3.099 BO 2.532 N 0.516 ), and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴 등에 리튬염을 혼합한 형태를 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include lithium derivatives such as polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, etc. A mixture of salts may be used, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 리튬염으로는, 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2F)2, LiN(SO2CF3)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiB(C2O4)2, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3S03), LiC(SO2CF3)3, LiN(SO3CF3)2, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlO2, LiB(C2O4)2, LiAlCl4, Li(CH3CO2), Li(FSO2)2N, Li(CF3SO2)3C, LiCl, LiBr 또는 LiI 등을 들 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 F) 2 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , Li(CF) 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 3 ), LiC(SO 2 ) CF 3 ) 3 , LiN(SO 3 CF 3 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 4 , LiAlO 2 , LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiAlCl 4 , Li(CH 3 CO 2 ), Li(FSO) 2 ) 2 N, Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, LiCl, LiBr, or LiI, and the like, but are not limited thereto. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.

상기 전해질의 두께는 0.7 내지 3.0 ㎛로 형성될 수 있다.The electrolyte may have a thickness of 0.7 to 3.0 μm.

또한, 상기 박막전지는 종류에 따라 양극과 음극 사이에 별도의 분리막(세퍼레이터)이 존재할 수도 있다. 이러한 분리막으로는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 특히 전해질 내 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해질의 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 종래에 분리막으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 또는 다공성 부직포일 수 있으며, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체, 폴리에스테르, 테프론, 폴리테트라플로오로에틸렌, 고융점의 유리 섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트에서 선택되는 재질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, a separate separator (separator) may exist between the positive electrode and the negative electrode according to the type of the thin film battery. As such a separation membrane, it can be used without particular limitation as long as it is commonly used in the art. In particular, it is suitable for the electrolyte to have low resistance to ion movement in the electrolyte and excellent moisture content of the electrolyte. It may be a conventional porous polymer film, or a porous nonwoven fabric, conventionally used as a separator, for example, an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, an ethylene/methacrylate copolymer, It may be a material selected from polyester, Teflon, polytetrafluoroethylene, glass fiber having a high melting point, and polyethylene terephthalate, but is not limited thereto.

상기 분리막은 기공 직경이 0.01 내지 10 ㎛이고, 두께가 3 내지 100 ㎛일 수 있으나 이에 한정되지는 않고, 단일막 또는 다층막일 수 있다.The separation membrane may have a pore diameter of 0.01 to 10 μm and a thickness of 3 to 100 μm, but is not limited thereto, and may be a single membrane or a multilayer membrane.

상기 박막전지는 당업계에서 통상적으로 알려져 있는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 박막전지는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 적층체를 얻은 다음, 상기 적층체를 와인딩하거나 접어서 박막전지 용기에 수용시키고, 상기 박막전지 용기 내에 전해질을 주입하고 봉입 부재로 밀봉하여 제조할 수 있다.The thin film battery may be manufactured by a manufacturing method commonly known in the art. For example, the thin film battery is manufactured by obtaining a laminate by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode, then winding or folding the laminate to accommodate it in a thin film battery container, injecting an electrolyte into the thin film battery container, and sealing it with an encapsulating member can do.

본 발명의 박막전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형, 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The shape of the thin film battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch type, or a coin type using a can.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present specification in detail. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not to be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present specification to those of ordinary skill in the art.

실시예 1Example 1

베이스 기판으로 0.5 T 두께의 유리(코닝社)를 사용하였고, 상기 유리 기판 상에 양극 집전체로서 알루미늄(Al)과 산화주석인듐(ITO)을 순서대로 각각 70 nm 및 30 nm 두께로 증착하였다. 이어, 양극 활물질로 3 ㎛ 두께의 LCO, 전해질로 2 ㎛ 두께의 LiPON 및 음극 활물질로 2 ㎛ 두께의 Li을 순서대로 증착하였다. 이어, 음극 집전체는 상기 양극 집전체과 동일한 조성 및 두께로 동일하게 증착하여 실시예 1의 박막전지를 제조하였다.A 0.5 T-thick glass (Corning) was used as a base substrate, and aluminum (Al) and indium tin oxide (ITO) were sequentially deposited to a thickness of 70 nm and 30 nm, respectively, as a positive electrode current collector on the glass substrate. Subsequently, LCO having a thickness of 3 μm as a positive active material, LiPON having a thickness of 2 μm as an electrolyte, and Li having a thickness of 2 μm as an anode active material were sequentially deposited. Then, the negative electrode current collector was deposited in the same composition and thickness as the positive electrode current collector to prepare the thin film battery of Example 1.

실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 9Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 9

하기 표 1에 개시한 바와 같이 집전체 구성을 달리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 구성 및 방법으로 박막전지를 제조하였다.A thin film battery was manufactured in the same configuration and method as in Example 1, except that the current collector configuration was changed as shown in Table 1 below.

구성composition 집전체층current collector layer 1 layer1 layer 2 layer(전도성 산화층)2 layer (conductive oxide layer) AlAl 전도성 산화층(ITO)Conductive oxide layer (ITO) ITOITO 비전도성 산화층(TiO2)Non-conductive oxide layer (TiO2) AlAl 실시예 1Example 1 70 nm70 nm -- 30 nm30 nm -- -- 실시예 2Example 2 100 nm100 nm -- 30 nm30 nm -- -- 실시예 3Example 3 100 nm100 nm -- 50 nm50 nm -- -- 실시예 4Example 4 100 nm100 nm -- 100 nm100 nm -- -- 실시예 5Example 5 100 nm100 nm -- 150 nm150 nm -- -- 실시예 6Example 6 150 nm150 nm -- 50 nm50 nm -- -- 실시예 7Example 7 150 nm150 nm -- 100 nm100 nm -- -- 실시예 8Example 8 200 nm200 nm -- 150 nm150 nm -- -- 실시예 9Example 9 300 nm300 nm -- 180 nm180 nm -- -- 비교예 1Comparative Example 1 100 nm100 nm -- -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 -- -- 100 nm100 nm -- -- 비교예 3Comparative Example 3 50 nm50 nm -- 25 nm25 nm -- -- 비교예 4Comparative Example 4 50 nm50 nm -- 50 nm50 nm -- -- 비교예 5Comparative Example 5 50 nm50 nm -- 100 nm100 nm -- -- 비교예 6Comparative Example 6 100 nm100 nm -- 25 nm25 nm -- -- 비교예 7Comparative Example 7 100 nm100 nm -- 200 nm200 nm -- -- 비교예 8Comparative Example 8 100 nm100 nm -- -- 100 nm100 nm -- 비교예 9Comparative Example 9 -- 100 nm100 nm -- -- 100 nm100 nm

실험예 1: 집전체 손상 및 배터리 구동 여부Experimental Example 1: Damage to the current collector and whether the battery is driven

상기 실시예 및 비교예의 박막전지에 대하여 상온에서, 4.2 V가 될 때까지 0.1 C으로 충전하였고, 3.0 V가 될 때까지 0.1 C으로 방전을 실시하여 배터리 구동 여부확인 하였다. 충방전 테스트 후 집전체 손상 여부를 목시로 확인하였으며, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The thin film batteries of the Examples and Comparative Examples were charged at 0.1 C at room temperature until it reached 4.2 V, and discharged at 0.1 C until it reached 3.0 V to check whether the battery was driven. After the charge/discharge test, it was visually confirmed whether the current collector was damaged, and the results are shown in Table 2 below.

<집전체 손상 여부><Whether the current collector is damaged>

O: 집전체 손상 없음O: No damage to the current collector

X: 집전체 손상 발생X: Damage to the current collector

실험예 2: 면 저항 평가Experimental Example 2: Evaluation of sheet resistance

상기 실시예 및 비교예의 박막전지에 대하여 면저항 측정장치(NAPSON RG-80)로 면저항을 측정하였다. 측정된 면저항은 하기 평가 기준에 따라 평가하였으며, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.For the thin film batteries of Examples and Comparative Examples, the sheet resistance was measured with a sheet resistance measuring device (NAPSON RG-80). The measured sheet resistance was evaluated according to the following evaluation criteria, and the results are shown in Table 2 below.

<면 저항 평가 기준><Criteria for evaluation of surface resistance>

○: 2 Ω/sq 이하○: 2 Ω/sq or less

△: 2 Ω/sq 초과 내지 3 Ω/sq 이하 △: more than 2 Ω/sq to 3 Ω/sq or less

X: 3 Ω/sq 초과X: >3 Ω/sq

집전체 손상 여부Whether the current collector is damaged 배터리 구동 여부Battery powered or not 면 저항(Ω/sq)Sheet resistance (Ω/sq) 실시예 1Example 1 OO OO 실시예 2Example 2 OO OO 실시예 3Example 3 OO OO OO 실시예 4Example 4 OO OO OO 실시예 5Example 5 OO OO OO 실시예 6Example 6 OO OO OO 실시예 7Example 7 OO OO OO 실시예 8Example 8 OO OO OO 실시예 9Example 9 OO OO OO 비교예 1Comparative Example 1 XX XX 비교예 2Comparative Example 2 OO XX XX 비교예 3Comparative Example 3 XX XX XX 비교예 4Comparative Example 4 XX XX XX 비교예 5Comparative Example 5 XX XX XX 비교예 6Comparative Example 6 XX XX 비교예 7Comparative Example 7 OO XX XX 비교예 8Comparative Example 8 XX XX XX 비교예 9Comparative Example 9 OO XX OO

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 적층 순서 및 두께 범위를 만족하는 집전체를 포함하는 실시예의 경우, 가요성과 전지의 경량성을 확보하면서, 종래 백금(Pt) 등과 동일한 전도성을 부여하여 전지 성능의 저하를 방지할 수 있으며, 생산 단가를 낮출 수 있어 생산 및 경제적 효율을 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.As can be seen in Table 2, in the case of an embodiment including a current collector satisfying the stacking order and thickness range according to the present invention, the same conductivity as conventional platinum (Pt) while securing flexibility and lightness of the battery It can be confirmed that it is possible to prevent the deterioration of battery performance by giving it, and it is possible to lower the production cost, thereby increasing production and economic efficiency.

반면, 일루미늄층 또는 전도성 산화층 단층으로 이루어진 경우, 전도성 산화층이 아닌 TiO2와 같은 비전도성 산화층을 포함하는 경우 및 적층 순서 또는 각 층의 두께 범위를 벗어나는 경우 충방전 시험 결과 집전체의 손상이 발생하거나, 배터리 구동에 이상이 생기는 문제를 확인할 수 있으며, 전도성이 떨어져 전지 성능이 저하되는 결과를 확인할 수 있다.On the other hand, if it consists of a single layer of an aluminum layer or a conductive oxide layer, if it includes a non-conductive oxide layer such as TiO 2 rather than a conductive oxide layer, and if the stacking order or thickness of each layer is out of the range, charge/discharge test results result in damage to the current collector Alternatively, it is possible to check a problem in which an abnormality occurs in battery operation, and the result of deterioration of battery performance due to poor conductivity can be confirmed.

Claims (7)

알루미늄층 상에 전도성 산화층이 적층된 구조를 포함하는 집전체로서,
상기 알루미늄층의 두께는 70 nm 이상이고,
상기 전도성 산화층의 두께는 30 내지 180 nm인 것을 특징으로 하는 집전체.
A current collector comprising a structure in which a conductive oxide layer is laminated on an aluminum layer,
The thickness of the aluminum layer is 70 nm or more,
The current collector, characterized in that the thickness of the conductive oxide layer is 30 to 180 nm.
제1항에 있어서,
상기 전도성 산화층은 인듐산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
According to claim 1,
The conductive oxide layer is a current collector, characterized in that it comprises indium oxide.
제2항에 있어서,
상기 인듐산화물은, 산화인듐(Indium Oxide), 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 집전체.
3. The method of claim 2,
The indium oxide is at least one selected from the group consisting of indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITZO), and indium zinc oxide gallium (IGZO) A current collector, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 집전체의 면저항 값은 3 Ω/sqare 이하인 것을 특징으로 하는, 집전체.
According to claim 1,
A current collector, characterized in that the sheet resistance value of the current collector is 3 Ω/sqare or less.
제1항에 있어서,
상기 전도성 산화층은 이차전지의 양극 활물질 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 집전체.
According to claim 1,
The current collector, characterized in that the conductive oxide layer is laminated in the direction of the positive active material of the secondary battery.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 집전체 및 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 음극을 포함하는 박막전지.
A positive electrode comprising the current collector and the positive electrode active material according to any one of claims 1 to 5; and a thin film battery comprising an anode.
제6항에 있어서,
상기 양극 활물질은 상기 집전체의 전도성 산화층 상에 적층되는 것인, 박막전지.
7. The method of claim 6,
The cathode active material is to be laminated on the conductive oxide layer of the current collector, a thin film battery.
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