KR20230172246A - 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극 - Google Patents
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 불소고분자 실리콘 복합 소재로 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 제조하고, 상기 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 방식으로 코팅된 이차전지 음극을 제조하여 해결한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공한다.
Description
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 불소고분자 실리콘 복합 소재로 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 제조하고, 상기 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 방식으로 코팅된 이차전지 음극을 제조하여 해결한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극에 관한 것이다.
이차전지는 리튬(Li) 이온이 양극(+)과 음극(-) 사이를 이동하면서 전기를 발생시키는 원리로 작동한다. 그리고, 충전을 통해 여러 차례 재사용이 가능하여 전기차(EV)를 비롯한 친환경 모빌리티, IT기기와 다양한 생활가전의 에너지원으로 사용된다.
이러한 이차전지는 양극재, 음극재, 전해액, 및 분리막의 4대 요소로 이루어지며, 양극재는 알루미늄박의 양극에 코팅되고, 음극재는 구리박의 음극에 코팅된다.
상기 음극재는 리튬이온전지 재료비에서의 비중이 약 15 %로, 양극재, 분리막에 이어 세번째이나, 양극재의 상대극(Counter electrode) 소재로서 전지의 용량 등 성능을 결정하는 핵심소재이다.
그리고, 현재 사용 중인 음극재 종류는 천연흑연과 인조흑연으로 양분되고 있다.
천연흑연은 지하자원에서 산출·가공하여 제조하므로 가격 경쟁력이 인조흑연 대비 우수하고, 표면처리 기술의 발달로 초기 충전효율이 90 % 이상이 되므로 사용량이 확대되고 있고, 고용량에 강점이 있다.
인조흑연은 코크스(Cokes)와 피치(Pitch)를 원료로 소성·탄화처리를 하고, 다시 전기로에서 ~3,000 ℃ 고온으로 가열하여 제조하므로, 천연흑연보다 수명이 우수하나 천연흑연과의 가격 경쟁요인은 잔존하고 있고, 고출력, 장수명에 장점이 있다.
그러나, 현재 사용하고 있는 천연흑연의 전지 용량은 350 ~ 370 mAh/g 이고, 인조흑연의 전지 용량은 270 ~ 360 mAh/g인 저용량의 소재라서, 전지의 고용량에 대한 시장의 요구를 만족시키지 못하고 있다.
반면, 실리콘은 흑연 대비 용량이 10 배 이상이지만, 충/방전 사이클이 증가함에 따라 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여, 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 불소고분자 실리콘 복합 소재로 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 제조하고, 상기 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 방식으로 코팅된 이차전지 음극을 제조하여 해결한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,
스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 포함하여 압축되어 형성되며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함할 수 있다.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는 전도성 입자, 전도성 고분자 및 금속 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 도전성의 기능화제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 입자는 활성탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 그래핀, 및 카본화이버 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리머릭 설퍼 나이트라이드(SN)x, 및 구리 도금 폴리스테렌 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속은 구리, 니켈, 아연, 은, 팔라듐, 및 코발트 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 혼합하여
혼합분말을 형성한 다음 형틀에 넣고,
5 mbar ~ 100 bar의 압력으로 압축되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 상기 스퍼터링 타겟을 제조하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 구성하는 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말, 불소 고분자 분말 및 카본나노물질 분말을 혼합하여 불소고분자 실리콘 혼합 분말을 제조하는 단계;
상기 혼합 분말을 형틀에 넣어 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물을 제조하는 단계;
불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물에 5 mbar ~ 100 bar의 압력을 가하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물을 제조하는 단계; 및
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물에 가한 압력을 제거하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형으로 이루어진 형상에서 하나 이상 선택된 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는,
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함할 수 있다.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 제공하므로, 물성이 우수하다.
또한, 본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조방법을 제공하므로, 타겟의 물성이 월등하고 제조방법이 경제적이다.
또한, 본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공하므로, 다양한 용도의 이차전지에 적용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법의 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시간에 대한 불소고분자 실리콘 복합소재 스퍼터링 코팅막의 두께를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소의 XPS 데이타이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 스퍼터링 코팅한 이차전지 전극의 사이클수에 대한 방전용량 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시간에 대한 불소고분자 실리콘 복합소재 스퍼터링 코팅막의 두께를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소의 XPS 데이타이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 스퍼터링 코팅한 이차전지 전극의 사이클수에 대한 방전용량 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 제공한다.
본 발명은 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 포함하여 압축되어 형성되며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제할 수 있다.
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 제공하므로, 물성이 우수하다.
이차전지는 리튬(Li) 이온이 양극(+)과 음극(-) 사이를 이동하면서 전기를 발생시키는 원리로 작동한다. 그리고, 충전을 통해 여러 차례 재사용이 가능하여 전기차(EV)를 비롯한 친환경 모빌리티, IT기기와 다양한 생활가전의 에너지원으로 사용된다.
이러한 이차전지는 양극재, 음극재, 전해액, 및 분리막의 4대 요소로 이루어지며, 양극재는 알루미늄박의 양극에 코팅되고, 음극재는 구리박의 음극에 코팅된다.
상기 음극재는 리튬이온전지 재료비에서의 비중이 약 15 %로, 양극재, 분리막에 이어 세번째이나, 양극재의 상대극(Counter electrode) 소재로서 전지의 용량 등 성능을 결정하는 핵심소재이다.
그리고, 현재 사용 중인 음극재 종류는 천연흑연과 인조흑연으로 양분되고 있다.
천연흑연은 지하자원에서 산출·가공하여 제조하므로 가격 경쟁력이 인조흑연 대비 우수하고, 표면처리 기술의 발달로 초기 충전효율이 90 % 이상이 되므로 사용량이 확대되고 있고, 고용량에 강점이 있다.
인조흑연은 코크스(Cokes)와 피치(Pitch)를 원료로 소성·탄화처리를 하고, 다시 전기로에서 ~3,000 ℃ 고온으로 가열하여 제조하므로, 천연흑연보다 수명이 우수하나 천연흑연과의 가격 경쟁요인은 잔존하고 있고, 고출력, 장수명에 장점이 있다.
그러나, 현재 사용하고 있는 천연흑연의 전지 용량은 350 ~ 370 mAh/g 이고, 인조흑연의 전지 용량은 270 ~ 360 mAh/g인 저용량의 소재라서, 전지의 고용량에 대한 시장의 요구를 만족시키지 못하고 있다.
반면, 실리콘은 흑연 대비 용량이 10 배 이상이지만, 충/방전 사이클이 증가함에 따라 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여, 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 불소고분자 실리콘 복합 소재로 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 제조하고, 상기 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 방식으로 코팅된 이차전지 음극을 제조하여 해결한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
여기서, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합함에 의해,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하므로, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅된 막은 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막일 수 있다.
즉, 실리콘 복합소재 코팅막이 형성된 이차전지 음극일 수 있다.
이때, 불소고분자 실리콘 복합소재 스퍼터링 코팅막의 두께는 5 nm ~ 20 ㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함할 수 있다.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
또한, 상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는 전도성 입자, 전도성 고분자 및 금속 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 도전성의 기능화제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전도성 입자는 활성탄소, 그라파이트, 카본블랙, 카본나노튜브, 그래핀, 및 카본화이버 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리머릭 설퍼 나이트라이드(SN)x, 및 구리 도금 폴리스테렌 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 금속은 구리, 니켈, 아연, 은, 팔라듐, 및 코발트 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말의 함량은 바람직하게는 15 중량% 내지 88 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 85 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 불소 고분자 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 열변형이 발생하여 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 불소 고분자 분말의 함량은 바람직하게는 5 중량% 내지 78 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 75 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 카본나노물질 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 전도성이 감소하여 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 카본나노물질 분말의 함량은 바람직하게는 1 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 혼합하여
혼합분말을 형성한 다음 형틀에 넣고,
5 mbar ~ 100 bar의 압력으로 압축되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 형틀은 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성하는 스퍼터링 타겟의 형상을 구현하는 것이면 어느 것이라도 무방하다.
일례로, 상기 형틀의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 압력이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성하는 스퍼터링 타겟의 강도가 감소할 수 있다.
이때, 상기 압력은 바람직하게는 10 mbar ~ 95 bar 일 수 있고, 바람직하게는 20 mbar ~ 90 bar 일 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조방법을 제공한다.
본 발명은 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 상기 스퍼터링 타겟을 제조하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 구성하는 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말, 불소 고분자 분말 및 카본나노물질 분말을 혼합하여 불소고분자 실리콘 혼합 분말을 제조하는 단계;
상기 혼합 분말을 형틀에 넣어 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물을 제조하는 단계;
불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물에 5 mbar ~ 100 bar의 압력을 가하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물을 제조하는 단계; 및
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물에 가한 압력을 제거하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제할 수 있다.
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조방법을 제공하므로, 타겟의 물성이 월등하고 제조방법이 경제적이다.
여기서, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합함에 의해,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅된 막은 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막일 수 있다.
즉, 실리콘 복합소재 코팅막이 형성된 이차전지 음극일 수 있다.
이때, 불소고분자 실리콘 복합소재 스퍼터링 코팅막의 두께는 5 nm ~ 20 ㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형으로 이루어진 형상에서 하나 이상 선택된 형상일 수 있다.
그리고, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는,
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말의 함량은 바람직하게는 15 중량% 내지 88 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 85 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 불소 고분자 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 열변형이 발생하여 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 불소 고분자 분말의 함량은 바람직하게는 5 중량% 내지 78 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 75 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 카본나노물질 분말의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 스퍼터링 타겟을 형성하고 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 제조하였을 때 전도성이 감소하여 방전용량이 감소할 수 있다.
이때, 상기 카본나노물질 분말의 함량은 바람직하게는 1 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함할 수 있다.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
그리고, 상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법의 공정흐름도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 구성하는 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말, 불소 고분자 분말 및 카본나노물질 분말을 혼합하여 불소고분자 실리콘 혼합 분말을 제조하는 단계(S110);
상기 혼합 분말을 형틀에 넣어 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물을 제조하는 단계(S120);
불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물에 5 mbar ~ 100 bar의 압력을 가하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물을 제조하는 단계(S130); 및
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물에 가한 압력을 제거하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 수득하는 단계(S140)를 거쳐 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟이 제조된다.
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공한다.
본 발명은 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공할 수 있다.
본 발명은 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점을 해결하기 위한 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극을 제공하므로, 다양한 용도의 이차전지에 적용할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<실시예>
<실시예 1 내지 실시예 6> 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조
도 1의 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟 제조방법의 공정흐름도에 따라, 실리콘(Si) 분말, PTFE 불소고분자 분말 및 카본나노튜브(CNT) 분말을 하기 표 1과 같은 함량으로 혼합하여 불소고분자 실리콘 혼합 분말을 제조한 후, 상기 혼합 분말을 형틀에 넣어 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물을 제조하였다.
그런 다음, 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물에 10 bar의 압력을 가하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물을 제조하였다.
그 후, 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물에 가한 압력을 제거하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 제조하였다.
<실시예 7 내지 실시예 12> 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극 제조
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 SUS 전극에 150 W로 5 분 내지 60 분 동안 각각 스퍼터링 코팅하여 실리콘 복합소재 코팅막이 형성된 이차전지 음극을 제조하였다.
하기 표 1의 두께는 30 분 동안 스퍼터링 코팅한 결과이다.
| Si 함량(wt%) | PTFE 함량(wt%) | CNT 함량(wt%) | Power(W) | 두께(nm) | |
| 실시예 1 | 20 | 75 | 5 | 150 | 130 |
| 실시예 2 | 30 | 65 | 129 | ||
| 실시예 3 | 40 | 55 | 161 | ||
| 실시예 4 | 50 | 45 | 123 | ||
| 실시예 5 | 60 | 35 | 159 | ||
| 실시예 6 | 70 | 25 | 173 |
<측정예>
<측정예 1> 불소고분자 실리콘 복합소재의 함량과 스퍼터 시간에 따른 스퍼터링 코팅 두께
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 불소고분자 실리콘 복합소재의 함량으로 5 분 내지 30 분 동안 이차전지 음극에 불소고분자 실리콘 복합소재를 스퍼터링 코팅한 후, 코팅 두께를 알파스텝으로 측정하였다.
도 2는 상기 실시예 1 내지 실시예 6의 불소고분자 실리콘 복합소재의 함량으로 5 분 내지 30 분 동안 이차전지 음극에 스퍼터링 코팅한 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막의 두께를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 실리콘 함량이 20 중량% 내지 70 중량%로 변화하였을 때, 스퍼터 시간이 5 분인 경우에 비하여 스퍼터 시간이 증가할수록 이차전지 음극에 스퍼터링 코팅한 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막의 두께는 증가하였다.
그리고, 15 분 내지 30 분의 스퍼터 시간에서 실리콘 함량이 20 중량% 내지 70 중량%로 변화하였을때, 실리콘의 함량이 30 중량%인 경우 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막의 최대 두께를 나타내었다.
<측정예 2> 불소고분자 실리콘 복합소재의 함량에 따른 구성 성분의 화학결합
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 불소고분자 실리콘 복합소재의 함량으로 30 분 동안 이차전지 음극에 불소고분자 실리콘 복합소재를 스퍼터링 코팅한 후, 불소고분자 실리콘 복합소재 코팅막의 구성 성분의 화학 결합을 XPS로 측정하였다.
도 3은 상기 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소의 XPS 데이타이다.
도 3을 참조하면, Si 2p의 XPS데이타에서, Si-F 결합이 100 ~ 104 eV 에서 검출되었고, Si-C 결합이 100 eV 전후에서 검출되었다.
그리고, F 1s의 XPS 데이터에서, F-Si 결합이 684 ~ 688 eV에서 검출되었다.
또한, C 1s의 XPS 데이터에서, C-Si 결합이 281 ~ 284 eV에서 검출되었다.
따라서, 상기 이차전지 음극에 스퍼터링 코팅한 불소고분자 실리콘 복합막은 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소가 서로 화학적 결합됨을 확인할 수 있었다.
<평가예> 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 스퍼터링 코팅한 이차전지 전극 평가
상기 실시예 7 내지 실시예 12의 이차전지 전극의 사이클수에 대한 방전용량을 측정하였다.
도 4는 상기 실시예 7 내지 실시예 12의 이차전지 전극의 사이클수에 대한 방전용량 그래프이다.
도 4를 참조하면, 실리콘을 100 중량% 사용한 레퍼런스에 비하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 스퍼터링 코팅한 상기 실시예 7 내지 실시예 12의 이차전지 전극은 500 사이클의 충방전에서도 방전용량이 크고 일정하였다.
특히, 200 사이클까지의 충방전에서 실리콘 60 중량%인 실시예 11과 실리콘 70 중량%인 실시예 12가 월등한 방전용량과 안정성을 나타내었다.
상기 결과로부터 상기 이차전지 음극에 스퍼터링 코팅한 불소고분자 실리콘 복합막은 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소가 서로 화학적 결합됨에 의해, 실리콘의 부피 팽창으로 인해 충/방전 특성이 점차 저하되는 문제점이 해소됨을 확인할 수 있었다.
지금까지 본 발명에 따른 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (18)
- 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 포함하여 압축되어 형성되며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
- 제 1 항에 있어서,
상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는 전도성 입자, 전도성 고분자 및 금속 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 도전성의 기능화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전도성 입자는 활성탄소, 그라파이트, 카본블랙, 카본나노튜브, 그래핀, 및 카본화이버 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리머릭 설퍼 나이트라이드(SN)x, 및 구리 도금 폴리스테렌 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 5 항에 있어서,
상기 금속은 구리, 니켈, 아연, 은, 팔라듐, 및 코발트 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말;
불소 고분자 분말; 및
카본나노물질 분말을 혼합하여
혼합분말을 형성한 다음 형틀에 넣고,
5 mbar ~ 100 bar의 압력으로 압축되어 형성되는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재.
- 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 코팅하여 이차전지 음극을 형성할 때, 상기 스퍼터링 타겟을 형성하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 상기 스퍼터링 타겟을 제조하는 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재를 구성하는 실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말, 불소 고분자 분말 및 카본나노물질 분말을 혼합하여 불소고분자 실리콘 혼합 분말을 제조하는 단계;
상기 혼합 분말을 형틀에 넣어 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물을 제조하는 단계;
불소고분자 실리콘 혼합 분말의 1차 형상물에 5 mbar ~ 100 bar의 압력을 가하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물을 제조하는 단계; 및
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 혼합 분말의 2차 형상물에 가한 압력을 제거하여 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재의 구성 원소인 실리콘, 불소 및 탄소는 서로 화학적 결합하고,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재로 형성된 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 코팅되어 이차전지 음극을 형성하고, 이차전지 충방전시 부피 팽창을 억제하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟의 형상은 원형, 사각형, 다각형, 마름모형, 및 타원형으로 이루어진 형상에서 하나 이상 선택된 형상인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재는,
실리콘 분말 또는 실리콘 화합물 분말 15 ~ 90 중량%;
불소 고분자 분말 5 ~ 80 중량%; 및
카본나노물질 분말 1 ~ 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 실리콘 화합물 분말의 실리콘 화합물은 SiC, SiO2, SiO, SiS2, SiF4, SiCl4, 및 SiBr4 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 불소 고분자 분말의 불소 고분자는 하기 화학식 1의 Polytetrafluoroethylene(PTFE), 화학식 2의 Fluorinated ethylene-propylene(FEP), 화학식 3의 Polyvinilidene fluoride(PVDF), 화학식 4의 Perfluorinated benzene(PFB), 화학식 5의 Teflon AF, 화학식 6의 Cytop, 또는 화학식 7의 Perfluoroalkoxy alkanes(PFA)을 포함하는 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
------- (화학식 1)
------- (화학식 2)
------- (화학식 3)
------- (화학식 4)
------- (화학식 5)
------- (화학식 6)
------- (화학식 7)
- 제 12 항에 있어서,
상기 카본나노물질 분말의 카본나노물질은 카본나노튜브, 카본나노섬유 및 그래핀 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법.
- 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 상기 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법으로 제조된 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220072867A KR20230172246A (ko) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극 |
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| KR1020220072867A KR20230172246A (ko) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 이차전지 음극용 불소고분자 실리콘 복합 소재, 이를 이용한 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟 제조방법 및 불소고분자 실리콘 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 코팅한 이차전지 음극 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20150007865A (ko) | 2013-07-12 | 2015-01-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 스퍼터링 타겟의 제조 방법, 그 방법으로 제조된 스퍼터링 타겟 및 그 스퍼터링 타겟을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법 |
-
2022
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| KR20150007865A (ko) | 2013-07-12 | 2015-01-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 스퍼터링 타겟의 제조 방법, 그 방법으로 제조된 스퍼터링 타겟 및 그 스퍼터링 타겟을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법 |
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