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전지 및 이의 제조 방법 document_id A220517010399

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전기전자
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문맥 (context)
본 발명은, 본원에 그 전체 내용이 참고문헌으로 인용되는, 2004년 11월 25일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 2004-341181호 및 2004-341182호와 관련된 내용을 포함한다. 본 발명은 구성 원소로서 규소(Si)를 포함하는 애노드 활성 물질층을 포함하는 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 최근 모바일 기기의 고성능화 및 다기능화에 따라서, 이들의 전원인 이차 전지의 고용량화가 요망되고 있다. 이 요구에 부합하는 이차 전지로서, 리튬 이차 전지가 언급된다. 그러나, 현재의 전형적인 리튬 이차 전지인, 캐소드에 코발트산리튬, 애노드에 흑연을 이용한 경우의 전지 용량은 포화 상태에 있고, 대폭적인 고용량화는 매우 곤란한 상황이다. 따라서, 예전부터 애노드에 금속 리튬(Li)을 이용하는 것이 검토되고 있지만, 이 애노드를 실용화하기 위해서는, 리튬의 석출/용해 효율의 향상 및 덴드라이트상의 석출 형태의 제어를 도모할 필요가 있다. 한편으로, 최근 규소, 주석(Sn) 등을 이용한 고용량의 애노드의 검토가 활발하게 행해지고 있다. 그러나, 이들 고용량의 애노드는 충방전을 반복하면, 활성 물질의 심한 팽창 및 수축에 의해 분쇄되어 미세화되어, 집전성이 저하되고, 표면적의 증대에서 기인하여 전해액의 분해 반응이 촉진되어, 사이클 특성이 매우 열악하였다. 따라서, 기상법, 액상법, 소성법 등에 의해 집전체에 활성 물질층을 형성한 애노드도 검토되고 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 (평)8-50922호, 일본 특허 제2948205호 및 일본 미심사 특허 공개 (평)11-135115호 참조). 입자상의 활성 물질, 결합제 등을 포함하는 슬러리를 도포하여 형성된 종래의 코팅형 애노드에 비하여 애노드는 미세화가 억제될 수 있고, 애노드에서 집전체와 활성 물질층을 일체화할 수 있다. 따라서, 애노드에서의 전자 전도성이 매우 양호해지고, 용량 및 사이클 수명적으로도 고성능화가 기대되고 있다. 또한, 종래에는 애노드 중에 존재하였던 도전제, 결합제 및 공극을 저감시키거나 또는 배제시킬 수 있기 때문에, 본질적으로 애노드를 박막화하는 것이 가능해진다. 또한, 애노드 집전체의 표면을 거칠게함으로써, 애노드 활성 물질의 표면에 미세한 요철이 형성되고, 이에 의해 양호한 특성을 얻을 수 있다는 것이 보고되었다. (예를 들어, 일본 미심사 특허 공개 2002-83594호 공보, 문헌 [S. Fujitani, H.Yagi, K. Sayama, T. Yoshida, H.Tarui, Sanyo Electric Co., Ltd., "The Electrochemical Society 203rd Meeting(Paris, France) Abstract 1152", (New a-Si Alloy Thin Film Anode with Self Organized Micro Columnar Structure), p.1152] 및 문헌 ["전기 화학회 추계 대회 요강집" 2002년, p.107] 참조). 그러나, 이러한 애노드에서는, 예를 들면 문헌 [S. Fujitani, H.Yagi, K. Sayama, T. Yoshida, H.Tarui, Sanyo Electric Co., Ltd., "The Electrochemical Society 203rd Meeting(Paris, France) Abstract 1152", (New a-Si Alloy Thin Film Anode with Self Organized Micro Columnar Structure), p.1152]에 기재되어 있는 바와 같이, 애노드 활성 물질층에서 두께 방향으로 가늘고 길게 성장한 개개의 1차 입자들이 충방전에 의해 팽창 및 수축을 반복하기 때문에, 사이클 초기에서는 비교적 양호한 특성을 얻을 수 있지만, 사이클을 반복하면 애노드 활성 물질층의 파괴 또는 집전체로부터의 박리가 발생하여, 특성이 감소될 수 있다. 이러한 현상은, 1차 입자 사이의 밀착성이 약한 경우에 종종 발생하지만, 1차 입자 사이의 밀착성이 강하여, 2차 입자가 너무 거대화되어도, 충방전에 수반하여 2차 입자의 박리가 발생하거나, 또는 2차 입자의 팽창 및 수축에 의한 응력을 완화시킬 수 없어 집전체가 파괴될 수 있다. 따라서, 충분한 특성을 얻기가 곤란하다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
기상법, 액상법, 소성법 등을 통해 집전체에 활성 물질층을 형성한 애노드를 사용할 경우, 종래의 코팅형 애노드와 비교하여 얻을 수 있는 기술적 이점은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    기상법/액상법/소성법으로 형성된 애노드와 종래 코팅형 애노드의 차이점 및 기술적 이점을 비교 분석한다.

    • 기상법, 액상법, 소성법 등에 의해 집전체에 활성 물질층을 형성한 애노드도 검토되고 있다
    • 입자상의 활성 물질, 결합제 등을 포함하는 슬러리를 도포하여 형성된 종래의 코팅형 애노드에 비하여
  2. 2정보 추출information_extraction

    코팅형 애노드의 단점과 새로운 형성 방식의 장점을 추출한다.

    • 애노드는 미세화가 억제될 수 있고, 애노드에서 집전체와 활성 물질층을 일체화할 수 있다.
    • 애노드에서의 전자 전도성이 매우 양호해지고, 용량 및 사이클 수명적으로도 고성능화가 기대되고 있다.
    • 도전제, 결합제 및 공극을 저감시키거나 또는 배제시킬 수 있기 때문에, 본질적으로 애노드를 박막화하는 것이 가능해진다.
  3. 3근거 선택evidence_selection

    질문에 직접적으로 대응하는 이점들을 선별한다.

    • 애노드는 미세화가 억제될 수 있고, 애노드에서 집전체와 활성 물질층을 일체화할 수 있다.
    • 애노드에서의 전자 전도성이 매우 양호해지고, 용량 및 사이클 수명적으로도 고성능화가 기대되고 있다.
    • 도전제, 결합제 및 공극을 저감시키거나 또는 배제시킬 수 있기 때문에, 본질적으로 애노드를 박막화하는 것이 가능해진다.
  4. 4논리 통합logical_integration

    구성요소 간의 관계(집전체-활성물질층)와 그로 인한 효과(전도성, 박막화, 수명)를 통합한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    추출된 이점들을 정리하여 답변을 구성한다.

  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 명확하고 구체적인 문장으로 최종 답변을 작성한다.

최종 답변 (final_answer)
종래의 코팅형 애노드에 비해 애노드의 미세화를 억제할 수 있고, 집전체와 활성 물질층을 일체화할 수 있어 전자 전도성이 양호해지며, 용량 및 사이클 수명 측면에서 고성능화가 기대된다. 또한, 도전제, 결합제 및 공극을 저감하거나 배제할 수 있어 본질적으로 애노드를 박막화하는 것이 가능해진다.
핵심 해석 (core_interpretation)
집전체에 활성 물질층을 직접 형성한 애노드는 종래의 코팅형 애노드에 비해 미세화가 억제되고 집전체와 활성 물질층이 일체화되어 전자 전도성과 성능이 향상된다.