잉크젯 기술을 이용하여 제조된 박막 고체 리튬 이온 배터리의 층 프로파일 측정

박막 고체 배터리

애플리케이션

고체 리튬-이온 배터리는 차세대 배터리로 인식되고 있습니다. 고체 리튬-이온 배터리의 구조는 몇 가지 유형이 있습니다. 아직 일반적으로 사용되는 유형은 아니지만, 박막 유형은 상용화에 가까워지고 있고, 휴대기기 및 가전제품에 주로 사용될 것으로 예상되고 있습니다. 고체 리튬-이온 배터리는 고체 배터리가 가진 다음과 같은 여러 장점으로 인해 현재 사용되고 있는 리튬-이온 배터리를 대체할 예정입니다.

• 과열 및 화재 위험 최소화
• 높은 에너지 밀도로 인한 무게 또는 부피당 충전 용량 증가
• 배터리 성능 저하 속도 감소
• 다양한 외부 온도에서 작동 가능

그러나 이러한 배터리가 상용화되기 전에 해결해야 하는 한계들이 존재합니다.

첫번째 한계는 제조 공정에 있습니다. 현재의 필름 적층 방식(스퍼터링 및 증착)은 대량 생산에 적합한 비용 효율성을 가지기에는 너무 느립니다. 잠재적인 솔루션은 잉크젯 장치를 통한 필름 적층으로, 해당 장치는 정밀하게 필름 두께를 제어할 수 있습니다.

두번째 한계는 검사 방식입니다. 접촉식 거칠기 게이지를 통한 필름 계측은 적층 표면을 손상시킬 위험이 있습니다. 이에 더해 검정색 전극 소재로 인해 간섭계의 빛이 흡수되기 때문에 계측이 쉽지 않습니다.

Olympus 솔루션

LEXT OLS5000 3D 레이저 스캐닝 현미경은 박막 고체 리튬 이온 배터리의 적층 필름 두께, 전극 및 전해질 레이어 표면 거칠기를 계측할 수 있습니다.

제품 특징

• OLS5000 현미경은 미세한 양의 반사광을 탐상할 수 있기 때문에 전극 소재와 같이 반사광이 거의 발생하지 않는 테스트 대상에서도 데이터를 쉽게 획득할 수 있습니다.
• 비접촉식 계측으로 인해 테스트 대상을 손상시킬 위험이 없습니다.
• 거칠기 계측의 경우, 테스트 대상의 표면을 레이저광으로 스캔하여 평면 거칠기 데이터를 얻을 수 있습니다. 평면 거칠기 데이터는 선형 거칠기 데이터보다 더 정확하고 더 많은 양의 정보를 가지고 있습니다.
• 데이터의 수평 합성 및 넓은 영역의 계측이 가능하여 정확한 합성 데이터를 보장합니다.
• 합성 기능은 기판 소재와 음극의 후면부 사이의 단계 계측을 가능하게 합니다.
• 프로필 라인에 미세 이물질이 있을 경우, 계측 위치 주변을 지정한 후 평균 높이를 해당 위치의 높이로 설정하여 단계를 계측하는 것이 가능합니다.

이미지

양극의 거칠기 계측

3D 형체 데이터, 레이저 이미지, 컬러 이미지가 동시에 표시되어 분석 작업을 보다 폭넓게 진행할 수 있습니다.
(잉크젯 코팅을 통해 리튬 코발트 산화물이 적용된 금속박 더미 샘플)

음극의 필름 두께 계측
(잉크젯 코팅을 통해 실리콘이 적용된 금속박 더미 샘플)

전해질 거칠기 계측
(잉크젯 코팅을 통해 LATP 시스템 유리 세라믹이 적용된 금속박 더미 샘플)