KR101502350B1 - Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder - Google Patents

Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder Download PDF

Info

Publication number
KR101502350B1
KR101502350B1 KR1020130045566A KR20130045566A KR101502350B1 KR 101502350 B1 KR101502350 B1 KR 101502350B1 KR 1020130045566 A KR1020130045566 A KR 1020130045566A KR 20130045566 A KR20130045566 A KR 20130045566A KR 101502350 B1 KR101502350 B1 KR 101502350B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium ion
solid electrolyte
conductive polymer
ion conductive
powder
Prior art date
Application number
KR1020130045566A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140127442A (en
Inventor
최종진
안철우
박동수
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020130045566A priority Critical patent/KR101502350B1/en
Publication of KR20140127442A publication Critical patent/KR20140127442A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101502350B1 publication Critical patent/KR101502350B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0088Composites
    • H01M2300/0091Composites in the form of mixtures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

고체 전해질막 제조 시 이온전도도 저하는 최소화하면서 입자 간의 접착성을 향상시킬 수 있는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 산화물계 고체 전해질 분말 및 리튬 이온 전도성 고분자를 포함하며, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide; PEO) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)인 것을 특징으로 한다.
A solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder capable of improving adhesion between particles while minimizing a decrease in ion conductivity during production of a solid electrolyte membrane and a method for producing the same are disclosed.
The solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder according to the present invention comprises an oxide-based solid electrolyte powder and a lithium ion conductive polymer. The lithium ion conductive polymer is selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG ).

Description

고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING SOLID ELECTROLYTE-LITHIUM ION CONDUCTIVITY POLYMER COMPOSITE POWDER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder,

본 발명은 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고체 전해질막 제조 시 이온전도도 저하는 최소화하면서 입자 간의 접착성을 향상시킬 수 있는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder and, more particularly, to a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder capable of improving adhesion between particles while minimizing a decrease in ion conductivity during production of the solid electrolyte membrane And a manufacturing method thereof.

현재 널리 보급되고 있는 휴대용 전자기기용 리튬이온 이차전지를 기본으로 하여 전지의 용량과 안정성을 크게 향상시킴으로써 환경친화형 자동차용 축전장치로 실용화하기 위한 기술개발이 세계적으로 활발하게 수행되고 있다.BACKGROUND ART [0002] Development of technology for practical use as a battery-powered device for environmentally friendly automobiles has been actively conducted worldwide by greatly improving the capacity and stability of batteries based on currently widely used lithium ion secondary batteries for portable electronic devices.

최근, 리튬 이온 이차전지는 안전성에 대한 관심이 증가하고 있으며, 유기용재에 리튬용매를 녹인 현재의 액체전해질보다 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 고체전해질로 대체하고자 하는 연구가 활발하다.In recent years, interest in safety has been increasing in lithium-ion secondary batteries, and research has been actively conducted to replace them with solid electrolytes capable of greatly improving stability over current liquid electrolytes in which lithium solvents are dissolved in organic solvents.

한편, 소형화 추세를 거듭하고 있는 전자 소자의 구동을 위한 초소형 전원에 대한 필요성도 증가하고 있으며, 이를 위해서도 고체전해질의 전고체(All-Solid-State) 박막전지의 개발이 요구되고 있다.On the other hand, there is a growing need for an ultra-compact power source for driving electronic devices that are becoming smaller and smaller. For this purpose, development of an all-solid-state thin film battery of a solid electrolyte is required.

전고체 이차전지는 양극/고체 전해질층/음극으로 구성되는데, 이 중 고체 전해질층의 고체 전해질은 높은 이온전도도 및 낮은 전자전도도가 요구된다. 이를 만족하는 고체 전해질에는 황화물계, 산화물계 등이 있으며, 이 중 산화물계 고체 전해질에는 LLT(Li3xLa(2/3)-xTiO3(0<x<0.66)), LLZ(Li7La3Zr2O12) 등이 널리 알려져 있다.The solid secondary battery comprises a positive electrode / solid electrolyte layer / negative electrode, wherein the solid electrolyte of the solid electrolyte layer is required to have high ionic conductivity and low electronic conductivity. And a solid electrolyte that satisfies this is such as sulfide, oxide, of which the oxide-based solid electrolyte, LLT (Li 3x La (2/3) -x TiO 3 (0 <x <0.66)), LLZ (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ) and the like are widely known.

LLZ는 높은 이온전도도를 가지지만, 소결 공정에서의 리튬(Li)의 휘발로 인해 공정 조건을 잡기가 어렵고, 난소결성으로 인해 그 제조 공정이 복잡하고 까다로운 단점이 있다. LLT는 LLZ에 비해 이온전도도는 낮은 반면, 상대적으로 제조 공정에서의 상안정성이 우수하여 제조 공정이 용이한 장점이 있다.Although LLZ has a high ionic conductivity, it is difficult to catch process conditions due to the volatilization of lithium (Li) in the sintering process, and the manufacturing process is complicated and complicated due to ovoid formation. LLT has a lower ionic conductivity than LLZ, but has a relatively good phase stability in the manufacturing process, thus facilitating the manufacturing process.

그러나, LLT를 이용한 전고체 이차전지의 고체 전해질막을 상온분사 코팅법으로 제조 시, 그레인 사이즈(grain size)가 1㎛ 이하로 작은 관계로, 벌크 재료에 비해 낮은 이온전도도를 보인다.
However, when a solid electrolyte membrane of an all solid secondary battery using LLT is manufactured by a room temperature spray coating method, the ionic conductivity is lower than that of a bulk material because the grain size is less than 1 탆.

대한민국 공개특허공보 제2012-0132533호(2012.12.05. 공개)에는 전해질로서 황화물계 고체 전해질을 사용하여 우수한 출력 특성을 갖는 전고체 리튬 이차 전지가 개시되어 있다.
Korean Unexamined Patent Publication No. 2012-0132533 (Dec. 12, 2012) discloses a full solid lithium secondary battery having excellent output characteristics by using a sulfide-based solid electrolyte as an electrolyte.

본 발명의 목적은 고체 전해질막 제조 시 이온전도도 저하는 최소화하면서 입자 간의 접착성을 향상시킬 수 있는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 및 그에 적합한 제조 방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder capable of improving the inter-particle adhesion while minimizing a decrease in ionic conductivity during the production of a solid electrolyte membrane, and a process for producing the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 산화물계 고체 전해질 분말 및 리튬 이온 전도성 고분자를 포함하며, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide; PEO) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)인 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder according to the present invention comprises an oxide-based solid electrolyte powder and a lithium ion conductive polymer, wherein the lithium ion conductive polymer is at least one selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO) And is a polyethylene glycol (PEG).

이때, 상기 산화물계 고체 전해질 분말은 Li3xLa(2/3)-xTiO3(0<x<0.66)(LLT)인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the oxide-based solid electrolyte powder is Li 3 x La (2/3) -x TiO 3 (0 <x <0.66) (LLT).

또한, 상기 리튬 이온 전도성 고분자의 함량은 상기 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 전체 중량의 1~20중량%인 것이 바람직하다.The content of the lithium ion conductive polymer is preferably 1 to 20% by weight based on the total weight of the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder.

또한, 상기 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 1×10-3 S/cm 내지 1×10-6 S/cm의 이온전도도를 가지는 것을 특징으로 한다.Also, the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder has an ion conductivity of 1 x 10 -3 S / cm to 1 x 10 -6 S / cm.

또한, 상기 LLT는 0.5~200㎛의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하다.The LLT preferably has a particle size of 0.5 to 200 mu m.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 제조 방법은 (a) 산화물계 고체 전해질 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합 용액을 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide; PEO) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder, comprising: (a) preparing a mixed solution by mixing an oxide-based solid electrolyte powder, a lithium ion conductive polymer, and a solvent; And (b) drying the mixed solution, wherein the lithium ion conductive polymer is polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG).

이때, 상기 산화물계 고체 전해질 분말은 LLT인 것이 바람직하다.At this time, the oxide-based solid electrolyte powder is preferably LLT.

또한, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 고형분 전체 중량에 대하여 1~20중량%의 함량으로 상기 용매에 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, the lithium ion conductive polymer is preferably added to the solvent in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the solid content.

또한, 상기 (b) 단계의 건조는 60~100℃에서 실시되는 것이 바람직하다.The drying of step (b) is preferably carried out at 60 to 100 ° C.

또한, 상기 (a) 단계의 혼합은 전단 믹서(shear mixer)를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
Also, the mixing of step (a) is preferably performed using a shear mixer.

본 발명은 산화물계 고체 전해질 분말과 리튬 이온 전도성 고분자가 복합화된 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말을 제공한다. 이 복합 분말은 이온전도도를 부여하면서 동시에 접착제로서의 기능을 가진 리튬 이온 전도성 고분자가 첨가됨으로써, 고체 전해질막 제조 시 이온전도도의 저하를 최소화하면서 분말의 접착성을 향상시킬 수 있다.
The present invention provides a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder in which an oxide-based solid electrolyte powder and a lithium ion conductive polymer are combined. By adding a lithium ion conductive polymer having a function as an adhesive at the same time as imparting ionic conductivity to the composite powder, the adhesion of the powder can be improved while minimizing deterioration of ionic conductivity during the production of the solid electrolyte membrane.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 LLT-PEO 복합 분말의 미세조직을 나타낸 주사전자현미경(Scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 LLT-PEG 복합 분말의 미세조직을 나타낸 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 LLT 분말의 미세조직을 나타낸 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따른 LLT 분말의 미세조직을 나타낸 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2~4 및 비교예 2에 따른 분말의 이온전도도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 5~7 및 비교예 3~4에 따른 필름의 미세조직을 나타낸 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5~7 및 비교예 3에 따른 필름의 이온전도도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 7의 A 부분을 확대한 그래프이다.
1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of the LLT-PEO composite powder according to Example 1 of the present invention.
2 is a SEM photograph showing the microstructure of the LLT-PEG composite powder according to Example 2 of the present invention.
3 is a SEM photograph showing the microstructure of the LLT powder according to Comparative Example 1 of the present invention.
4 is a SEM photograph showing the microstructure of the LLT powder according to Comparative Example 2 of the present invention.
5 is a graph showing ionic conductivity measurement results of powders according to Examples 2 to 4 and Comparative Example 2 of the present invention.
6 is an SEM photograph showing the microstructure of the films according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 3 to 4 of the present invention.
7 is a graph showing ionic conductivity measurement results of films according to Examples 5 to 7 and Comparative Example 3 of the present invention.
8 is an enlarged graph of part A of Fig.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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. However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하, 본 발명에 따른 고체 전해질막 제조 시 접착성을 향상시킬 수 있는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 및 그 제조 방법에 관하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powders capable of improving the adhesiveness in the production of the solid electrolyte membrane according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 산화물계 고체 전해질 분말과 리튬 이온 전도성 고분자가 복합화된 분말이다.
The solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder according to the present invention is a powder in which an oxide-based solid electrolyte powder and a lithium ion conductive polymer are combined.

이때, 산화물계 고체 전해질 분말은 Li3xLa2/(3-x)TiO3(0<x<0.66)(이하, LLT라 칭함)인 것이 바람직하다.At this time, the oxide-based solid electrolyte powder is preferably Li 3x La 2 / (3x) TiO 3 (0 <x <0.66) ( hereinafter, referred to as LLT).

LLT는 가장 널리 알려진 리튬 이온 전도성 산화물 고체 전해질로서, 약 10-5S/cm 이상의 높은 이온전도도와 페로브스카이트(Perovskite) 구조로 1.8V 이상의 전압에서 안정성을 가지는 물질이다.LLT is the most widely known lithium ion conductive oxide solid electrolyte, having a high ionic conductivity of about 10 -5 S / cm or higher and a perovskite structure and stability at a voltage of 1.8 V or higher.

이와 같은 LLT를 고체 전해질로 이용할 경우, 고이온전도도를 보이는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말을 제조할 수 있다.When such LLT is used as a solid electrolyte, solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder having high ion conductivity can be produced.

전고체 이차전지에서 전해질로 사용되는 LLT는 음극층과 양극층 사이에서 리튬(Li) 이온의 이동 경로를 제공하며, 이를 만족시키기 위하여, 0.5~200㎛의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이때, LLT 입자의 크기가 0.5㎛ 미만일 경우, 양극층과 음극층 사이에서 충분한 리튬 이온의 이동 경로를 제공하기가 어려울 수 있다. 반면에, LLT 입자의 크기가 200㎛를 초과하는 경우, 고체 전해질막의 박막화가 어려울 수 있다.LLT, which is used as an electrolyte in a solid secondary battery, provides a path for lithium (Li) ions between a cathode layer and a cathode layer, and preferably has a particle size of 0.5 to 200 탆 in order to satisfy this requirement. At this time, when the size of the LLT particles is less than 0.5 mu m, it may be difficult to provide sufficient migration paths of lithium ions between the anode layer and the cathode layer. On the other hand, when the size of the LLT particles exceeds 200 mu m, it may be difficult to make the solid electrolyte membrane thinner.

이온전도도는 LLT 입자의 크기에 비례하므로, 보다 입자 크기가 큰 LLT를 이용하는 것이 이온전도도 향상 측면에서 보다 바람직하다.
Since the ionic conductivity is proportional to the size of the LLT particles, it is more preferable to use the LLT having a larger particle size in terms of improving the ion conductivity.

상기 리튬 이온 전도성 고분자는 분말에서 LLT 입자 사이의 리튬 이온 이동 통로 역할을 한다. 또한, 리튬 이온 전도성 고분자는 접착제로서의 기능을 가질 수 있어 LLT에 접착 기능을 부여하는 데 기여한다.The lithium ion conductive polymer serves as a lithium ion transfer path between the LLT particles in the powder. In addition, the lithium ion conductive polymer can have a function as an adhesive, contributing to imparting an adhesive function to LLT.

이를 위해, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG) 또는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide; PEO)를 사용하는 것이 바람직하다.For this purpose, the lithium ion conductive polymer is preferably polyethylene glycol (PEG) or polyethylene oxide (PEO).

폴리에틸렌글리콜(PEG)와 폴리에틸렌옥사이드(PEO)는 리튬 이온이 제공될 때 리튬 이온 전도도를 가지는 고분자 물질로 알려져 있다. 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 약 20,000 이하의 분자량을 가지며, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)은 약 20,000 이상의 분자량을 가지는 것으로 알려져 있다.Polyethylene glycol (PEG) and polyethylene oxide (PEO) are known as polymeric materials with lithium ion conductivity when lithium ions are provided. Polyethylene glycol (PEG) has a molecular weight of about 20,000 or less, and polyethylene oxide (PEO) has a molecular weight of about 20,000 or more.

그러나, 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 분자량이 800 이하일 경우 상온에서 액체로 존재하여 안정성이 떨어지는 문제가 발생하며, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)의 분자량이 8,000,000 이상일 경우 복합 분말 제조시 큰 입자로 뭉치며 코팅시에 튕겨져 나가 목표로 하는 필름을 만들기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
However, when polyethylene glycol (PEG) has a molecular weight of 800 or less, it is present as a liquid at room temperature, resulting in poor stability. When polyethylene oxide (PEO) has a molecular weight of 8,000,000 or more, It is difficult to produce a target film by bouncing.

전술한 리튬 이온 전도성 고분자는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 전체 중량에 대하여, 1~20중량%의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5중량% 이하의 함량으로 첨가될 수 있다.The lithium ion conductive polymer may be added in an amount of 1 to 20% by weight, more preferably 5% by weight or less, based on the total weight of the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder .

이때, 리튬 이온 전도성 고분자의 ?량이 1중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 반면에, 리튬 이온 전도성 고분자의 함량이 20중량%를 초과할 경우, 더 이상의 접착력 향상 없이 복합 분말의 이온전도도가 크게 저하될 수 있다.
At this time, if the amount of the lithium ion conductive polymer is less than 1% by weight, the effect of the addition may be insufficient. On the other hand, when the content of the lithium ion conductive polymer is more than 20% by weight, the ionic conductivity of the composite powder may be significantly lowered without further improving the adhesion.

본 발명에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 LLT와, PEO 또는 PEG와 같은 리튬 이온 전도성 고분자가 복합화된 LLT계 산화물 고분자 복합 분말로서, 상온에서 코팅하여 필름을 제조할 경우 최소 1×10-7S/cm 이상, 바람직하게는 1×10-5S/cm 내지 1×10-3S/cm의 이온전도도를 가질 수 있다.The solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder according to the present invention is an LLT-based oxide polymer composite powder in which lithium ion conductive polymers such as LLT and PEO or PEG are combined. When the film is coated at room temperature, It may have an ionic conductivity of -7 S / cm or more, preferably 1 10-5 S / cm to 1 10-3 S / cm.

본 발명에 따른 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말은 전고체 이차전지의 고체 전해질막 제조 등에 이용될 수 있으며, 리튬 이온 전도성 고분자의 첨가로 인해 이온전도도의 저하는 최소화하면서 LLT와 같은 산화물계 고체 전해질 분말의 접착성을 향상시킬 수 있다.
The solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder according to the present invention can be used for the production of solid electrolyte membranes of all solid secondary batteries and the like. The addition of lithium ion conductive polymer minimizes deterioration of ionic conductivity, The adhesion of the electrolyte powder can be improved.

본 발명의 실시예에 따른 고체 전해질-고분자 복합 분말 제조 방법은, (a) 산화물계 고체 전해질 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합 용액을 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide; PEO) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)인 것을 특징으로 한다.
The method for preparing a solid electrolyte-polymer composite powder according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) preparing a mixed solution by mixing an oxide-based solid electrolyte powder, a lithium ion conductive polymer, and a solvent; And (b) drying the mixed solution, wherein the lithium ion conductive polymer is polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG).

상기 혼합 용액 제조 단계에서는 LLT(Li3xLa2/(3-x)TiO3 (0<x<0.66))와 같은 산화물계 고체 전해질 분말, 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 또는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 중 선택된 하나의 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조한다.The mixed solution prepared in the step LLT (Li 3x La 2 / ( 3x) TiO 3 (0 <x <0.66)) with a selected one of the oxide-based solid electrolyte powder, polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG) Of the lithium ion conductive polymer and the solvent are mixed to prepare a mixed solution.

먼저, LLT 분말과, PEO 또는 PEG 중 하나의 리튬 이온 전도성 고분자를 1차 정제수나 에탄올 등의 용매에 장입한 후 혼합한다. LLT 분말은 전술한 바대로 0.5~200㎛의 입자 크기를 가질 수 있다.First, LLT powder and lithium ion conductive polymer, either PEO or PEG, are charged into a solvent such as primary purified water or ethanol and mixed. The LLT powder may have a particle size of 0.5 to 200 mu m as described above.

산화물계 고제 전해질 분말에 이온전도도와 접착성을 부여하기 위하여 첨가되는 리튬 이온 전도성 고분자는 고형분 전체 중량에 대하여 1~20중량%의 함량으로 용매에 장입되는 것이 바람직하다.The lithium ion conductive polymer added for imparting ionic conductivity and adhesion to the oxide based antistatic electrolyte powder is preferably charged into the solvent in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the solid content.

이때, 리튬 이온 전도성 고분자가 1중량% 미만으로 장입될 경우, 산화물계 고체 전해질 분말의 접착성 향상 효과가 불충분할 수 있다. 반면에, 리튬 이온 전도성 고분자가가 20%를 초과하여 장입될 경우, 복합 분말의 이온전도도가 크게 저하될 수 있다.At this time, when the lithium ion conductive polymer is charged at less than 1% by weight, the effect of improving the adhesiveness of the oxide-based solid electrolyte powder may be insufficient. On the other hand, when the lithium ion conductive polymer is charged in an amount exceeding 20%, the ionic conductivity of the composite powder may be significantly lowered.

상기 용매는 1차 정제수(D.I. water) 또는 에탄올(ethanol) 등의 유기용매가 사용될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent may be an organic solvent such as primary water (D.I. water) or ethanol, but is not limited thereto.

특히, 본 발명의 혼합 용액 제조 시에는 분말의 산화물계 고체 전해질 분말의 입자 크기가 변화되는 것을 방지하기 위하여 전단 믹서(shear mixer)를 사용하여 산화물계 고체 전해질 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매의 혼합을 실시하는 것이 바람직하다.Particularly, in the preparation of the mixed solution of the present invention, in order to prevent the particle size of the oxide-based solid electrolyte powder of the powder from being changed, a mixture of an oxide-based solid electrolyte powder, a lithium ion conductive polymer and a solvent .

또한, 혼합 용액 제조 시, 산화물계 고체 전해질 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매가 포함된 혼합 용액을 10분~1시간 정도 충분히 교반하여 혼합하는 것이 바람직하다. 교반 시간이 10분 미만일 경우, 혼합이 불충분할 수 있다. 반면에, 교반 시간이 1시간을 초과하는 경우, 더 이상의 효과 없이 제조 시간만 길어질 수 있다.In the preparation of the mixed solution, it is preferable that the mixed solution containing the oxide-based solid electrolyte powder, the lithium ion conductive polymer and the solvent is sufficiently stirred for 10 minutes to 1 hour. If the stirring time is less than 10 minutes, mixing may be insufficient. On the other hand, if the stirring time exceeds 1 hour, the production time can be prolonged without any further effect.

본 발명의 혼합 용액 제조 단계에서 사용되는 LLT 분말은 직접 제조된 것이거나, 혹은 구매된 시중 판매 상품일 수 있다.The LLT powder used in the mixed solution preparation step of the present invention may be a directly manufactured product or a purchased commercial product.

상기 LLT 분말로 직접 제조된 것이 사용될 경우, LLT 분말은 원하는 입자 크기에 따라 합성 방법을 달리하여 제조될 수 있다.When the LLT powder directly used is produced, the LLT powder can be prepared by different synthesis methods depending on the desired particle size.

일례로, LLT 분말은 Li2CO3, La2O3 및 TiO2의 혼합 분말을 형성한 후 순차적으로 1차 밀링(milling), 1차 건조, 하소(calcination), 2차 밀링, 2차 건조 및 체질을 거쳐 합성될 수 있다.For example, the LLT powder may be prepared by forming a mixed powder of Li 2 CO 3 , La 2 O 3 and TiO 2 , and then sequentially performing a first milling, a first drying, a calcination, a second milling, And can be synthesized via sieving.

이때, 1차 밀링은 6~30시간 정도 실시될 수 있고, 2차 밀링은 6~50시간 정도 실시될 수 있다. 일례로, 1차 및 2차 밀링 각각은 볼밀링기를 이용하여 50~500rpm 정도의 속도로 회전시키면서 혼합 분말을 목표하는 입자의 크기를 고려하여 일정 시간 동안 기계적으로 분쇄하고 균일하게 혼합할 수 있다.At this time, the primary milling can be performed for about 6 to 30 hours, and the secondary milling can be performed for about 6 to 50 hours. For example, each of the primary and secondary milling can be mechanically pulverized and uniformly mixed for a predetermined period of time while considering the size of the target particles, while rotating the ball mill at a speed of about 50 to 500 rpm using a ball mill.

밀링은 공구강(tool steel), 스테인레스강(stainless steel), 초경합금(cemented carbide), 질화규소(silicon nitride), 알루미나(alumina) 및 지르코니아(zirconia) 등에서 선택되는 재질의 밀링 용기(jar)와 이들 중에서 선택되는 재질의 볼을 사용하여 실시할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 볼은 직경이 1~30mm인 것을 사용할 수 있는데, 모두 같은 크기를 갖는 것을 사용하거나 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다.Milling tool steel (tool steel), stainless steel (stainless steel), hard metal (cemented carbide), silicon nitride (silicon nitride), alumina (alumina) and zirconia milling container (jar) of a material selected from (zirconia) and select from these , And it is not particularly limited to this. A ball having a diameter of 1 to 30 mm may be used, and all balls having the same size or balls having two or more sizes may be used together.

한편, 2차 밀링은 고압가스를 150~700L/min 유량으로 분사하는 제트 밀(Jet mill)을 사용하여 실시될 수도 있다.Meanwhile, the secondary milling may be carried out using a jet mill which injects a high-pressure gas at a flow rate of 150 to 700 L / min.

또한, 하소는 1100~1300℃의 온도에서 1~20시간 동안 실시될 수 있다. 하소 온도가 1100℃ 미만일 경우, LLT 분말의 상합성이 완전히 이루어지기 어려울 수 있다. 반면에, 하소 온도가 1300℃를 초과할 경우, LLT 분말의 응집현상이 심하게 발생할 수 있고, 리튬(Li)의 휘발로 인한 이차상이 발생할 수 있다. 또한, 하소 시간이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 상기 하소 온도와 동일한 문제가 발생할 수 있다.
The calcination can be carried out at a temperature of 1100 to 1300 ° C for 1 to 20 hours. If the calcination temperature is less than 1100 ° C, the phase synthesis of the LLT powder may be difficult to be completely completed. On the other hand, when the calcination temperature is higher than 1300 ° C, the coagulation phenomenon of the LLT powder may occur severely and a secondary phase may occur due to the volatilization of lithium (Li). When the calcination time is out of the above range, the same problem as the calcination temperature may occur.

다음으로, 상기 혼합 용액 건조 단계에서는 산화물계 고체 전해질 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매가 혼합된 혼합 용액을 건조하여 고체 전해질- 리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말의 합성을 완료한다.Next, in the mixed solution drying step, the mixed solution containing the oxide-based solid electrolyte powder, the lithium ion conductive polymer, and the solvent is dried to complete the synthesis of the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder.

이때, 혼합 용액의 건조는 60~100℃에서 1~30시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 건조 온도가 60℃ 미만이거나 건조 시간이 1시간 미만일 경우, 건조가 불충분할 수 있다. 반면에, 건조 온도가 100℃를 초과하거나 건조 시간이 30시간을 초과하는 경우, 지나친 가열로 인해 제조 비용 상승을 초래할 수 있다.At this time, the drying of the mixed solution is preferably performed at 60 to 100 ° C for 1 to 30 hours. If the drying temperature is less than 60 占 폚 or the drying time is less than 1 hour, drying may be insufficient. On the other hand, if the drying temperature exceeds 100 DEG C or the drying time exceeds 30 hours, excessive heating may lead to an increase in manufacturing cost.

건조에 의해, 용매가 휘발되어 최종 산화물계 고체 전해질 분말과 리튬 이온 전도성 고분자가 복합화된 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말을 수득할 수 있다.
By drying, the solvent is volatilized to obtain a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder in which the final oxide-based solid electrolyte powder and lithium ion conductive polymer are combined.

실시예Example

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

1. 고체 전해질- 리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 제조1. Preparation of Solid Electrolyte - Lithium Ion Conducting Polymer Composite Powder

실시예1. LLT + 5중량% PEO 복합 분말 제조Example 1. Preparation of LLT + 5 wt% PEO composite powder

평균 분자량 600,000인 5중량%의 PEO 1.5g과 입자크기 140㎛인 LLT분말 95중량% 28.5g을 200㎖의 에탄올에 장입한 후 전단 믹서(shear mixer)로 30분간 교반하여 혼합 용액을 제조하였다. 그런 다음, 혼합 용액을 80℃에서 18시간 동안 건조하여 최종 LLT-PEO 복합 분말을 수득하였다.
1.5 g of 5 wt% PEO having an average molecular weight of 600,000 and 28.5 g of 95 wt% LLT powder having a particle size of 140 mu m were charged into 200 mL of ethanol and stirred with a shear mixer for 30 minutes to prepare a mixed solution. Then, the mixed solution was dried at 80 DEG C for 18 hours to obtain a final LLT-PEO composite powder.

실시예2. LLT + 1 중량% PEG 복합 분말 제조Example 2. Preparation of LLT + 1 wt% PEG composite powder

입자크기 140㎛인 LLT분말에 평균 분자량 1,000인 PEG를 1중량% 첨가하여 증류수에 장입한 후 교반기로 30분간 교반하여 혼합 용액을 제조 하였다. 혼합 용액을 80℃에서 18시간 동안 건조하여 최종 LLT-PEG 복합 분말을 수득하였다.
1% by weight of PEG having an average molecular weight of 1,000 was added to LLT powder having a particle size of 140 탆 and charged into distilled water, followed by stirring with a stirrer for 30 minutes to prepare a mixed solution. The mixed solution was dried at 80 DEG C for 18 hours to obtain a final LLT-PEG composite powder.

실시예3. LLT + 2 중량% PEG 복합 분말 제조Example 3. Preparation of LLT + 2 wt% PEG composite powder

PEG를 2중량% 첨가한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 2와 동일하다.
The remainder was the same as Example 2 except that PEG was added in an amount of 2% by weight.

실시예4. LLT + 3 중량% PEG 복합 분말 제조Example 4. Preparation of LLT + 3 wt% PEG composite powder

PEG를 3중량% 첨가한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 2와 동일하다.
The remainder was the same as in Example 2, except that PEG was added in an amount of 3% by weight.

2. LLT 분말 제조 - <비교예>2. Preparation of LLT Powder - <Comparative Example>

비교예 1. LLT 분말Comparative Example 1. LLT powder

통상적인 고상합성법을 사용하여 제조하였다. Li2CO3 21.27g, La2O3 147.37g 및 TiO2 131.37g을 혼합하고, 24시간 밀링 후 8시간 건조한 다음 1100℃에서 2시간 하소하여 LLT 하소 분말을 제조하였다. 제조된 LLT 하소 분말을 48시간 재밀링 한 후 8시간 건조한 다음 체질하여 최종 입자크기 1.8㎛인 LLT 분말을 제조하였다.
Was prepared using a conventional solid phase synthesis method. 21.27 g of Li 2 CO 3, 147.37 g of La 2 O 3 and 131.37 g of TiO 2 were mixed and dried for 24 hours and then for 8 hours, followed by calcination at 1100 ° C. for 2 hours to prepare an LLT calcined powder. The prepared LLT calcined powder was re-milled for 48 hours and then dried for 8 hours and then sieved to prepare LLT powder having a final particle size of 1.8 μm.

비교예2. LLT 분말Comparative Example 2 LLT powder

LLT 하소 분말을 24시간 재밀링하여 입자크기 140㎛의 LLT 분말을 제조한 것을 제외하고는, 나머지는 실시예1과 동일하다.
Except that the LLT calcined powder was re-milled for 24 hours to prepare an LLT powder having a particle size of 140 mu m.

전술한 실시예 1~2 및 비교예 1~2에 따른 각 분말의 미세조직을 SEM으로 촬영하여, 도 1~4에 각각 나타내었다.The microstructure of each powder according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 was photographed by SEM and shown in Figs. 1 to 4, respectively.

도 1 내지 도 4를 참조하면, LLT에 PEO나 PEG가 복합화된 실시예 1~2의 경우, LLT 분말 단독으로 이루어진 비교예 1~2에 비해 입자 크기가 큰 것을 볼 수 있다.
Referring to FIGS. 1 to 4, it can be seen that the particle sizes of Examples 1 and 2 in which PEO or PEG is complexed with LLT are larger than those of Comparative Examples 1 and 2 comprising LLT powder alone.

3. 물성 평가3. Property evaluation

실시예 2에 따른 LLT-PEO 복합 분말, 실시예 3~4에 따른 LLT-PEG 복합 분말, 비교예 2의 LLT 분말의 교류 임피던스를 측정하여 이온전도도를 측정하고, 그 결과를 표 1 및 도 5에 나타내었다.The AC impedance of the LLT-PEO composite powder according to Example 2, the LLT-PEG composite powder according to Examples 3 to 4 and the LLT powder according to Comparative Example 2 was measured to measure the ion conductivity. The results are shown in Tables 1 and 5 Respectively.

[표 1] [Table 1]

Figure 112013036153815-pat00001
Figure 112013036153815-pat00001

표 1 및 도 5를 참조하면, 실시예 2~4와 비교예 2를 비교한 결과, LLT에 1중량%의 PEG가 첨가된 실시예 2의 경우, 총 전도도가 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
Referring to Table 1 and FIG. 5, the results of Examples 2 to 4 and Comparative Example 2 were compared, and it was confirmed that the total conductivity was the best in Example 2 in which 1 wt% of PEG was added to LLT.

4. 고체 전해질- 리튬 이온 전도성 고분자 복합 필름 제조4. Manufacture of Solid Electrolyte - Lithium Ion Conducting Polymer Composite Film

실시예5. LLT + 5중량% PEO 복합 필름 제조Example 5. Production of LLT + 5 wt% PEO composite film

두께 0.5mm으로 이루어진 스테인리스 스틸 (STS304) 기판 상에, 입자크기 1.8㎛인 LLT분말과 5중량%의 PEO로 이루어진 복합 분말을 25℃에서 에어로졸 코팅 방법으로 코팅하여 100㎛ 두께의 고체 전해질 필름을 제조하였다. 이때, PEO는 분자량 600,000인 것을 이용하였다.
A composite powder comprising LLT powder having a particle size of 1.8 탆 and PEO having a particle size of 5 탆 was coated on a stainless steel (STS304) substrate having a thickness of 0.5 mm at 25 캜 by an aerosol coating method to prepare a 100 탆 thick solid electrolyte film Respectively. At this time, PEO having a molecular weight of 600,000 was used.

실시예6. LLT + 5중량% PEO 복합 필름 제조Example 6. Production of LLT + 5 wt% PEO composite film

기판이 100℃로 가열된 상태에서 에어로졸 코팅을 수행한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 5와 동일하게 수행하였다.
The remainder was performed in the same manner as in Example 5, except that the aerosol coating was performed while the substrate was heated to 100 캜.

실시예7. LLT + 5중량% PEO 복합 필름 제조Example 7. Production of LLT + 5 wt% PEO composite film

입자크기 140㎛인 LLT분말을 이용하고, 기판이 100℃로 가열된 상태에서 에어로졸 코팅을 수행한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 5와 동일하게 수행하였다.
The rest was performed in the same manner as in Example 5, except that the LLT powder having a particle size of 140 탆 was used and the aerosol coating was carried out while the substrate was heated to 100 캜.

5. 고체 전해질 필름 제조 -<비교예>5. Preparation of solid electrolyte film - < Comparative Example >

비교예3. LLT 필름 제조Comparative Example 3 LLT film manufacturing

두께 0.5mm으로 이루어진 스테인리스 스틸(STS304) 기판 상에, 입자크기 1.8㎛인 LLT분말을 에어로졸 코팅 방법으로 코팅하여 10㎛ 두께의 고체 전해질막을 제조하였다.
A LLT powder having a particle size of 1.8 탆 was coated on a stainless steel (STS304) substrate having a thickness of 0.5 mm by an aerosol coating method to prepare a 10 탆 thick solid electrolyte membrane.

비교예4. LLT 필름 제조Comparative Example 4 LLT film manufacturing

입자크기 140㎛인 LLT분말을 이용한 것을 제외하고는, 나머지는 비교예3과 동일하게 수행하였다.
Except that the LLT powder having a particle size of 140 mu m was used.

전술한 실시예 5~7 및 비교예 3~4에 따른 각 필름의 미세조직을 SEM으로 촬영하여, 도 6에 (a)~(e)로 각각 나타내었다.Microstructures of the respective films according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 3 to 4 were photographed by SEM and are shown in Figs. 6 (a) to 6 (e), respectively.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 5~7 모두 코팅막이 잘 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 특히, 실시예 6, 7을 비교한 결과, LLT의 입자가 큰 실시예 7의 경우, 코팅막의 입자 사이를 PEO가 둘러싸면서 코팅막의 입자 크기가 크게 증가한 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that coating films are well formed in all of Examples 5 to 7 according to the present invention. Particularly, as a result of comparing Examples 6 and 7, it can be seen that the particle size of the coating film was greatly increased while PEO surrounded the particles of the coating film in Example 7 where the LLT particles were large.

반면에, LLT 분말이 단독으로 코팅되어 있는 비교예 3, 4의 경우, 모두 입자 크기가 작고, 특히 비교예 3에 비해 LLT 분말의 크기가 큰 비교예 4의 경우, 코팅막이 부분적으로만 형성되었다.
On the other hand, in the case of Comparative Examples 3 and 4 in which the LLT powder was coated alone, all of the coatings were only partially formed in Comparative Example 4 in which the particle size was small and the LLT powder was large in comparison with Comparative Example 3 .

6. 물성 평가6. Property evaluation

실시예 5~7 및 비교예 3~4에 따른 각 필름의 교류 임피던스를 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내고, 도 7의 A 부분을 확대하여 도 8에 나타내었다.The alternating current impedances of the respective films according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 3 to 4 were measured. The results are shown in Fig. 7, and the portion A in Fig. 7 is enlarged and shown in Fig.

도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예 5~7 및 비교예 3~4에 따른 필름의 교류 임피던스 측정 결과, 상대적으로 입자가 큰 LLT 분말을 이용한 실시예 7의 경우, 8.06×10-5S/cm으로 이온전도도가 가장 우수하였다.7 and 8, the results of AC impedance measurement of the films according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 3 and 4 show that in Example 7 using relatively large particles of LLT powder, 8.06 × 10 -5 S / cm and ion conductivity was the best.

한편, 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 비교예 4의 경우는 막이 균일하게 형성되어 있지 않아 전도도 측정이 불가하였다.On the other hand, in the case of Comparative Example 4 in which a coating film was partially formed, the film was not uniformly formed and conductivity measurement was impossible.

상술한 바에 의해, LLT 분말에 PEO나 PEG와 같은 리튬 이온 전도성 고분자가 복합화된 복합 분말을 사용하고, 나아가 입자 크기가 큰 LLT 분말을 리튬 이온 전도성 고분자와 복합화하면, 치밀한 코팅막을 형성하고, 제조되는 필름 내 입자의 크기를 증대시킬 수 있어 고체 전해질 필름의 이온전도도 향상 측면에서 유리함을 알 수 있다.
As described above, by using the composite powder in which the lithium ion conductive polymer such as PEO or PEG is mixed with the LLT powder and by further combining the LLT powder having a large particle size with the lithium ion conductive polymer, a dense coating film is formed, The size of particles in the film can be increased, which is advantageous in terms of improving the ionic conductivity of the solid electrolyte film.

이상에서는 본 발명의 실시 예들을 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 상온분사 코팅용 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말을 제조하는 방법으로서,
(a) 산화물계 고체 전해질 분말로서 0.5~200㎛의 입자 크기를 갖는 Li3xLa(2/3)-xTiO3(0<x<0.66) 분말, 리튬 이온 전도성 고분자 및 용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 혼합 용액을 건조하는 단계;를 포함하며,
상기 리튬 이온 전도성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol)이고,
상기 리튬 이온 전도성 고분자는 Li3xLa(2/3)-xTiO3(0<x<0.66) 분말 및 리튬 이온 전도성 고분자 전체 중량에 대하여 1~5중량%로 포함되며,
상기 (a) 단계의 혼합은 전단 믹서(shear mixer)를 사용하여 10분 내지 1시간동안 수행되어, 제조되는 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말 내 고체 전해질의 입자 크기가 0.5~200㎛로 유지되는 것을 특징으로 하는 상온분사 코팅용 고체 전해질-리튬 이온 전도성 고분자 복합 분말의 제조 방법.
A method for producing a solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder for room temperature spray coating,
(a) a powder of Li 3 x La (2/3) -x TiO 3 (0 <x <0.66) having a particle size of 0.5 to 200 μm as a powder of an oxide solid electrolyte, a lithium ion conductive polymer and a solvent, Lt; / RTI &gt; And
(b) drying the mixed solution,
The lithium ion conductive polymer may be polyethylene oxide or polyethylene glycol,
The lithium-ion conductive polymer is contained in 1 to 5% by weight based on the total amount of Li 3x La (2/3) -x TiO 3 (0 <x <0.66) powder and a lithium ion conductive polymer,
The mixing of the step (a) is performed using a shear mixer for 10 minutes to 1 hour, and the solid electrolyte in the solid electrolyte-lithium ion conductive polymer composite powder to be produced is maintained at a particle size of 0.5 to 200 μm Lithium ion conductive polymer composite powder for normal temperature spray coating.
KR1020130045566A 2013-04-24 2013-04-24 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder KR101502350B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130045566A KR101502350B1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130045566A KR101502350B1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140127442A KR20140127442A (en) 2014-11-04
KR101502350B1 true KR101502350B1 (en) 2015-03-16

Family

ID=52451674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130045566A KR101502350B1 (en) 2013-04-24 2013-04-24 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101502350B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102463414B1 (en) 2016-12-16 2022-11-03 현대자동차주식회사 Solid electrolyte membrane with controlled pore, and method for manufacturing the electrolyte membrane
KR102587062B1 (en) 2017-12-18 2023-10-11 삼성전자주식회사 Negative electrode for metal battery, metal battery comprising the same, and method of preparing the negative electrode for metal battery
KR20230091520A (en) * 2021-12-16 2023-06-23 주식회사 엘지에너지솔루션 Polymer solid electrolyte and all-solid state battery cpmprising the same
CN115799621B (en) * 2022-09-09 2024-01-16 南开大学 Composite halide solid electrolyte membrane and solid battery prepared from same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007066703A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Ohara Inc Lithium ion secondary battery and solid electrolyte
JP2007220377A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Ohara Inc Solid electrolyte and manufacturing method of solid electrolyte

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007066703A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Ohara Inc Lithium ion secondary battery and solid electrolyte
JP2007220377A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Ohara Inc Solid electrolyte and manufacturing method of solid electrolyte

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140127442A (en) 2014-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6783330B2 (en) Solid electrolyte composition
CN106030721B (en) Solid electrolyte composition, battery electrode sheet and solid state secondary battery and their manufacture method using it
Park et al. Electrochemical stability and conductivity enhancement of composite polymer electrolytes
Bigoni et al. Sodium alginate: a water-processable binder in high-voltage cathode formulations
Pandey et al. Magnesium ion-conducting gel polymer electrolytes dispersed with nanosized magnesium oxide
CN104471762B (en) Lithium ion secondary battery negative pole slurry, electrode for lithium ion secondary battery and its manufacture method and lithium rechargeable battery
Wu et al. PVdF-HFP/metal oxide nanocomposites: the matrices for high-conducting, low-leakage porous polymer electrolytes
JP2019117788A (en) Sulfide boundary solid electrolyte for all solid state battery to which nitrogen is added
CN108604705A (en) It is formed containing lithium, phosphorus, sulphur, the electrolyte of iodine and catholyte, is used for the dielectric film of electrochemical appliance, and prepare the method for annealing of these electrolyte and catholyte
Kurc Gel electrolytes based on poly (acrylonitrile)/sulpholane with hybrid TiO2/SiO2 filler for advanced lithium polymer batteries
KR101502350B1 (en) Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite powder
KR101556701B1 (en) Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite film
CN107394255A (en) Composite electrolyte membrane and preparation method thereof and the solid lithium battery containing the film
Park et al. Influence of crystallinity on ion conductivity of PEO-based solid electrolytes for lithium batteries
JP2009540518A (en) Method for modifying interfacial resistance of metallic lithium electrode
JP2018528567A (en) Solid polymer electrolyte
CN108075185A (en) Solid electrolyte and preparation method thereof
Ardel et al. Rechargeable lithium/hybrid-electrolyte/pyrite battery
KR20160061167A (en) Electrod coated with inorganic layer, manufacturing method thereof and rechargeable battery therewith
Froboese et al. Enhancing the lithium ion conductivity of an all solid-state electrolyte via dry and solvent-free scalable series production processes
CN109216781A (en) Fluoride shuttle secondary cell
JPWO2017026095A1 (en) Non-aqueous secondary battery functional layer composition, non-aqueous secondary battery functional layer, and non-aqueous secondary battery
KR101506221B1 (en) Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite film
CN109980271A (en) Fluoride ion conductor and fluoride ion secondary cell
CN109216780A (en) Fluoride shuttle secondary cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee