KR101671219B1 - Method for preparing All-Solid-State Lithium-Sulfur batteries and Lithium-Sulfur batteries prepared thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전고체 리튬-황 전지 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전고체 리튬-황 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a pre-solid lithium-sulfur battery and a pre-solid lithium-sulfur battery produced thereby.
최근 석유 연료의 가격 상승과 환경오염의 주범이 되는 이산화탄소(CO2)의 배출 규제 강화 등으로 인해 국내뿐 아니라 전 세계적으로 친환경 신재생 에너지 기술 및 이를 저장할 수 있는 차세대 고용량 배터리의 중요성이 대두되고 있다. Recently, the importance of environmentally friendly new and renewable energy technologies and the next generation high capacity batteries that can store them has been emerging not only in Korea but also in the whole world due to the increase in prices of petroleum fuel and the regulation of emission of carbon dioxide (CO 2 ) .
상기 고용량의 배터리로 리튬이차전지가 주로 사용되고 있으며, 리튬이차전지는 유기 전해액을 사용함에 따라, 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지로서, 상기 리튬이차전지의 성능을 향상시켜 경량화, 고출력 및 고용량을 가지는 배터리로 발전시켜 친환경이 요구되는 다양한 산업 분야, 특히, 전기자동차(EV) 등의 산업용 전지 또는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System) 등으로 개발하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. The lithium secondary battery is mainly used as the high capacity battery and the lithium secondary battery is a battery showing high energy density due to the use of the organic electrolyte solution. The performance of the lithium secondary battery is improved and a battery having a light weight, Various attempts have been made to develop various industrial fields requiring environmental friendliness, in particular, industrial batteries such as electric vehicles (EV) or energy storage systems (Energy Storage System).
이러한 관점에서 리튬이차전지의 응용범위가 더욱 확대될 전망이며, 국내에서도 이차전지의 안정성과 고용량화 및 고에너지화를 달성하여 이차전지 시장을 더욱 활성화 시킬 수 있는 방법에 관한 연구가 필요하다. From this point of view, it is expected that the application range of lithium secondary batteries will be further expanded. Researches on a method for further activating the secondary battery market by achieving stability, high capacity and high energy consumption of secondary batteries are also needed in Korea.
일반적으로, 리튬이차전지는 층상ㆍ스피넬ㆍ올리빈 구조의 양극재를 사용하는데, 이러한 구조는 충ㆍ방전 시 리튬이온을 안정적으로 원활하게 받을 수 있지만, 용량 측면에서는 제한이 있다.Generally, a lithium secondary battery uses a layered, spinel-olivine structure cathode material. Such a structure can stably and smoothly receive lithium ions during charging and discharging, but there is a limit in capacity.
이와 같은 용량 측면의 제한을 해결하기 위해 새로운 양극소재를 모색하고 있는바, 황(S)은 이론적으로 최대 2100mAh/g의 용량을 가지기 때문에, 기존 양극재 대비하여 10배 정도 증대된 높은 용량을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 쉽게 구할 수 있기 때문에 경제적인 면에서 대체 소재로 적합하며, 독성이 없다는 장점이 있어 리튬-황 전지 기술이 많은 각광을 받고 있다. As a new anode material is being sought to overcome the limitations of capacity, sulfur (S) theoretically has a maximum capacity of 2100 mAh / g, which makes it possible to achieve a 10 times higher capacity compared to existing cathode materials. Lithium-sulfur battery technology is attracting much attention because it is suitable as an alternative material in economic terms because it can be easily obtained and it is not toxic.
이러한 고용량의 황을 이용한 양극재를 셀에 적용하여 고용량 특성을 달성하기 위해서는, 음극도 마찬가지로 고용량이어야 하기 때문에 이에 대한 연구도 필요한 실정이다.In order to achieve high-capacity characteristics by applying a cathode material using such a high-capacity sulfur material to a cell, a cathode must also have a high capacity.
상기 리튬(금속)-황 이차전지는 액체전해질을 사용하기 때문에 지속적인 충방전 시 황이 전해액에 용출되거나, 리튬 금속의 수지상 성장으로 인해 전지의 수명이 단축되기 때문에 이를 억제할 수 있는 기술이 필요하고, 황(S) 자체가 낮은 가역성과 전도도를 가지기 때문에 전도도를 올려주기 위한 추가적인 도전재가 필요한 단점이 있다.Since the lithium (metal) -sulfurized secondary cell uses a liquid electrolyte, sulfur is likely to elute into the electrolyte during continuous charge and discharge or the lifetime of the battery is shortened due to dendritic growth of the lithium metal. Therefore, Since sulfur (S) itself has low reversibility and conductivity, it has a disadvantage that additional conductive material is required to increase the conductivity.
또한, 종래의 리튬(금속)-황 이차전지 음극재의 리튬금속은 호일(foil) 형태이기 때문에 셀 제조 시 고체전해질을 박막 형태로 코팅해야하며, 이러한 제조과정은 비용적인 측면에서도 고가이며, 금속에 세라믹을 코팅해야 하므로 기술적으로 매우 어렵다.In addition, since the lithium metal in the anode material of the conventional lithium (metal) -sulfur secondary battery is in the form of a foil, the solid electrolyte must be coated in the form of a thin film during the production of the cell. It is technically very difficult to coat the ceramic.
따라서, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 리튬-황 전지에 관한 연구가 필요하다.Therefore, there is a need for research on a lithium-sulfur battery which can solve the problems of the prior art as described above.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 일축 가압 성형이 가능한 리튬 합금계 음극재를 사용함으로 저렴하고 간편한 공정을 이용한 리튬합금-황 전지의 제조 방법을 제공하며, 이에 의해 제조되어 리튬금속의 전해액과의 부반응 및 수지상 성장이 발생하지 않고, 황(S)이 전해액에 용출되는 문제점을 해결할 수 있는 리튬-황 전지에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lithium alloy- sulfur battery using an inexpensive and simple process using a lithium alloy- The present invention is directed to a lithium-sulfur battery capable of solving the problem that sulfur (S) is dissolved in an electrolyte solution without side reactions and dendritic growth with an electrolyte of lithium metal.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 황화리튬(Li2S)과 황화인(P2S5)을 포함하는 고체전해질 분말, 상기 고체전해질 분말과 황(S)을 포함하는 양극 분말 및 리튬(Li)과 실리콘(Si)을 포함하는 음극 분말을 각각 제조하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 제조한 고체전해질 분말을 몰드에 넣은 후, 가압하여 고체전해질층을 형성하는 단계; (c) 상기 단계 (a)에서 제조한 양극 분말을 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 일면에 구비시킨 후, 가압하여 양극층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 단계 (a)에서 제조한 음극 분말을 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 타면에 구비시킨 후, 가압하여 음극층을 형성하는 단계;를 포함하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법을 제공한다.(A) a solid electrolyte powder containing lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ), a solid electrolyte powder containing the solid electrolyte powder and sulfur (S) And a negative electrode powder comprising lithium (Li) and silicon (Si), respectively; (b) placing the solid electrolyte powder prepared in the step (a) in a mold and pressurizing to form a solid electrolyte layer; (c) placing the positive electrode powder prepared in the step (a) in the mold to form a positive electrode layer on one side of the solid electrolyte layer, and then pressing the positive electrode powder; And (d) placing the negative electrode powder prepared in the step (a) in the mold to form the negative electrode layer on the other side of the solid electrolyte layer, and then pressing the negative electrode layer to form a positive electrode lithium- .
또한, 상기 단계 (a)는, 상기 황화리튬(Li2S) 및 상기 황화인(P2S5)을 혼합한 혼합 분말을 불활성 기체 분위기에서 분쇄 및 서로 결합하여 황화리튬-황화인(Li2S-P2S5)인 고체전해질 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.Further, the step (a), the sulfurized lithium (Li 2 S) and the sulfide of (P 2 S 5) a mixture powder mixture was pulverized and combined with each other in an inert gas atmosphere sulfide Li a-a sulfide (Li 2 SP 2 S 5 ).
또한, 상기 단계 (a)는, 상기 리튬(Li)과 상기 실리콘(Si)을 혼합한 혼합 분말을 불활성 기체 분위기에서 분쇄 및 서로 결합하여 리튬-실리콘(Li-Si)인 음극 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.In the step (a), the mixed powder obtained by mixing the lithium (Li) and the silicon (Si) is pulverized and bonded to each other in an inert gas atmosphere to produce a lithium-silicon (Li-Si) negative electrode powder .
또한, 상기 불활성 기체는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)인 것을 특징으로 한다.Further, the inert gas is characterized by being argon (Ar) or nitrogen (N 2 ).
또한, 상기 고체전해질 분말은 상기 황화리튬(Li2S)과 상기 황화인(P2S5)을 7:2~4의 몰(mol%)비로 포함하는 것을 특징으로 한다.The solid electrolyte powder is characterized in that the lithium sulfide (Li 2 S) and the sulfide phosphorus (P 2 S 5 ) are contained in a molar ratio of 7: 2 to 4.
또한, 상기 양극 분말은 도전성 부여 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The positive electrode powder may further include a conductivity-imparting material.
또한, 상기 도전성 부여 물질은 카본 나노튜브(carbon nanotube), 카본 블랙(carbon black), 카본 섬유(carbon fiber), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.The conductive material may include carbon nanotubes, carbon black, carbon fibers, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), and copper And at least one kind selected from the group consisting of
또한, 상기 양극 분말은 상기 황과 상기 고체전해질 분말을 1:0.5~1.5의 무게비로 포함하는 것을 특징으로 한다.The positive electrode powder is characterized in that the sulfur and the solid electrolyte powder are contained in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5.
또한, 상기 단계 (b), (c) 및 (d)는, 각각 25 내지 35 MPa의 압력으로 상기 고체전해질 분말, 상기 양극 분말 및 상기 음극 분말을 가압하는 것을 특징으로 한다.Further, the steps (b), (c) and (d) are characterized by pressing the solid electrolyte powder, the positive electrode powder and the negative electrode powder at a pressure of 25 to 35 MPa, respectively.
또한, 상기 단계 (d)는, 상기 양극 분말에 포함된 황과 동일한 무게비의 음극 분말을 상기 고체전해질층의 타면에 구비시킨 후, 가압하여 음극층을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the step (d), a negative electrode powder having the same weight ratio as the sulfur contained in the positive electrode powder is provided on the other surface of the solid electrolyte layer, followed by pressing to form a negative electrode layer.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법을 이용해 제조된 전고체 리튬-황 전지를 제공한다.The present invention also provides a pre-solid lithium-sulfur battery manufactured using the above-described method.
본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 제조방법에 따르면, 고체전해질 분말, 음극 분말 및 양극 분말을 간단한 가압 성형을 통해 전고체 리튬-황 전지를 제조할 수 있으며, 특히, 음극재로 리튬합금(Li-Si)계 분말을 사용하여 음극을 형성시킬 수 있어 기존의 리튬 금속을 이용한 음극재를 포함하는 리튬-황 전지의 전극과 고체전해질 코팅 방법에 비해 저렴한 공정으로 음극을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.According to the method for producing a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention, a pre-solid lithium-sulfur battery can be produced by simple press molding of a solid electrolyte powder, a cathode powder and a positive electrode powder. Particularly, Li-Si) -based powder can be used to form a negative electrode, which makes it possible to form a negative electrode at a lower cost than a conventional method of coating a solid electrolyte with a lithium-sulfur battery including an anode material using lithium metal have.
또한, 황(S)의 도전성 증가를 위한 도전성 부여 물질의 추가가 용이할 뿐만 아니라, 분말을 가압해 제조하기 때문에 양극, 음극 및 고체전해질 간의 접착력이 우수해 고용량 특성 및 안정성을 동시에 달성할 수 있는 리튬-황 전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is easy to add a conductivity-imparting substance for increasing the conductivity of sulfur (S), and since the powder is pressurized and manufactured, the adhesive force between the anode, the cathode and the solid electrolyte is excellent, There is an effect that a lithium-sulfur battery can be manufactured.
또한, 상기한 방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지는 종래의 액체전해질을 사용한 리튬-황 전지에서 지속적인 충방전 시 발생되는 전해액으로의 황(S)의 용출을 방지할 수 있고, 리튬금속의 리튬금속의 전해액과의 부반응 및 수지상 성장으로 인한 전지의 수명 단축을 효과적으로 방지할 수 있으며, 고용량 특성 및 안정성을 동시에 가질 수 있는 효과가 있다.In addition, the pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention produced by the above-described method can prevent the elution of sulfur (S) into the electrolyte generated during continuous charge and discharge in the lithium-sulfur battery using the conventional liquid electrolyte And can effectively prevent the lithium metal from reacting with the electrolyte solution of the lithium metal and shortening the lifetime of the battery due to the dendritic growth, and has the effect of having high capacity characteristics and stability at the same time.
도 1은 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 제조 방법의 각 단계를 나타낸 공정도이다.
도 2는 (a) 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 및 (b) 종래의 액체전해질을 사용한 리튬-황 전지를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본원 실시예에 따라 제조된 전고체 리튬-황 전지를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본원 실시예에 따라 제조된 Li2S-P2S5 고체전해질 및 Li-Si 작업 전극(working electrode)을 포함하는 반전지에 인듐 박막(indium foil)을 상대 전극(counter electrode)으로 증착시켜 제조한 전지의 충방전 테스트 결과를 나타낸 충방전 용량 곡선이다.1 is a process diagram showing each step of a method for manufacturing a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention.
2 is a schematic view showing (a) a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention and (b) a lithium-sulfur battery using a conventional liquid electrolyte.
3 is a schematic view showing a pre-solid lithium-sulfur battery manufactured according to the present embodiment.
FIG. 4 is a graph showing the results of a manufacturing process of a Li 2 SP 2 S 5 solid electrolyte prepared according to the present embodiment and a counter electrode including a Li-Si working electrode by depositing an indium foil on a counter electrode Discharge capacity curve showing the result of charging / discharging test of one battery.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 제조 방법의 각 단계를 나타낸 공정도이다. 1 is a process diagram showing each step of a method for manufacturing a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 제조 방법은 (a) 황화리튬(Li2S)과 황화인(P2S5)을 포함하는 고체전해질 분말, 상기 고체전해질 분말과 황(S)을 포함하는 양극 분말 및 리튬(Li)과 실리콘(Si)을 포함하는 음극 분말을 각각 제조하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 제조한 고체전해질 분말을 몰드에 넣은 후, 가압하여 고체전해질층을 형성하는 단계, (c) 상기 단계 (a)에서 제조한 양극 분말을 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 일면에 구비시킨 후, 가압하여 양극층을 형성하는 단계 및 (d) 상기 단계 (a)에서 제조한 음극 분말을 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 타면에 구비시킨 후, 가압하여 음극층을 형성하는 단계를 포함한다.
As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention comprises the steps of (a) preparing a solid electrolyte powder containing lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) (Li) and silicon (Si), (b) after the solid electrolyte powder prepared in the step (a) is put into a mold, the positive electrode powder and the negative electrode powder containing lithium (C) providing the positive electrode powder prepared in the step (a) on one side of the solid electrolyte layer and pressing the positive electrode powder to form a positive electrode layer; and d) placing the negative electrode powder prepared in the step (a) in the mold and providing the negative electrode powder on the other side of the solid electrolyte layer, followed by pressing to form a negative electrode layer.
상기 단계 (a)는 전고체 리튬-황 전지를 제조하기 위한 원료 분말을 준비하는 단계로서, 고체전해질 분말, 양극 분말 및 음극 분말을 각각 제조하는 단계이다.
The step (a) is a step of preparing a raw material powder for preparing a pre-solid lithium-sulfur battery, which is a step of preparing a solid electrolyte powder, a positive electrode powder and a negative electrode powder, respectively.
상기 고체전해질 분말은 입자 크기를 미세화하여 고체와 고체 간의 계면 특성을 향상시키도록 구성하는 것이 바람직하며, 이를 위해서 황화리튬(Li2S)과 황화인(P2S5)의 혼합 분말을 메커니컬 밀링(mechanical milling) 방법으로 분쇄하고 기계적으로 서로 결합시켜 양극에 적합한 황화리튬-황화인(Li2S-P2S5)인 미세 고체전해질 분말을 제조할 수 있다.It is preferable that the solid electrolyte powder is configured so as to improve the interface characteristics between the solid and the solid by making the particle size finer. For this purpose, a mixed powder of lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) pulverized by a mechanical milling method and mechanically bonded to each other to prepare a fine solid electrolyte powder which is lithium sulfide-lithium sulfide (Li 2 SP 2 S 5 ) suitable for the anode.
상기한 메커니컬 밀링(mechanical milling) 방법은, 복수 개의 지르코니아 볼을 이용한 유성 볼 밀링(planatary ball milling) 방법을 대표적인 예로 들 수 있으나, 이에 제한받는 것은 아니다.The mechanical milling method may be a planar ball milling method using a plurality of zirconia balls, but the present invention is not limited thereto.
이때, 상기 황화리튬(Li2S)과 황화인(P2S5)은 원료단계에서는 이온이 움직이는 전도성이 매우 적어 고체전해질로서는 사용할 수 없으나, 메커니컬 밀링 방법으로 처리한 후에는 양극에 적합한 황화리튬-황화인(Li2S-P2S5)의 고체전해질 분말로 제조되어 이온 전도성이 엄청나게 향상되어 전지 재료로서의 이용이 가능한 수준에 이른다. At this time, the lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) can not be used as a solid electrolyte due to the low conductivity of ions moving in the raw material stage. However, after the treatment with the mechanical milling method, lithium sulfide -Sulfide phosphorus (Li 2 SP 2 S 5 ) is prepared as a solid electrolyte powder, and its ionic conductivity is remarkably improved, reaching a level that can be used as a battery material.
이때, 고체전해질 분말을 제조하기 위해서 상기 황화리튬(Li2S) 및 황화인(P2S5)은 7:2~4의 몰(mol%)비로 혼합하는 것이 바람직한데, 이는 몰(mol%)비가 7:2 미만인 경우나 7:4를 초과하는 경우에는 이온 전도도가 감소될 수 있기 때문이다.
In order to prepare the solid electrolyte powder, the lithium sulfide (Li 2 S) and the phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) are preferably mixed in a molar ratio of 7: 2 to 4, ) Ratio is less than 7: 2 or exceeds 7: 4, ion conductivity may be reduced.
상기 양극 분말은 상기와 같이 하여 제조된 황화리튬-황화인(Li2S-P2S5) 고체전해질 분말 및 황(S) 분말을 혼합한 혼합 분말로서, 황(S) 분말 및 고체전해질 분말을 1:0.5~1.5의 무게비로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.The positive electrode powder was a mixed powder of the lithium sulfide-lithium sulfide (Li 2 SP 2 S 5 ) solid electrolyte powder and the sulfur (S) powder prepared as described above. The sulfur powder and the solid electrolyte powder were mixed with 1 : 0.5 to 1.5 by weight.
또한, 상기 양극 분말을 황의 도전성을 증가시키기 위해 도전성 부여 물질을 더 포함하도록 구성할 수 있으며, 황 분말과 도전성 부여 물질의 부피비를 고려하여 첨가하도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the positive electrode powder may be configured to further include a conductivity imparting material for increasing the conductivity of sulfur, and it is preferable to add the positive electrode powder in consideration of the volume ratio of the sulfur powder and the conductivity imparting material.
이때, 상기 도전성 부여 물질은 양극 분말에 첨가되는 황 분말을 기준으로 0.5 내지 2 중량%로 첨가하도록 구성하여 상기 양극 분말에 포함된 황의 도전성을 증가시키도록 구성할 수 있다.At this time, the conductivity imparting material may be added in an amount of 0.5 to 2 wt% based on the sulfur powder added to the anode powder to increase the conductivity of sulfur contained in the anode powder.
상기한 도전성 부여 물질은 전도성이 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 카본 나노튜브(carbon nanotube), 카본 블랙(carbon black), 카본 섬유(carbon fiber), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등을 단독 또는 이들의 혼합물을 도전성 부여 물질로 사용할 수 있으며, 이에 제한 받지 않고 다양한 도전성 물질을 사용할 수 있다.
The conductive material is preferably a conductive material. The conductive material may be a carbon nanotube, carbon black, carbon fiber, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag) or copper (Cu) alone or a mixture thereof may be used as the conductivity-imparting material, but various conductive materials may be used without being limited thereto.
상기 음극 분말은 리튬(Li) 및 실리콘(Si)을 혼합한 혼합 분말을 아르곤 또는 질소 등의 불활성 기체 분위기에서 분쇄 및 서로 결합하여 리튬-실리콘(Li-Si)인 음극 분말을 제조할 수 있으며, 상기 분쇄 및 결합은 상기 고체전해질 분말 제조시와 같이 메커니컬 밀링 방법을 사용할 수 있고, 밀링을 위해 사용되는 볼의 크기를 조절하여 목적하는 크기의 균일하고 미세한 리튬-실리콘(Li-Si) 분말을 제조하도록 구성할 수 있다.The negative electrode powder may be prepared by crushing and mixing the mixed powder of lithium (Li) and silicon (Si) in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen to produce lithium-silicon (Li-Si) The pulverization and bonding can be performed by a mechanical milling method as in the production of the solid electrolyte powder and by controlling the size of the balls used for milling, uniform and fine lithium-silicon (Li-Si) powders of desired sizes .
상기와 같이 하여 제조된 리튬-실리콘(Li-Si) 분말으로 음극층을 형성시키면, 종래의 리튬 메탈을 이용한 음극을 포함하는 리튬-황 전지에 비해 질량 및 부피에 대한 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
When the negative electrode layer is formed of the lithium-silicon (Li-Si) powder prepared as described above, the energy density with respect to the mass and the volume is remarkably improved compared with the lithium-sulfur battery including the negative electrode using the conventional lithium metal There is an advantage that it can be.
상기 단계 (b)에서는 리튬-황 전지의 고체전해질층을 형성시키는 단계로서, 상기 단계 (a)에서 제조한 고체전해질 분말을 몰드(mold)에 넣은 후, 가압하여 고체전해질층을 형성시킬 수 있다.In the step (b), as the step of forming the solid electrolyte layer of the lithium-sulfur battery, the solid electrolyte powder prepared in the step (a) may be put in a mold and pressurized to form a solid electrolyte layer .
고체전해질층을 형성시키기 위해, 상기한 바와 같이 미세화된 입자를 가지는 고체전해질 분말을 몰드(mold)에 공급한 후, 가압하여 고체전해질층을 형성시킬 수 있다.In order to form the solid electrolyte layer, the solid electrolyte powder having the micronized particles as described above may be supplied to a mold and pressurized to form the solid electrolyte layer.
이때, 고체전해질층을 형성시키는 과정에서 발생되는 계면에서의 저항을 낮추는 요인이 되는 기공(defect) 및 크랙(crack)을 최소화하도록 가압하는 것이 바람직하며, 상기 가압은 25 내지 35 MPa에서 수행되도록 구성하며, 고체전해질층의 두께를 제어하여 충분한 기계적 강도를 가지도록 구성할 수 있다.
At this time, it is preferable to pressurize to minimize pores and cracks which are a factor for lowering the resistance at the interface generated in the process of forming the solid electrolyte layer, and the pressing is performed at 25 to 35 MPa And can be configured to have a sufficient mechanical strength by controlling the thickness of the solid electrolyte layer.
상기 단계 (c)에서는 양극층을 형성시키는 단계로서, 양극층을 형성시키기 위해, 상기 단계 (a)에서 제조한 양극 분말을 몰드에 넣은 후, 상기 고체전해질층의 일면에 구비시키고 가압하여 양극층을 형성시킬 수 있다. In the step (c), a positive electrode layer is formed. In order to form a positive electrode layer, the positive electrode powder prepared in the step (a) is placed in a mold and is provided on one surface of the solid electrolyte layer, Can be formed.
이때, 양극층을 형성시키는 과정에서 발생되는 계면에서의 저항을 낮추는 요인이 되는 기공(defect) 및 크랙(crack)을 최소화하도록 가압하는 것이 바람직하며, 이를 위해, 상기 가압은 25 내지 35 MPa에서 수행되도록 구성할 수 있다. 이는 상기 가압이 25 MPa 미만으로 수행되는 경우에는 양극층과 고체전해질층의 계면 간 비접촉이 발생하는 문제가 있고, 35 MPa를 초과하는 경우에는 양극과 고체전해질에 균열(crack)이 발생할 수 있기 때문이다.
At this time, it is preferable to press so as to minimize pores and cracks which are a factor for lowering the resistance at the interface generated in the process of forming the anode layer. To this end, the pressing is performed at 25 to 35 MPa . This is because when the pressure is less than 25 MPa, there is a problem of non-contact between the interface of the anode layer and the solid electrolyte layer, and when the pressure exceeds 35 MPa, cracks may occur in the anode and the solid electrolyte to be.
상기 단계 (d)에서는 음극층을 형성시키는 단계로서, 상기 단계 (a)에서 제조한 음극 분말을 몰드에 넣은 후, 상기 고체전해질층의 타면에 구비시키고 가압하여 음극층을 형성시킬 수 있다. In the step (d), a negative electrode layer may be formed by placing the negative electrode powder prepared in the step (a) in a mold and providing the negative electrode powder on the other side of the solid electrolyte layer and pressing the negative electrode layer.
또한, 본 단계에서는, 상기 음극층의 전기 화학 반응속도의 감소가 발생하지 않도록 상기 양극 분말에 포함된 황과 동일한 무게비의 음극 분말을 고체전해질층상에 구비시킨 후, 가압하여 음극층을 형성시키도록 구성할 수 있다.In this step, a negative electrode powder having the same weight ratio as sulfur contained in the positive electrode powder is provided on the solid electrolyte layer so as not to reduce the electrochemical reaction rate of the negative electrode layer, and then pressurized to form a negative electrode layer Can be configured.
이때, 음극층을 형성시키는 과정에서 발생되는 계면에서의 저항을 낮추는 요인이 되는 기공(defect) 및 크랙(crack)을 최소화하도록 가압하는 것이 바람직하며, 이를 위해, 상기 가압은 25 내지 35 MPa에서 수행되도록 구성할 수 있다. 이는 상기 가압이 25 MPa 미만으로 수행되는 경우에는 음극층과 고체전해질층의 계면 간 비접촉이 발생하는 문제가 있고, 35 MPa를 초과하는 경우에는 음극층, 양극층과 고체전해질층에 균열(crack)이 발생할 수 있기 때문이다.
At this time, it is preferable to pressurize to minimize pores and cracks which are a factor for lowering the resistance at the interface generated in the process of forming the cathode layer. To this end, the pressing is performed at 25 to 35 MPa . If the pressure is less than 25 MPa, there is a problem of non-contact between the interface of the cathode layer and the solid electrolyte layer. If the pressure exceeds 35 MPa, cracks may occur in the cathode layer, the anode layer and the solid electrolyte layer. This can happen.
또한, 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 제조방법은 리튬 이온이 공기 중에 노출되면 반응을 일으키기 때문에 모든 공정이 아르곤 기체나 질소 기체 등의 불활성 기체 분위기 하에서 진행하는 것이 바람직하다.
In addition, since the process for producing a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention causes a reaction when lithium ions are exposed to air, it is preferable that all processes proceed in an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 리튬-황 전지 제조방법에 따르면, 고체전해질 분말, 음극 분말 및 양극 분말을 간단한 가압 성형을 통해 전고체 리튬-황 전지를 제조할 수 있으며, 특히, 음극재로 리튬합금(Li-Si) 분말을 사용하여 음극을 형성시킬 수 있어 기존에 리튬 금속을 이용한 음극재를 포함하는 리튬-황 전지가 가지는 박막 고체전해질 코팅 방법에 비해 저렴한 공정으로 음극을 형성시킬 수 있다.According to the method for producing a lithium-sulfur battery according to the present invention as described above, a pre-solid lithium-sulfur battery can be produced by simple press molding of a solid electrolyte powder, a cathode powder and a positive electrode powder, Al lithium (Li-Si) powder can be used to form a cathode. Thus, the cathode can be formed at a lower cost than the conventional thin-film solid electrolyte coating method of a lithium-sulfur battery including an anode material using lithium metal.
또한, 황(S)의 도전성 증가를 위한 도전성 부여 물질의 추가가 용이할 뿐만 아니라, 분말을 가압해 제조하기 때문에 양극, 음극 및 고체전해질 간의 접착력이 우수해 고용량 특성 및 안정성을 동시에 달성할 수 있는 리튬-황 전지를 제조할 수 있다.
In addition, it is easy to add a conductivity-imparting substance for increasing the conductivity of sulfur (S), and since the powder is pressurized and manufactured, the adhesive force between the anode, the cathode and the solid electrolyte is excellent, A lithium-sulfur battery can be produced.
한편, 본 발명은 상기에 기재된 방법을 이용해 제조된 전고체 리튬-황 전지를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a pre-solid lithium-sulfur battery manufactured by the above-described method.
도 2는 (a) 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지 및 (b) 종래의 액체전해질을 사용한 리튬-황 전지를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing (a) a pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention and (b) a lithium-sulfur battery using a conventional liquid electrolyte.
도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전고체 리튬-황 전지는 양극에 적합한 황화물(Li2S-P2S5)계 양극재를 포함하는 고체전해질층과, 고용량 리튬합금(Li-Si)계 음극재를 포함하는 음극층과 양극 활물질인 황(S), 황화물(Li2S-P2S5)계 고체전해질층 및 도전성 부여 물질을 포함하는 양극층을 포함함으로써, 도 2(b)에 나타낸 바와 같은 종래의 액체전해질을 사용한 리튬-황 전지에서 지속적인 충방전 시 발생되는 전해액으로의 황(S)의 용출을 방지할 수 있고, 리튬(Li)금속의 전해액과의 부반응 및 수지상 성장에 의한 전지의 수명 단축을 효과적으로 방지할 수 있으며, 고용량 특성 및 안정성을 동시에 가질 수 있다.
2 (a), the pre-solid lithium-sulfur battery according to the present invention comprises a solid electrolyte layer containing a sulfide (Li 2 SP 2 S 5 ) -based cathode material suitable for the anode, a lithium- Si) -based anode material and a positive electrode layer containing a positive electrode active material S, a sulfide (Li 2 SP 2 S 5 ) -based solid electrolyte layer, and a conductivity-imparting material, It is possible to prevent the elution of sulfur (S) into the electrolyte generated during the continuous charge and discharge in the lithium-sulfur battery using the conventional liquid electrolyte as shown in FIG. 1B, and to prevent the side reaction with the electrolyte of lithium metal and the dendritic growth It is possible to effectively prevent the shortening of the service life of the battery due to the high temperature and high-capacity characteristics and stability at the same time.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
The embodiments presented are only a concrete example of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예> 전고체 리튬-황 전지의 제조EXAMPLES Preparation of pre-solid lithium-sulfur battery
(1) 전지 제조용 원료 분말의 제조(1) Preparation of raw material powder for battery production
전고체 리튬-황 전지를 제조하기 위해, 반응을 일으키지 않도록 아르곤 (Ar)기체 분위기를 유지할 수 있는 글러브 박스(Glove box) 내에서 음극 분말을 제조하였다. In order to produce a pre-solid lithium-sulfur battery, a negative electrode powder was prepared in a glove box capable of maintaining an argon (Ar) gas atmosphere so as not to cause a reaction.
이를 위해, 제작된 포트(Pot) 안에 무게 비를 고려하여 리튬 과립 0.213 g과 실리콘 분말 0.196 g을 혼합한 혼합 분말을 넣은 후 패킹하고, 5mm 크기의 지르코니아 볼(Zirconia ball)과 10mm 크기의 지르코니아 볼(Zirconia ball)이 각각 15개씩 들어있는 유성형 볼밀링기(Planetary Ball Mill)를 이용해 370 rpm으로 2시간 30분 동안 분쇄하였으며, 이와 같이, 크기가 서로 다른 지르코니아 볼을 사용함으로써, 10mm 크기의 지르코니아 볼은 Li 과립(granule)을 분쇄시키고 5mm 크기의 지르코니아 볼은 Li 과립 및 Si 분말을 미세화시켜, 분쇄 및 미세화를 동시에 수행함으로써 음극(Li-Si) 분말을 제조하였다. For this purpose, a mixed powder containing 0.213 g of lithium granules and 0.196 g of silicon powder was placed in a pot prepared in consideration of a weight ratio, and the mixture was packed. A 5 mm zirconia ball and a 10 mm zirconia ball And zirconia balls were pulverized at 370 rpm for 2 hours and 30 minutes using a planetary ball mill having 15 balls each. By using zirconia balls having different sizes as described above, a zirconia ball having a size of 10 mm, Li granules were pulverized and zirconia balls having a size of 5 mm were simultaneously pulverized and finely granulated by making Li granules and Si powders finer to prepare Li-Si powders.
또한, 전고체 리튬-황 전지를 제조하기 위해, 반응을 일으키지 않도록 아르곤 (Ar)기체 분위기를 유지할 수 있는 글러브 박스(Glove box) 내에서 고체전해질 분말을 제조하였다. Further, in order to produce a pre-solid lithium-sulfur battery, a solid electrolyte powder was prepared in a glove box capable of maintaining an argon (Ar) gas atmosphere so as not to cause a reaction.
이를 위해, 포트 안에 Li2S 분말 0.45g 및 P2S5 분말 0.933 g을 넣은 후, 잘 합성 되도록 10mm 크기의 지르코니아 볼을 10개 넣고 유성형 볼밀링기를 이용해 370 rpm에서 20시간 동안 합성하여 고체전해질(Li2S-P2S5) 분말을 제조하였다.For this purpose, 0.45 g of Li 2 S powder and 0.933 g of P 2 S 5 powder were placed in the pot, and then 10 zirconia balls of 10 mm in size were prepared and synthesized at 370 rpm for 20 hours using a planetary ball milling machine. (Li 2 SP 2 S 5 ) powder.
또한, 전고체 리튬-황 전지를 제조하기 위해, 반응을 일으키지 않도록 아르곤(Ar) 기체 분위기를 유지할 수 있는 글러브 박스(Glove box) 내에서 양극 분말을 제조하였다. Further, in order to produce a pre-solid lithium-sulfur battery, a positive electrode powder was prepared in a glove box capable of maintaining an argon (Ar) gas atmosphere so as not to cause a reaction.
이를 위해, 포트 안에 황 0.06 g, 상기와 같이 하여 제조된 고체전해질 분말 0.06 g 및 탄소 분말 0.0006 g을 넣고 포트를 이용해 혼합하여 황-고체전해질-탄소 혼합 분말로 이루어진 양극(S-Li2S-P2S5-C) 분말을 제조하였다.
To this end, 0.06 g of sulfur, 0.06 g of the solid electrolyte powder prepared as described above and 0.0006 g of carbon powder were put into the pot and mixed using a pot to prepare a positive electrode (S-Li 2 SP 2 S 5 -C) powder was prepared.
(2) 전고체 리튬-황 전지의 제조(2) Preparation of pre-solid lithium-sulfur battery
전고체 리튬-황 전지를 제조하기 위해서, 먼저 제작된 몰드(mold) 안에 고체전해질 분말 0.1 g을 넣고 25MPa 압력의 스테인레스 로드(stainless rod)로 가압(press)하여 디스크 펠릿(disc pellet)화함으로써, Li2S-P2S5 고체전해질 층을 제조하였다.In order to produce a solid lithium-sulfur battery, 0.1 g of a solid electrolyte powder was placed in a mold prepared above and pressed into a disc pellet with a stainless steel rod at 25 MPa pressure, Li 2 SP 2 S 5 solid electrolyte layer was prepared.
또한, 몰드에 제조된 고체전해질 층의 상면에 음극 분말 0.06 g을 넣고 25 MPa로 가압하여 Li-Si 음극층을 형성시킴으로써 반전지를 제조하였다.Further, 0.06 g of a negative electrode powder was placed on the upper surface of the solid electrolyte layer produced in the mold, and the negative electrode layer was formed by pressurizing it with 25 MPa to prepare a half-cell.
아울러, 상기 몰드를 반대편으로 돌려 상기 양극 분말 0.12 g을 넣고 가압하여 S-Li2S-P2S5-C 양극층을 제조하였으며, 도 3에 나타낸 바와 같은 구조를 가지는 전고체 리튬-황 전지를 제조하였다.
Then, the mold was turned to the opposite side, and 0.12 g of the positive electrode powder was charged and pressurized to prepare an S-Li 2 SP 2 S 5 -C 5 anode layer. The total solid lithium-sulfur battery having the structure shown in FIG. 3 was prepared Respectively.
시험예. 반전지의 충방전 테스트 결과Test example. Charging and discharging test results
실시예에 따라 제조된 Li2S-P2S5 고체전해질 및 Li-Si 작업 전극(working electrode)을 포함하는 반전지에 인듐 박막(indium foil)을 상대 전극(counter electrode)으로 증착시켜 제조한 전지를 이용하여 Li2S-P2S5 고체전해질 및 반전지의 충방전 능력을 시험하였다.A battery prepared by depositing an indium foil on a counter electrode including a Li 2 SP 2 S 5 solid electrolyte and a Li-Si working electrode manufactured according to an embodiment using a counter electrode The charge and discharge capacities of the Li 2 SP 2 S 5 solid electrolyte and the secondary battery were tested.
이를 위해, 상기 전지의 Li-Si 전극에 대하여 정전류 충전을 실시하였다. 충방전을 실시한 후 결과를 도 4에 나타내었다. For this purpose, the Li-Si electrode of the battery was subjected to constant current charging. The results after charging and discharging are shown in Fig.
도 4에 나타난 바와 같이, 충방전 시에 전압이 넓은 용량 범위에서 낮게 나타났으며, 특히, 80 내지 100 mAh/g의 방전용량을 나타내어 이차 전지로 효율적으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 4, the voltage was low in a wide capacity range during charging and discharging, and the discharging capacity was 80 to 100 mAh / g. Thus, it was found that the secondary battery can be efficiently used.
Claims (11)
(b) 상기 고체전해질 분말을 몰드에 넣은 후, 가압하여 고체전해질층을 형성하는 단계;
(c) 상기 양극 분말을 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 일면에 구비시킨 후, 가압하여 양극층을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 음극 분말을 상기 양극층에 포함된 황과 동일한 무게비로 상기 몰드에 넣어 상기 고체전해질층의 타면에 구비시킨 후, 가압하여 음극층을 형성하는 단계;를 포함하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.(a) a solid electrolyte powder containing lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ), a positive electrode powder containing the solid electrolyte powder and sulfur (S), lithium (Li) ≪ / RTI >respectively;
(b) placing the solid electrolyte powder in a mold and pressurizing the solid electrolyte to form a solid electrolyte layer;
(c) placing the positive electrode powder in the mold and providing the positive electrode powder on one side of the solid electrolyte layer, followed by pressing to form a positive electrode layer; And
(d) placing the negative electrode powder in the mold at the same weight ratio as the sulfur contained in the positive electrode layer and providing the positive electrode powder on the other surface of the solid electrolyte layer, and then pressing to form a negative electrode layer; ≪ / RTI >
상기 단계 (a)는, 상기 황화리튬(Li2S) 및 상기 황화인(P2S5)을 혼합한 혼합 분말을 불활성 기체 분위기에서 분쇄 및 서로 결합하여 황화리튬-황화인(Li2S-P2S5)인 고체전해질 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein step (a), the sulfurized lithium (Li 2 S) and the sulfide of (P 2 S 5) A mixed powder was pulverized and combined with each other in an inert gas atmosphere sulfurized lithium mixed-sulfide of (Li 2 SP 2 S < 5 >). ≪ / RTI >
상기 단계 (a)는, 상기 리튬(Li)과 상기 실리콘(Si)을 혼합한 혼합 분말을 불활성 기체 분위기에서 분쇄 및 서로 결합하여 리튬-실리콘(Li-Si)인 음극 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step (a), a mixed powder obtained by mixing the lithium (Li) and the silicon (Si) is pulverized and mixed with each other in an inert gas atmosphere to produce a lithium-silicon (Li-Si) Lt; RTI ID = 0.0 > Li-sulfur < / RTI >
상기 불활성 기체는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)인 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 2 or 3,
The inert gas is all-solid lithium, characterized in that argon (Ar) or nitrogen (N 2) - sulfur battery manufacturing method.
상기 고체전해질 분말은 상기 황화리튬(Li2S)과 상기 황화인(P2S5)을 7:2~4의 몰(mol%)비로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the solid electrolyte powder comprises lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) in a molar ratio of 7: 2 to 4 (mol%) .
상기 양극 분말은 도전성 부여 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the anode powder further comprises a conductivity-imparting material. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 도전성 부여 물질은 카본 나노튜브(carbon nanotube), 카본 블랙(carbon black), 카본 섬유(carbon fiber), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 6,
The conductive material may be selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, carbon fiber, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), and copper Wherein the total amount of the solid lithium-sulfur battery is at least one selected from the group consisting of:
상기 양극 분말은 상기 황과 상기 고체전해질 분말을 1:0.5~1.5의 무게비로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode powder comprises the sulfur and the solid electrolyte powder in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5.
상기 단계 (b), (c) 및 (d)는, 각각 25 내지 35 MPa의 압력으로 상기 고체전해질 분말, 상기 양극 분말 및 상기 음극 분말을 가압하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬-황 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid electrolyte powder, the positive electrode powder and the negative electrode powder are pressurized at a pressure of 25 to 35 MPa, respectively, in the steps (b), (c) and (d) .
A pre-solid lithium-sulfur battery produced using the method of claim 1.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180123368A (en) | 2017-05-08 | 2018-11-16 | 현대자동차주식회사 | A method for preparing a solid electrolyte and an all solid state battery comprising the same |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010238484A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Toyota Motor Corp | Method of manufacturing all solid lithium secondary battery |
| KR101367787B1 (en) | 2009-12-16 | 2014-02-27 | 도요타 지도샤（주） | Method of producing a sulfide solid electrolyte material, sulfide solid electrolyte material, and lithium battery |
| KR20140064925A (en) | 2011-09-02 | 2014-05-28 | 꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스 | Lithium-sulphur (li-s)-type electrochemical battery and production method thereof |
| KR101487862B1 (en) | 2006-10-25 | 2015-01-30 | 옥시스 에너지 리미티드 | A lithium-sulphur battery with a high specific energy and a method of operating same |
| KR101511206B1 (en) | 2012-09-10 | 2015-04-10 | 한양대학교 산학협력단 | Lithium sulfur batteries |
| JP2015076181A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 古河機械金属株式会社 | Negative electrode material for lithium ion batteries, negative electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
-
2015
- 2015-05-04 KR KR1020150062636A patent/KR101671219B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101487862B1 (en) | 2006-10-25 | 2015-01-30 | 옥시스 에너지 리미티드 | A lithium-sulphur battery with a high specific energy and a method of operating same |
| JP2010238484A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Toyota Motor Corp | Method of manufacturing all solid lithium secondary battery |
| KR101367787B1 (en) | 2009-12-16 | 2014-02-27 | 도요타 지도샤（주） | Method of producing a sulfide solid electrolyte material, sulfide solid electrolyte material, and lithium battery |
| KR20140064925A (en) | 2011-09-02 | 2014-05-28 | 꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스 | Lithium-sulphur (li-s)-type electrochemical battery and production method thereof |
| KR101511206B1 (en) | 2012-09-10 | 2015-04-10 | 한양대학교 산학협력단 | Lithium sulfur batteries |
| JP2015076181A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 古河機械金属株式会社 | Negative electrode material for lithium ion batteries, negative electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180123368A (en) | 2017-05-08 | 2018-11-16 | 현대자동차주식회사 | A method for preparing a solid electrolyte and an all solid state battery comprising the same |
| US11575149B2 (en) | 2017-05-08 | 2023-02-07 | Hyundai Motor Company | Method for preparing solid electrolyte and all solid state battery including the same |
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