KR101705267B1 - Solid electrolytes for all solid state rechargeable lithium battery, methods for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

고체 전해질 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지에 관한 것으로, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된, 유기 액체 전해질;을 포함하며, 분말 형태인, 고체 전해질 복합체를 제공하는 한편, 이를 제조하는 방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지를 제공할 수 있다. The present invention relates to a solid electrolyte complex, a method for producing the same, and a whole solid battery including the same, wherein a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And an organic liquid electrolyte distributed in the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, wherein the solid electrolyte complex is in powder form, and a method for producing the same, and a pre-solid battery including the same can do.

Description

고체 전해질 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지{SOLID ELECTROLYTES FOR ALL SOLID STATE RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, METHODS FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ALL SOLID STATE RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a solid electrolyte composite, a method of manufacturing the same, and a solid electrolyte including the same. [0002] The present invention relates to a solid electrolyte composite,

고체 전해질 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전고체 전지에 관한 것이다.
A solid electrolyte complex, a method for producing the same, and a whole solid battery including the same.

현재 상용화된 대부분의 리튬 이차 전지는, 리튬염(Lithium salt)을 유기 용매(flammable organic solvent)에 녹인 유기 액체 전해질을 이용하고 있다. 그런데, 상기 유기 액체 전해질은 누액, 발화, 폭발 등에 대한 잠재적인 위험성을 안고 있기 때문에, 이를 해소하기 위한 대안으로 고체 전해질이 각광받고 있다.Most lithium secondary batteries currently commercialized use an organic liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in a flammable organic solvent. However, since the organic liquid electrolyte has a potential danger of leakage, ignition, explosion, etc., a solid electrolyte is attracting attention as an alternative for solving the problem.

고체 전해질은 유기 액체 전해질과 달리 안전성을 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 고용량화 및 제조 비용 절감 면에서도 장점이 있다. 구체적으로, 고체 전해질을 이용한 전지, 즉 전고체 전지는 박막형과 후막형 타입으로 나눌 수 있다. 이 중에서 후막형 전고체 전지는, 단순히 유기 액체 전해질을 대체하여 고체 전해질을 적용한 형태인 것이며, 이른바 복합형(composite-type) 전고체 전지로 불리운다.Unlike an organic liquid electrolyte, a solid electrolyte can not only ensure safety but also has advantages in terms of high capacity and cost reduction of a battery. Specifically, a battery using a solid electrolyte, that is, a whole solid battery, can be divided into a thin film type and a thick film type. Among these, the thick-film type all-solid-state cell is a form in which a solid electrolyte is simply replaced by an organic liquid electrolyte, and is called a so-called composite-type all-solid-state cell.

여기서 고체 전해질은, 활물질과 복합(경우에 따라서는 도전재 입자가 더 복합)된 전극층의 형태로 적용되는데, 이러한 전극층의 두께는 현재 상용화된 리튬 이온 전지와 근접하게 제어될 수 있다. Here, the solid electrolyte is applied in the form of an electrode layer in which the active material is combined with the active material (in some cases, the conductive material particles are further combined). The thickness of the electrode layer can be controlled close to the currently commercialized lithium ion battery.

다만, 이러한 고체 전해질을 적용한 전고체 전지의 전기화학적 성능이 우수하게 발현하기 위해서는, 그 전극층의 기반이 되는 고체 전해질 및 활물질의 입자 간 접촉 특성이 우수할 것이 요구된다. 그러나, 일반적으로 고체 전해질은 압착(pressing)하더라도 기공(pore)을 거의 포함하지 않는 완벽히 밀집된(dense) 펠렛(pellet)의 형태로 구현하기 어려운 특성을 가지고 있어, 전극층 내에서 활물질와 긴밀하게 접촉되는 데 한계가 있다. However, in order to excellently exhibit the electrochemical performance of the all-solid-state cell to which such a solid electrolyte is applied, it is required that the solid electrolyte and the active material, which are the base of the electrode layer, have excellent contact properties between particles. However, in general, the solid electrolyte has characteristics that it is difficult to realize in the form of a completely dense pellet which hardly contains pores even when pressed, and is in intimate contact with the active material in the electrode layer There is a limit.

나아가, 전고체 전지가 안정적으로 구동되기 위해서는, 그 기반이 되는 고체 전해질 및 활물질의 입자 간 계면 안정성이 요구된다. 하지만, 일반적으로 고체 전해질 및 활물질의 화학적 성질이 상이하여, 이들이 서로 접촉하는 계면이 안정적으로 유지되기 어렵다.Further, in order for the solid-state cell to be driven stably, interfacial stability between the solid electrolyte and the active material is required. However, generally, the chemical properties of the solid electrolyte and the active material are different, and it is difficult for the interface at which they are in contact to be stably maintained.

따라서, 유기 액체 전해질 및 고체 전해질 각각의 문제점을 해소할 수 있는 전해질이 요구되는 실정이나, 아직까지 이에 대한 연구가 부족하다.
Therefore, an electrolyte capable of solving the problems of each of the organic liquid electrolyte and the solid electrolyte has been demanded, but researches on it are still lacking.

앞서 살펴본 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 황화물계 고체 전해질, 및 이와 반응성이 거의 없으면서도 열적 안정성이 우수한 유기 액체 전해질을 선정하여, 이들이 복합화하였다. 이에 대한 구체적인 내용은 다음과 같다.
본 발명의 일 구현예에서는, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된, 유기 액체 전해질;을 포함하며, 분말 형태인, 고체 전해질 복합체를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 단순한 혼합 공정으로 상기 고체 전해질 복합체를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 복수의 전극 활물질 입자; 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 유기 액체 전해질;을 포함하며, 상기 복수의 전극 활물질 입자 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 균일하게 분포되고, 상기 각 입자 사이의 공극에 상기 유기 액체 전해질이 분포된 것인, 복합 전극을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 상기 고체 전해질 복합체 또는 상기 복합 전극을 포함하는 전고체 전지를 제공할 수 있다.
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have selected a sulfide-based solid electrolyte and an organic liquid electrolyte excellent in thermal stability with little reactivity thereof, and these are combined. The details of this are as follows.
In one embodiment of the present invention, a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And an organic liquid electrolyte distributed in the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, wherein the solid electrolyte complex is in powder form.
In another embodiment of the present invention, a method of producing the solid electrolyte complex by a simple mixing process can be provided.
In another embodiment of the present invention, a plurality of electrode active material particles; A plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; Wherein the plurality of electrode active material particles and the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are uniformly distributed and the organic liquid electrolyte is distributed in a gap between the respective particles, .
According to another embodiment of the present invention, there can be provided a solid electrolyte composite comprising the solid electrolyte complex or the composite electrode.

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본 발명의 일 구현예에서는, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된, 유기 액체 전해질;을 포함하며, 분말 형태인, 고체 전해질 복합체를 제공한다.
In one embodiment of the present invention, a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And an organic liquid electrolyte distributed in a gap between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, wherein the solid electrolyte complex is in powder form.

상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자에 대한 설명은 다음과 같다.The description of the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles is as follows.

상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는, 복수의 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may be a plurality of lithium sulfide-based solid electrolyte particles, a plurality of sodium sulfide-based solid electrolyte particles, or a mixture thereof.

이때, 상기 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자는, 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.Here, the lithium sulfide-based solid electrolyte particles may be represented by the following general formula (1).

[화학식 1] LiaPMbScXd Li a PM b S c X d

상기 화학식 1에서, M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W이고, X= F, Cl, Br, 또는 I이며, 0≤a≤6, 0≤b≤6, 0≤c≤6, 0≤d≤6일 수 있다.In the above Formula 1, M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, , Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta or W, X = F, Cl, Br, or I and 0? A? 6, 0? B? 6, 0? , 0? D? 6.

이와 독립적으로, 상기 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자는, 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.Independently, the sodium sulfide-based solid electrolyte particle may be represented by the following formula (2).

[화학식 2] NaaPMbScXd ???????? Na a PM b S c X d ?????

상기 화학식 2에서, M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W이고, X= F, Cl, Br, 또는 I이며,0≤a≤6, 0≤b≤6, 0≤c≤6, 0≤d≤6일 수 있다.In the above Formula 2, M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, , Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta or W, X = F, Cl, Br, or I and 0? A? 6, 0? B? 6, 0? , 0? D? 6.

한편, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는, 복수의 결정질 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 비정질 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
On the other hand, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may be a plurality of crystalline sulfide-based solid electrolyte particles, a plurality of amorphous sulfide-based solid electrolyte particles, or a mixture thereof.

상기 유기 액체 전해질에 관한 설명은 다음과 같다.The description of the organic liquid electrolyte is as follows.

상기 유기 액체 전해질은, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The organic liquid electrolyte may be a substance in which a metal salt is dissociated into an ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof.

구체적으로, 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염에 대한 이온 전도성 유기 용매의 몰비(이온 전도성 유기 용매의 몰수:금속염의 몰수)는, 1:0.5 내지 1:5일 수 있다.Specifically, the molar ratio of the ion conductive organic solvent to the metal salt in the ion-conductive organic solvent in which the metal salt is dissociated (the number of moles of ion conductive organic solvent: the number of moles of metal salt) may be 1: 0.5 to 1: 5.

이때, 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염은,리튬헥사플루오르포스페이트, 리튬테트라플루오로보레이트, 리튬헥사플루오르아세네이트, 과염소산리튬, 리튬테트라클로로알루미네이트, 리튬 비스옥살레이토 보레이트, 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드 (LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), 소튬헥사플루오르포스페이트, 소듐테트라플루오로보레이트, 소듐헥사플루오르안티모네이드, 과염소산나트퓸, 염화나트륨, 요오드화나트륨, 이들의 각 유도체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In this case, the metal salt in the ion-conductive organic solvent in which the metal salt is dissociated is at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroacetate, lithium perchlorate, lithium tetrachloroaluminate, lithium bis oxalate borate, lithium (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), sodium hexafluorophosphate, sodium tetrafluoro Borate, sodium hexafluoroantimonide, sodium perchlorate, sodium chloride, sodium iodide, each derivative thereof, or a mixture thereof.

이와 독립적으로, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 이온 전도성 유기 용매는, 환형의(cyclic) 카보네이트(carbonate)계 용매, 글림(glyme)계 용매, 에터(ether)계 용매 중에서 선택되는 것일 수 있다.Independently, the ion conductive organic solvent in the material in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent is selected from cyclic carbonate solvent, glyme solvent, and ether solvent .

한편, 상기 이온 전도성 액체는, 암모늄(Ammonium), 이미다조늄(Imidazolium), 올사졸륨(Oxazolium), 피페리디늄(Piperidinium), 피라지늄(Pyrazinium), 피라졸륨(Pyrazolium), 피리다지늄(Pyridazinium), 피리디늄(Pyridinium), 피리미디늄(Pyrimidinium), 피롤리디늄(Pyrrolidinium), 피롤리늄(Pyrrolinium), 피롤륨(Pyrrolium), 트리아졸륨(Triazolium), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 양이온, 및 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO- (상기 R은 C1 내지 C9인 알킬기 또는 페닐기임), PF6 -, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (CF3SO3)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (CF3SO2)3C-, CF3CO2 -, CH3CO2 -), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 음이온을 포함하는 것일 수 있다.
On the other hand, the ion conductive liquid may be at least one selected from the group consisting of ammonium, imidazolium, oxazolium, piperidinium, pyrazinium, pyrazolium, (Pyridazinium), Pyridinium, Pyrimidinium, Pyrrolidinium, Pyrrolinium, Pyrrolium, Triazolium, and combinations thereof. And at least one cation selected from the group consisting of F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N (CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , RSO 3 - , RCOO - an alkyl group or a phenyl group being) C1 to C9, PF 6 -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (CF 3 SO 3) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (CF3SO2) 3 C -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -), and at least one anion selected from the group comprising a combination thereof . ≪ / RTI >

상기 고체 전해질 복합체의 조성 및 그 이온 전도도에 관한 설명은 다음과 같다.The composition of the solid electrolyte complex and its ion conductivity will be described below.

상기 고체 전해질 복합체 100 중량%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 전체는 50.0 내지 99.9 중량%, 상기 유기 액체 전해질은 0.1 내지 50.0 중량% 포함되는 것일 수 있다.The total amount of the sulfide-based solid electrolyte particles may be 50.0 to 99.9 wt%, and the amount of the organic liquid electrolyte may be 0.1 to 50.0 wt% based on 100 wt% of the solid electrolyte complex.

또한, 상기 고체 전해질 복합체 100 몰%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 전체는 50.0 내지 99.9 몰%, 상기 유기 액체 전해질은 0.1 내지 50.0 몰% 포함되는 것일 수 있다.Also, the total number of the sulfide-based solid electrolyte particles may be 50.0 to 99.9 mol%, and the amount of the organic liquid electrolyte may be 0.1 to 50.0 mol% based on 100 mol% of the solid electrolyte complex.

한편, 상기 고체 전해질 복합체의 이온 전도도는, 상온(25 ℃)에서 1x10-4 내지 5x10-2 S/cm일 수 있다.
On the other hand, the ionic conductivity of the solid electrolyte complex may be 1 × 10 -4 to 5 × 10 -2 S / cm at room temperature (25 ° C.).

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계; 유기 액체 전해질을 준비하는 단계; 및 상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 포함하는, 고체 전해질 복합체의 제조 방법을 제공한다.
In another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a sulfide-based solid electrolyte, comprising the steps of: preparing a sulfide-based solid electrolyte powder; Preparing an organic liquid electrolyte; And mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form.

상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;에 관한 설명은 다음과 같다.The step of mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form will now be described.

상기 혼합은, 볼-믹싱(ball-mixing) 또는 수동-믹싱(manual-mixing) 중 어느 하나의 방법을 사용하여 수행되는 것일 수 있다.The mixing may be performed using any one of ball-mixing and manual-mixing.

한편, 상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계; 이후에, 상기 수득된 고체 전해질 복합체를 펠렛화(pelletizing), 펠렛 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
Mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form; Thereafter, pelletizing the obtained solid electrolyte complex to obtain a solid electrolyte complex in the form of a pellet may be further included.

황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계;는, 밀링(milling), 멜트 퀀칭(melt quenching)법, 또는 액상법 중 어느 하나의 방법을 사용하여, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 분말을 상기 황화물계 고체 전해질 분말로 제조하는 것일 수 있다.Wherein the step of preparing the sulfide-based solid electrolyte powder comprises the step of preparing a powder of a compound represented by the following formula (3) by using any one of a milling method, a melt quenching method and a liquid phase method: Powder. ≪ / RTI >

[화학식 3] Li2S-P2S5-MaSx Li 2 SP 2 S 5 -M a S x

상기 화학식 3에서, M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W이고, 0≤a≤6이고, 0≤x≤6이다.
In the above Formula 3, M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, , Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, or W, 0? A? 6,

유기 액체 전해질을 준비하는 단계;는, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물을 준비하는 것일 수 있다. Preparing the organic liquid electrolyte may include preparing a substance in which the metal salt is dissociated in the ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 복수의 전극 활물질 입자; 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 유기 액체 전해질;을 포함하며, 상기 복수의 전극 활물질 입자 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 균일하게 분포되고, 상기 각 입자 사이의 공극에 상기 유기 액체 전해질이 분포된 것인, 복합 전극을 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, a plurality of electrode active material particles; A plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; Wherein the plurality of electrode active material particles and the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are uniformly distributed and the organic liquid electrolyte is distributed in a gap between the respective particles, to provide.

구체적으로, 상기 복합 전극 전체 100 중량%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 20 내지 70 중량% 포함되고, 상기 유기 액체 전해질은 2 내지 7 중량% 포함되고, 상기 복수의 전극 활물질 입자는 잔부로 포함되는 것일 수 있다.Specifically, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are contained in an amount of 20 to 70% by weight, the organic liquid electrolyte is contained in an amount of 2 to 7% by weight based on 100% by weight of the composite electrode, It may be included as the remainder.

상기 복수의 전극 활물질 입자는. 리튬(Li), 리튬메탈(Li-metal)계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 전극 활물질 입자를 포함하는 것일 수 있다.
And the plurality of electrode active material particles. (Li), a lithium metal oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium (Ge), sulfur (S), derivatives thereof, And at least one electrode active material particle selected from the group consisting of

한편, 상기 복합 전극은, 복수의 도전재 입자;를 더 포함하는 것일 수 있으며, 이 경우에 관한 설명은 다음과 같다.The composite electrode may further include a plurality of conductive material particles. The description of the case is as follows.

상기 복합 전극 전체 100 중량부에 대해, 상기 복수의 도전재 입자는 0.5 내지 6 중량부 포함되는 것일 수 있다. The conductive particles may be included in an amount of 0.5 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite electrode.

상기 복수의 도전재 입자는, 수퍼 피(super P), 활성탄(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 및 그래핀(graphene)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 도전재 입자를 포함하는 것일 수 있다.
The plurality of conductive material particles may comprise at least one conductive material particle selected from the group consisting of super P, activated carbon, carbon black, and graphene. have.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하고, 상기 전해질은, 전술한 것 어느 하나에 따른 고체 전해질 복합체인, 전고체 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, cathode; And an electrolyte, wherein the electrolyte is a solid electrolyte complex according to any one of the foregoing.

상기 양극 또는 상기 음극 중 어느 하나의 전극은, 리튬(Li), 리튬메탈(Li-metal)계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 전극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.Any one of the positive electrode and the negative electrode may be formed of at least one selected from the group consisting of lithium (Li), a lithium metal-based oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium S), a derivative thereof, and a mixture thereof.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하고, 상기 양극 또는 상기 음극 중 어느 하나의 전극은, 전술한 것 중 어느 하나의 복합 전극인, 전고체 전지를 제공한다.
In another embodiment of the present invention, cathode; And an electrolyte, wherein any one of the anode and the cathode is a composite electrode of any one of the foregoing.

본 발명의 일 구현예에 따른 고체 전해질 복합체는, 유기 액체 전해질의 우수한 이온 전도성 및 황화물계 고체 전해질의 탁월한 안전성을 동시에 취하되 이들 사이의 계면이 안정하게 유지되는 분말 형태이며, 전고체 전지의 전기 화학적 성능 및 내구성을 향상시키는 데 기여할 수 있다.The solid electrolyte complex according to one embodiment of the present invention is in the form of powder in which the excellent ionic conductivity of the organic liquid electrolyte and the excellent safety of the sulfide-based solid electrolyte are simultaneously taken and the interface between them is stably maintained. Chemical performance and durability.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 고체 전해질 복합체의 제조 방법은, 단순히 혼합하는 공정에 의하여 상기 우수한 특성을 지닌 고체 전해질 복합체를 양산하는 데 기여할 수 있다.The method for producing the solid electrolyte complex according to another embodiment of the present invention can contribute to mass production of the solid electrolyte complex having the above excellent characteristics by simply mixing.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 복합 전극은, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 및 유기 액체 전해질이 전극 활물질과 복합된 형태이므로, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질의 장점(즉, 폭발, 발화 등의 위험으로부터 안전함) 및 상기 유기 액체 전해질의 장점(즉, 상기 전극 활물질 입자와의 안정적인 계면 형성)을 모두 취할 수 있다.Since the composite electrode according to another embodiment of the present invention is formed by combining a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and an organic liquid electrolyte with an electrode active material, advantages of the plurality of sulfide-based solid electrolytes (that is, Risk safety) and the advantages of the organic liquid electrolyte (i.e., stable interface formation with the electrode active material particles).

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 전고체 전지는, 상기 고체 전해질 복합체 또는 상기 복합 전극을 포함함으로써, 액체 전해질 및 고체 전해질의 각 이점을 취하여 전기 화학적 성능 및 내구성이 향상될 수 있다.
The pre-solid battery according to another embodiment of the present invention can improve the electrochemical performance and durability by taking advantage of each of the liquid electrolyte and the solid electrolyte by including the solid electrolyte complex or the composite electrode.

도 1은, 본 발명의 일 구현예에 따른 고체 전해질 복합체를 포함하는 전극층을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 황화물계 고체 전해질 입자를 포함하는 전극층을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 내지 7은, 여러 가지 유기 용매에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 각각 기록한 것이다.
도 8 내지 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들을 펠렛으로 성형한 후, 각각에 대한 임피던스를 측정하여 기록한 것이다.
도 14 내지 18은. 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들에 대한 X-선 회절 분석 결과를 각각 나타낸 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들에 대한 전기 화학적 창을 나타낸 것이다.
도 20 내지 23은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들을 적용한 각 전지에 대해, 순환 전압전류법에 따른 분석 결과를 각각 나타낸 것이다.
도 24 내지 29는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들을 적용한 각 전지에 대해, 임피던스를 측정한 결과를 각각 나타낸 것이다.
도 30 내지 34는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질 샘플들을 적용한 각 전지에 대해, X-선 회절 분석을 실시한 결과를 각각 나타낸 것이다.
도 36 내지 39는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체전지들에 대해, 순환 전압전류법에 의한 분석을 수행한 결과를 각각 나타낸 것이다.
FIG. 1 schematically shows an electrode layer including a solid electrolyte complex according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 schematically shows an electrode layer including sulfide-based solid electrolyte particles.
3 to 7 are photographs of various organic solvents immediately after and 24 hours after the introduction of the solid electrolyte samples according to one embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 8 to 13 show the results of measuring the impedance for each of the solid electrolyte samples according to an embodiment of the present invention after forming them into pellets.
Figs. Ray diffraction analysis results of the solid electrolyte samples according to one embodiment of the present invention.
19 shows an electrochemical window for solid electrolyte samples according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 20 to 23 show results of analysis according to the cyclic voltammetry method for each cell to which the solid electrolyte samples according to the embodiment of the present invention are applied.
24 to 29 show results of measurement of impedance for each cell to which solid electrolyte samples according to an embodiment of the present invention are applied.
30 to 34 show results of X-ray diffraction analysis of each cell to which solid electrolyte samples according to an embodiment of the present invention are applied.
FIGS. 36 to 39 show the results of performing analysis by the cyclic voltammetry method on all solid-state cells according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명의 일 구현예에서는, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된, 유기 액체 전해질;을 포함하며, 분말 형태인, 고체 전해질 복합체를 제공한다.In one embodiment of the present invention, a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And an organic liquid electrolyte distributed in a gap between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, wherein the solid electrolyte complex is in powder form.

이는, 고체 전해질 및 유기 액체 전해질이 복합된 형태로서, 1) 상기 복합체 내 각 물질이 접촉하는 계면이 안정적으로 유지되어, 2) 앞서 살펴본 유기 액체 전해질 및 고체 전해질의 각 장점을 취하되 3) 각 단점을 상쇄할 수 있는, 4) 분말 형태의 고체 전해질 복합체에 해당된다.This is a combination of a solid electrolyte and an organic liquid electrolyte. 1) The interface between each material in the composite is stably maintained. 2) The advantages of the organic liquid electrolyte and the solid electrolyte are obtained. 3) 4) a solid electrolyte complex in the form of a powder that can offset the disadvantages.

1) 일반적으로, 유기 액체 전해질은 극성이며, 고체 전해질은 극성인 물질과 반응성이 있으므로, 이들 사이의 계면이 불안정하여 복합화하기 어렵다. 그에 반면, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 고체 전해질 복합체의 경우, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 상기 유기 액체 전해질이 안정적으로 분포된 분말이므로, 전고체 전지에 적용되기에 적합하다.1) Generally, since the organic liquid electrolyte is polar and the solid electrolyte is reactive with a polar material, the interface between them is unstable and difficult to be complexed. On the other hand, in the case of the solid electrolyte complex provided in one embodiment of the present invention, since the organic liquid electrolyte is stably distributed in the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, it is suitable for application to all solid batteries Do.

이를 위해, 상기 고체 전해질 복합체 내 유기 액체 전해질은, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자와 반응성이 거의 없고, 열적 안정성이 우수한 물질일 수 있다. To this end, the organic liquid electrolyte in the solid electrolyte complex may be a material having little reactivity with the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and having excellent thermal stability.

2) 구체적으로, 이러한 고체 전해질 층을 포함하는 전고체 전지는, 다음과 같이 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 및 상기 유기 액체 전해질의 이점을 보두 취할 수 있다.2) Specifically, the whole solid battery including such a solid electrolyte layer can take advantage of the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and the organic liquid electrolyte as follows.

상기 고체 전해질 복합체 내 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는, 일반적으로 고체 전해질로 사용되는 산화물계 물질(예를 들어, LixLayTiO3, Li7La3Zr2O12 등의 조성) 보다 우수한 연성을 지니고 있는 물질이므로, 저온 압착(cold pressing)만으로도 입자 사이의 긴밀한 접촉이 가능하며, 이러한 특성은 전고체 전지의 초기 전도도가 우수하게 발현되는 데 기여한다.The plurality of sulfide-based solid electrolyte particles in the solid electrolyte complex are oxide-based materials generally used as a solid electrolyte (for example, Li x La y TiO 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ). Therefore, it is possible to make intimate contact between particles even by cold pressing alone, and this characteristic contributes to excellent initial conductivity of the entire solid battery.

또한, 상기 고체 전해질 복합체 내 유기 액체 전해질은, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포됨으로써, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 이온 전달 경로를 제공해준다. Further, the organic liquid electrolyte in the solid electrolyte complex is distributed in the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, thereby providing an additional ion transfer pathway other than the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles.

3) 나아가, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 상기 유기 액체 전해질에 의한 누액, 발화, 폭발 등에 대한 잠재적인 위험성을 상쇄시키고, 상기 유기 액체 전해질은 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자에 의한 (활물질 입자와의) 계면 불안정성을 감쇄시킬 수 있다.3) Further, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles offset a potential danger of leakage, ignition, explosion, and the like caused by the organic liquid electrolyte, and the organic liquid electrolyte contains the sulfide-based solid electrolyte particles Lt; RTI ID = 0.0 > interfacial instability < / RTI >

4) 아울러, 상기 고체 전해질 복합체는 분말 형태이며, 펠렛화(pelletizing)하더라도 통상의 고체 전해질과 다름 없이 그 형태가 안정적으로 유지될 수 있으며, 이를 고체 전해질 층으로 포함하는 전고체 전지는 전기 화학적인 안정성을 확보할 수 있다.4) In addition, the solid electrolyte complex is in the form of powder and can be stably maintained in the form of pelletizing, unlike ordinary solid electrolytes, and the whole solid battery including the solid electrolyte layer as the solid electrolyte layer can be electrochemically Stability can be ensured.

이하, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 고체 전해질 복합체에 관하여 보다 자세히 설명하기로 하며, 실시예 및 이에 대한 실험예에서는 상기 고체 전해질 복합체의 이점을 직접 확인할 수 있다.
Hereinafter, the solid electrolyte complex to be provided in one embodiment of the present invention will be described in more detail. In the examples and experimental examples thereof, the advantage of the solid electrolyte complex can be directly confirmed.

우선, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자에 대한 설명은 다음과 같다.First, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles will be described as follows.

상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는, 상온에서 높은 전도도(예: >10-4 S/cm)를 가지는 황화물계 고체 전해질 입자가 복수개 포함된 것일 수 있고, 예를 들면 복수의 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may include a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles having high conductivity (for example,> 10 -4 S / cm) at room temperature. For example, a plurality of lithium sulfide Based solid electrolyte particles, a plurality of sodium sulfide based solid electrolyte particles, or a mixture thereof.

이는, 이와 관련하여, 상기 리튬(Lithium) 황화물계 물질, 또는 상기 소듐(Sodium) 황화물계 물질은, 산화물계 물질(예를 들어, LixLayTiO3, Li7La3Zr2O12 등의 조성) 에 비하여 보다 우수한 연성을 지니고 있는 물질이다. 따라서, 전술한 바와 같이 저온 압착(cold pressing)만으로도 입자 간 긴밀한 접촉이 가능하며, 이러한 특성은 전고체 전지의 초기 전도도가 우수하게 발현되는 데 기여할 수 있다.In this regard, the lithium sulfide-based material or the sodium sulfide-based material may be an oxide-based material (for example, Li x La y TiO 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 And the like). Therefore, as described above, it is possible to make intimate contact between particles even by cold pressing alone, and such characteristics can contribute to excellent initial conductivity of the entire solid battery.

이때, 상기 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자는, 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.Here, the lithium sulfide-based solid electrolyte particles may be represented by the following general formula (1).

[화학식 1] LiaPMbScXd Li a PM b S c X d

상기 화학식 1에서, M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W이고, X= F, Cl, Br, 또는 I이며, 0≤a≤6, 0≤b≤6, 0≤c≤6, 0≤d≤6일 수 있다.In the above Formula 1, M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, , Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta or W, X = F, Cl, Br, or I and 0? A? 6, 0? B? 6, 0? , 0? D? 6.

이와 독립적으로, 상기 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자는, 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.Independently, the sodium sulfide-based solid electrolyte particle may be represented by the following formula (2).

[화학식 2] NaaPMbScXd ???????? Na a PM b S c X d ?????

상기 화학식 2에서, M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W이고, X= F, Cl, Br, 또는 I이며, 0≤a≤6, 0≤b≤6, 0≤c≤6, 0≤d≤6일 수 있다.In the above Formula 2, M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, , Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta or W, X = F, Cl, Br, or I and 0? A? 6, 0? B? 6, 0? , 0? D? 6.

한편, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는, 복수의 결정질 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 비정질 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.On the other hand, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may be a plurality of crystalline sulfide-based solid electrolyte particles, a plurality of amorphous sulfide-based solid electrolyte particles, or a mixture thereof.

즉, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 결정질인 입자로만 이루어질 수도 있고, 비정질인 입자로만 이루어질 수 있으나, 결정질인 입자 및 비정질인 입자의 혼합물일 수도 있다.
That is, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may be composed only of crystalline particles or only of amorphous particles, but may be a mixture of crystalline particles and amorphous particles.

상기 유기 액체 전해질에 관한 설명은 다음과 같다.The description of the organic liquid electrolyte is as follows.

상기 유기 액체 전해질은, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자와 반응성이 거의 없고, 열적 안정성이 우수한 물질이며, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포되어 추가적인 이온 전달 경로를 제공해줄 수 있는 물질이라면, 특별히 한정되지는 않는다.As described above, the organic liquid electrolyte is a material having little reactivity with the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and excellent in thermal stability. The organic liquid electrolyte is distributed in the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, Is not particularly limited as long as it is a substance capable of providing the above.

예를 들면, 상기 유기 액체 전해질은, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.For example, the organic liquid electrolyte may be a substance in which a metal salt is dissociated in an ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof.

구체적으로, 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염에 대한 이온 전도성 유기 용매의 몰비(이온 전도성 유기 용매의 몰수:금속염의 몰수)는, 1:0.5 내지 1:5 이다.일 수 있다.Specifically, the molar ratio of the ion conductive organic solvent to the metal salt in the ion-conductive organic solvent dissociated from the metal salt (the number of moles of the ion conductive organic solvent: the number of moles of the metal salt) is 1: 0.5 to 1: 5 .

즉, 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질은, 상기 한정된 몰비의 범위를 만족하도록 상기 이온 전도성 유기 용매에 상기 금속염을 해리시킨 것일 수 있다.That is, the substance in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent may be one in which the metal salt is dissociated in the ion conductive organic solvent so as to satisfy the defined molar ratio range.

만약 상기 한정된 범위를 초과하도록 상기 금속염을 상기 유기 용매에 과량 해리시킬 경우, 상기 금속염이 더 이상 녹지 못하고 석출되어 불균일상의 액체 전해질이 만들어지는 문제가 있다. 이와 달리, 상기 한정된 범위 미만으로 상기 금속염을 상기 유기 용매에 소량 해리시킬 경우, 액체 전해질의 이온전도도가 낮아지며, 상기 고체 전해질과의 반응성이 커진다는 문제가 있다.If the metal salt is excessively dissolved in the organic solvent so as to exceed the above-defined range, the metal salt can not dissolve anymore and is precipitated, resulting in the formation of a nonuniform liquid electrolyte. On the other hand, when a small amount of the metal salt is dissociated into the organic solvent below the defined range, the ion conductivity of the liquid electrolyte is lowered and the reactivity with the solid electrolyte is increased.

이때, 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염은, 상기 이온 전도성 유기 용매에 해리될 수 있는 금속염이라면 특별히 한정되지는 않는다. In this case, the metal salt in the substance in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent is not particularly limited as long as it is a metal salt that can dissociate into the ion conductive organic solvent.

예를 들면, 상기 금속염은 리튬헥사플루오르포스페이트, 리튬테트라플루오로보레이트, 리튬헥사플루오르아세네이트, 과염소산리튬, 리튬테트라클로로알루미네이트, 리튬 비스옥살레이토 보레이트, 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드 (LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), 소튬헥사플루오르포스페이트, 소듐테트라플루오로보레이트, 소듐헥사플루오르안티모네이드, 과염소산나트퓸, 염화나트륨, 요오드화나트륨, 이들의 각 유도체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.For example, the metal salt may be lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroacetate, lithium perchlorate, lithium tetrachloroaluminate, lithium bis oxalate borate, lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), sodium hexafluorophosphate, sodium tetrafluoroborate, sodium hexafluoroantimonide, Sodium chloride, sodium iodide, each derivative thereof, or a mixture thereof.

이와 독립적으로, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 이온 전도성 유기 용매는, 상기 금속염을 해리시킬 수 있으며 이온 전도성인 물질이라면 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 환형의(cyclic) 카보네이트(carbonate)계 용매, 글림(glyme)계 용매, 에터(ether)계 용매 중에서 선택되는 것일 수 있다.Independently, the ion conductive organic solvent in the material in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent is not particularly limited as long as it is capable of dissociating the metal salt and is ion conductive. For example, it may be selected from a cyclic carbonate solvent, a glyme solvent, and an ether solvent.

구체적으로, 상기 이온 전도성 유기 용매가 상기 카보네이트(carbonate)계 용매일 경우, 에틸렌 카보네이트 (ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트 (propylene carbonate), 감마-부틸로락톤(g-butylrolactone), 또는 이들이 조합된 혼합 용매일 수 있다.Specifically, when the ion conductive organic solvent is used for the carbonate-based daily use, it is preferable to use ethylene carbonate, propylene carbonate, g-butylrolactone, Can be every day.

또한, 상기 이온 전도성 유기 용매가 상기 글림(glyme)계 용매일 경우, 아세토니트릴(acetonitrile), 석시노니트릴 (succinonitrile), 아디포니트릴 (adiponitrile), 세바코니트릴 (sebaconitrile) 등과 같은 니트릴계 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 트라이 글리콜 디메틸 에테르(triethylene glycol dimethyl ether), 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(tetraethylene glycol dimethyl ether), 또는 이들이 조합된 혼합 용매일 수 있다.In the case where the ion conductive organic solvent is used for the glyme series daily, it may be a nitrile solvent such as acetonitrile, succinonitrile, adiponitrile, sebaconitrile, etc., For example, ethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, or a combination thereof.

그리고, 상기 이온 전도성 유기 용매가 에터(ether)계 용매일 경우, 하이드로플루오로에터 (hydrofluoroether), 다이메틸에터(dimethylether), 또는 이들이 조합된 혼합 용매일 수 있다.When the ion conductive organic solvent is used for an ether system, it may be a hydrofluoroether, a dimethylether or a combination thereof.

한편, 상기 이온 전도성 액체는, 적어도 하나의 양이온 및 적어도 하나의 음이온을 포함하여 이온 전도성이 있는 액체 물질이라면 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면, 암모늄(Ammonium), 이미다조늄(Imidazolium), 올사졸륨(Oxazolium), 피페리디늄(Piperidinium), 피라지늄(Pyrazinium), 피라졸륨(Pyrazolium), 피리다지늄(Pyridazinium), 피리디늄(Pyridinium), 피리미디늄(Pyrimidinium), 피롤리디늄(Pyrrolidinium), 피롤리늄(Pyrrolinium), 피롤륨(Pyrrolium), 트리아졸륨(Triazolium), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 양이온, 및 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO- (상기 R은 C1 내지 C9인 알킬기 또는 페닐기임), PF6 -, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (CF3SO3)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (CF3SO2)3C-, CF3CO2 -, CH3CO2 - ), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 음이온을 포함하는 것일 수 있다.
On the other hand, the ion conductive liquid is not particularly limited as long as it is an ion conductive liquid material containing at least one cation and at least one anion, and examples thereof include ammonium (Ammonium), imidazolium, The present invention relates to a process for the preparation of a compound of formula (I) or a salt thereof, wherein the compound is selected from the group consisting of oxazolium, piperidinium, pyrazinium, pyrazolium, pyridazinium, pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium), pyrrolidine titanium (Pyrrolinium), blood rolryum (Pyrrolium), triazolium (triazolium), and at least one cation selected from the group comprising a combination thereof, and F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 -, RCOO - ( wherein R is an alkyl group or a phenyl C1 to C9), PF 6 -, ( CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (CF 3 SO 3) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (CF3SO2) 3 C - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - ), and their And at least one anion selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 고체 전해질 복합체의 조성 및 그 이온 전도도에 관한 설명은 다음과 같다.The composition of the solid electrolyte complex and its ion conductivity will be described below.

상기 고체 전해질 복합체 100 중량%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 전체는 50.0 내지 99.9 중량% 포함되고, 상기 유기 액체 전해질은 0.1 내지 50.0 중량% 혹은 포함되는 것일 수 있다.The total amount of the sulfide-based solid electrolyte particles may be 50.0 to 99.9 wt%, and the amount of the organic liquid electrolyte may be 0.1 wt% to 50.0 wt% based on 100 wt% of the solid electrolyte complex.

만약 상기 고체 전해질 복합체 내 복수의 황화물계 고체 전해질이 상기 한정된 범위를 초과하도록 과량 포함될 경우, 상대적으로 상기 유기 액체 전해질은 미량 포함될 수 밖에 없어, 목적하는 고체전해질 복합체의 특성이 나타나지 않는 문제가 있다. 이와 달리, 상기 고체 전해질 복합체 내 복수의 황화물계 고체 전해질이 상기 한정된 범위 미만으로 소량 포함될 경우, 상대적으로 상기 유기 액체 전해질은 과량 포함될 수 밖에 없어, 분말 형태가 아닌 슬러리 형태가 될 수 있으며, 분말 형태로 형성되더라도 압착 과정 중 상기 유기 액체 전해질이 넘쳐 흐르는 누액 문제가 발생 할 수 있다. If a plurality of sulfide-based solid electrolytes in the solid electrolyte complex are contained in an excess amount exceeding the above-defined range, there is a problem that the characteristics of the desired solid electrolyte complex are not exhibited because a relatively small amount of the organic liquid electrolyte is involved. Alternatively, when a plurality of sulfide-based solid electrolytes in the solid electrolyte complex are contained in a small amount below the defined range, relatively large amounts of the organic liquid electrolyte are required to be contained in an excessive amount, The organic liquid electrolyte may overflow during the pressing process.

또한, 상기 고체 전해질 복합체 100 몰%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 전체는 50.0 내지 99.9 몰%, 상기 유기 액체 전해질은 0.1 내지 50.0 몰% 포함되는 것일 수 있다. 상기 고체 전해질 복합체 100 몰% 기준으로 각 성분의 함량을 한정하는 것은, 상기 고체 전해질 복합체 100 중량%을 기준으로 각 성분의 함량을 한정한 것과 동일한 이유이다.Also, the total number of the sulfide-based solid electrolyte particles may be 50.0 to 99.9 mol%, and the amount of the organic liquid electrolyte may be 0.1 to 50.0 mol% based on 100 mol% of the solid electrolyte complex. The reason for limiting the content of each component based on 100 mol% of the solid electrolyte complex is that the content of each component is limited based on 100 wt% of the solid electrolyte complex.

한편, 상기 고체 전해질 복합체의 이온 전도도는, 상온(25 ℃)에서 1x 10-4 내지 5x10-2 S/cm일 수 있다.Meanwhile, the ionic conductivity of the solid electrolyte complex may be 1 × 10 -4 to 5 × 10 -2 S / cm at room temperature (25 ° C.).

이는, 일반적으로 알려진 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도(25 ℃에서 Li3PS4 기준, 1x10-3 S/cm)보다 높은 범위의 이온 전도도에 해당된다. 앞서 기재한 바와 같이, 상기 황화물계 고체 전해질 입자만으로는 입자 간 접촉 특성에 한계가 있다. This corresponds to a higher ionic conductivity than the generally known sulfide-based solid electrolytes (Li 3 PS 4 at 25 캜, 1 x 10 -3 S / cm). As described above, the above-described sulfide-based solid electrolyte particles alone have a limited contact property between particles.

그러나, 상기 고체 전해질 복합체의 경우 유기 액체 전해질이 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 위치함으로써 이온 전달 경로를 추가로 제공할 수 있고, 그 결과 상기 일반적으로 알려진 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도에 비하여 높은 이온 전도도를 나타낼 수 있는 것이다.
However, in the case of the solid electrolyte complex, since the organic liquid electrolyte is located in the gap between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, it is possible to further provide an ion transfer path, and as a result, the ion conductivity of the sulfide- Ionic conductivity.

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계; 유기 액체 전해질을 준비하는 단계; 및 상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 포함하는, 고체 전해질 복합체의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a sulfide-based solid electrolyte, comprising the steps of: preparing a sulfide-based solid electrolyte powder; Preparing an organic liquid electrolyte; And mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form.

앞서 설명한 바와 같이, 일반적으로는 고체 전해질 및 액체 전해질이 하이브리드(hybrid)된 전해질을 제조하기 어려우나, 상기 고체 전해질 복합체의 제조 방법은 단순히 상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하는 공정에 의하여 이들 물질이 복합화된 형태의 분말을 수득할 수 있다.As described above, it is generally difficult to produce an electrolyte in which a solid electrolyte and a liquid electrolyte are hybridized. However, the method of manufacturing the solid electrolyte complex is merely a process of mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte Whereby a powder in the form of a composite of these substances can be obtained.

이를 위해, 상기 유기 액체 전해질은 상기 황화물계 고체 전해질 분말과 반응성이 거의 없고, 열적 안정성이 우수한 물질일 수 있다. 또한, 상기 각 원료 물질(즉, 상기 유기 액체 전해질 및 상기 황화물계 고체 전해질 분말)의 혼합비를 제어함으로써, 상기 최종적으로 수득되는 고체 전해질 복합체의 전기 화학적인 안정성 또한 확보할 수 있다.For this, the organic liquid electrolyte may be a material having little reactivity with the sulfide-based solid electrolyte powder and having excellent thermal stability. Further, by controlling the mixing ratio of each of the raw materials (that is, the organic liquid electrolyte and the sulfide-based solid electrolyte powder), the electrochemical stability of the finally obtained solid electrolyte complex can be secured.

이하, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 고체 전해질 복합체의 제조 방법을 자세히 설명한다. 단, 상기 최종적으로 수득되는 고체 전해질 복합체에 관한 설명은 전술한 바와 같아 생략한다.
Hereinafter, a method for producing the solid electrolyte complex provided in one embodiment of the present invention will be described in detail. However, the description of the finally obtained solid electrolyte complex is as described above and is omitted.

상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;에 관한 설명은 다음과 같다.The step of mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form will now be described.

상기 혼합 과정에서, 상기 황화물계 고체 전해질 분말을 이루는 복수의 입자 사이의 공극으로 상기 유기 액체 전해질이 침투될 수 있고, 상기 각 원료 물질이 서로 안정한 계면을 유지하며 접촉될 수 있으므로, 최종적으로 수득되는 고체 전해질 복합체는 전기화학적으로 안정적인 물질이 될 수 있다.In the mixing process, the organic liquid electrolyte can be permeated into the voids between the plurality of particles forming the sulfide-based solid electrolyte powder, and the respective raw materials can be contacted while maintaining a stable interface with each other, The solid electrolyte complex can be an electrochemically stable material.

이때, 상기 공극에 상기 유기 액체 전해질이 고르게 분포될수록, 최종적으로 수득되는 고체 전해질 복합체는 안정한 계면을 이룰 수 있으며, 상기 유기 액체 전해질에 의하여 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 이온 전달 경로를 제공해 줄 수 있음은 전술한 바와 같다.At this time, as the organic liquid electrolyte is evenly distributed in the pores, the finally obtained solid electrolyte complex can form a stable interface, and an additional ion transfer path other than the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles can be formed by the organic liquid electrolyte As described above.

이를 위해, 상기 혼합은 상기 각 원료 물질을 균일하게 분산시킬 수 있는 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 볼-믹싱(ball-mixing) 또는 수동-믹싱(manual-mixing) 중 어느 하나의 방법을 사용하여 수행될 수 있다.For this purpose, the mixing can be performed by a method capable of uniformly dispersing the respective raw materials. For example, it can be performed using any one of ball-mixing and manual-mixing.

한편, 상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계; 이후에, 상기 수득된 고체 전해질 복합체를 펠렛화(pelletizing), 펠렛 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.Mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form; Thereafter, pelletizing the obtained solid electrolyte complex to obtain a solid electrolyte complex in the form of a pellet may be further included.

전술한 바와 같이, 일반적으로 고체 전해질은 압착(pressing)하더라도 기공(pore)을 거의 포함하지 않는 밀집된(dense) 펠렛(pellet)의 형태로 구현하기 어려운 특성을 가지고 있다. 그에 반면, 상기 수득된 분말 형태의 고체 전해질 복합체에 포함된 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 산화물계 물질(예를 들어, LixLayTiO3, Li7La3Zr2O12 등의 조성)에 비하여 보다 우수한 연성을 지니고 있는 물질이며, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에는 유기 액체 전해질이 위치하므로, 펠렛화되기에 용이하다.
As described above, a solid electrolyte generally has a characteristic that it is hard to realize in the form of a dense pellet which hardly contains pores even when pressed. On the other hand, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles contained in the solid electrolyte complex obtained in the powder form obtained is an oxide-based material (for example, LixLayTiO3, Li7La3Zr2O12 And the organic liquid electrolyte is located in the gap between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles, so that it is easy to be pelletized.

한편, 황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계;는, 밀링(milling), 멜트 퀀칭(melt quenching)법, 또는 액상법 중 어느 하나의 방법을 사용하여, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 분말을 상기 황화물계 고체 전해질 분말로 제조하는 것일 수 있다.On the other hand, the step of preparing the sulfide-based solid electrolyte powder can be carried out by using any one of the milling method, the melt quenching method and the liquid phase method, Or a solid electrolyte powder.

[화학식 3] Li2S-P2S5-MaSx Li 2 SP 2 S 5 -M a S x

상기 화학식 3에서,0≤a≤6이고, 0≤x≤6이다.
In Formula 3, 0? A? 6 and 0? X? 6.

또한, 유기 액체 전해질을 준비하는 단계;는, 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물을 준비하는 것일 수 있다. Further, the step of preparing the organic liquid electrolyte may include preparing a substance in which the metal salt is dissociated in the ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof.

이때, 상기 유기 액체 전해질로 상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질을 준비하는 경우, 금속염에 대한 이온 전도성 유기 용매의 몰비(이온 전도성 유기 용매의 몰수:금속염의 몰수)는, 1:0.5 내지 1:5일 수 있고, 이와 같은 몰비 한정의 이유는 전술한 바와 같다.When preparing a material in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent with the organic liquid electrolyte, the molar ratio of the ion conductive organic solvent to the metal salt (the number of moles of the ion conductive organic solvent: the number of moles of the metal salt) 1: 5, and the reason for such a mole ratio limitation is as described above.

또한, 상기 이온 전도성 유기 용매, 상기 금속염, 및 상기 이온 전도성 액체 역시 각각 전술한 물질 중에서 선택될 수 있다.
Also, the ion conductive organic solvent, the metal salt, and the ion conductive liquid may be respectively selected from the above-mentioned materials.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 복수의 전극 활물질 입자; 복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및 유기 액체 전해질;을 포함하며, 상기 복수의 전극 활물질 입자 및 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 균일하게 분포되고, 상기 각 입자 사이의 공극에 상기 유기 액체 전해질이 분포된 것인, 복합 전극을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a plurality of electrode active material particles; A plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; Wherein the plurality of electrode active material particles and the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are uniformly distributed and the organic liquid electrolyte is distributed in a gap between the respective particles, to provide.

일반적인 전고체 전지의 전극은, 고체 전해질 및 활물질이 복합(경우에 따라서는 도전재 입자가 더 복합)된 형태이다. 도 2는, 상기 복합 전극과 달리, 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 및 활물질로만 이루어진 전극을 개략적으로 도시한 것으로, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자(10) 사이의 공극에 활물질 입자(30)가 분포되어 있으나, 빈 공간이 채워지지 못한 형태가 됨을 알 수 있다.A typical pre-solid electrolyte electrode is a composite in which a solid electrolyte and an active material are combined (in some cases, conductive particles are more complex). 2 schematically shows an electrode consisting of a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and an active material unlike the composite electrode, in which active material particles 30 are formed on the pores between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles 10 However, it can be seen that the empty space is not filled.

그에 반면, 상기 복합 전극은 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 및 상기 유기 액체 전해질이 상기 전극 활물질과 안정적으로 복합된 형태이므로, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질의 장점(즉, 폭발, 발화 등의 위험으로부터 안전함) 및 상기 유기 액체 전해질의 장점(즉, 상기 전극 활물질 입자와의 안정적인 계면 형성)을 모두 취할 수 있는 복합 전극에 해당된다.On the other hand, since the composite electrode has a form in which the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and the organic liquid electrolyte are stably combined with the electrode active material, the advantages of the plurality of sulfide-based solid electrolytes (that is, (That is, a stable interface with the electrode active material particles) and advantages of the organic liquid electrolyte (i.e., stable interface formation with the electrode active material particles).

이와 관련하여, 도 1은 상기 복합 전극을 개략적으로 도시한 것으로, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자(10) 사이의 공극에 활물질 입자(30)가 분포되어 있고, 나머지 빈 공간을 유기 액체 전해질(30)을 채우는 형태가 됨을 알 수 있다.1 schematically shows the composite electrode, in which active material particles 30 are distributed in a gap between the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles 10, and the remaining void space is filled with an organic liquid electrolyte 30).

따라서, 이를 적용한 전고체 전지가 리튬 이차 전지인 경우, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 그 자체와는 계면 특성이 좋지 않은 활물질을 사용하더라도, 상기 유기 액체 전해질에 의하여 이러한 활물질과 안정적으로 긴밀하게 접촉될 수 있으므로, 이를 적용한 전지는 전기 화학적으로 안정할 뿐만 아니라 그 성능(예를 들면, 초기 이온 전도도 등)이 향상될 수 있다. Therefore, when the entire solid-state cell to which the present invention is applied is a lithium secondary battery, even if an active material having poor interfacial characteristics is used with the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles per se, stable contact with the active material The cell to which it is applied is not only electrochemically stable but also its performance (for example, initial ion conductivity) can be improved.

또한, 리튬의 가역적인 충전 및 방전에 따라 부피 변화가 크게 일어나는 활물질을 사용하더라도, 상기 유기 액체 전해질에 의하여 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 이온 전달 경로를 가지므로, 이를 적용한 전지는 충방전을 거듭하더라도 이온 전도도의 저하가 최소화될 수 있다.Further, even if an active material having a large volume change due to reversible charging and discharging of lithium is used, the organic liquid electrolyte has an additional ion transfer path other than the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles. Therefore, Even when discharging is repeated, deterioration of ion conductivity can be minimized.

나아가, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 상기 유기 액체 전해질에 의한 누액, 발화, 폭발 등에 대한 잠재적인 위험성을 상쇄시키고, 상기 유기 액체 전해질은 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자에 의한 (활물질 입자와의) 계면 불안정성을 감쇄시킬 수 있다.Further, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles offset the potential danger of leakage, ignition, explosion, etc., of the organic liquid electrolyte, and the organic liquid electrolyte is formed by the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles The interface instability can be attenuated.

상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 및 상기 유기 액체 전해질에 관한 설명은 전술한 바와 같고, 이를 제외한 상기 복합 전극의 특성을 이하에서 설명한다.
The description of the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles and the organic liquid electrolyte is as described above, and the characteristics of the composite electrode except for the above are described below.

구체적으로, 상기 복합 전극 전체 100 중량%에 대해, 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 20 내지 70 중량% 포함되고, 상기 유기 액체 전해질은 2 내지 7 중량% 포함되고, 상기 복수의 전극 활물질 입자는 잔부로 포함되는 것일 수 있다.Specifically, the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are contained in an amount of 20 to 70% by weight, the organic liquid electrolyte is contained in an amount of 2 to 7% by weight based on 100% by weight of the composite electrode, It may be included as the remainder.

만약 상기 고체 전해질 복합체 내 복수의 황화물계 고체 전해질이 상기 한정된 범위를 초과하도록 과량 포함될 경우, 상대적으로 상기 유기 액체 전해질은 미량 포함될 수 밖에 없어, 목적하는 고체전해질 복합체의 특성이 나타나지 않는 문제가 있다. If a plurality of sulfide-based solid electrolytes in the solid electrolyte complex are contained in an excess amount exceeding the above-defined range, there is a problem that the characteristics of the desired solid electrolyte complex are not exhibited because a relatively small amount of the organic liquid electrolyte is involved.

이와 달리, 상기 고체 전해질 복합체 내 복수의 황화물계 고체 전해질이 상기 한정된 범위 미만으로 소량 포함될 경우, 상대적으로 상기 유기 액체 전해질은 과량 포함될 수 밖에 없어, 분말 형태가 아닌 슬러리 형태가 될 수 있으며, 분말 형태로 형성되더라도 압착 과정 중 상기 유기 액체 전해질이 넘쳐 흐르는 누액 문제가 발생 할 수 있다.
Alternatively, when a plurality of sulfide-based solid electrolytes in the solid electrolyte complex are contained in a small amount below the defined range, relatively large amounts of the organic liquid electrolyte are required to be contained in an excessive amount, The organic liquid electrolyte may overflow during the pressing process.

상기 복수의 전극 활물질 입자는. 특별히 한정되지 않지만, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다.And the plurality of electrode active material particles. Although not particularly limited, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (a lithiated intercalation compound) can be used.

즉, 상기 전극 활물질 중 리튬의 가역적인 충전 및 방전에 따라 부피 변화가 크게 일어나는 활물질을 사용하더라도, 상기 고체 전해질 복합체는 상기 유기 액체 전해질에 의하여 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 이온 전달 경로를 가지므로, 이를 적용한 전지는 충방전을 거듭하더라도 이온 전도도의 저하가 최소화될 수 있다.That is, even if an active material having a large volume change due to the reversible charging and discharging of lithium in the electrode active material is used, the solid electrolyte complex may further include additional ion transfer paths other than the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles The deterioration of the ion conductivity can be minimized even if the battery is repeatedly charged and discharged.

예를 들면, 상기 전극은, 리튬(Li), 리튬메탈(Li-metal)계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 전극 활물질 입자를 포함하는 것일 수 있다.
For example, the electrode may be formed of at least one selected from the group consisting of lithium (Li), a lithium metal oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium (Ge) And a mixture thereof. The electrode active material particles may be at least one selected from the group consisting of a metal oxide, a metal oxide, and a mixture thereof.

한편, 상기 복합 전극은, 복수의 도전재 입자;를 더 포함하는 것일 수 있으며, 이 경우에 관한 설명은 다음과 같다.The composite electrode may further include a plurality of conductive material particles. The description of the case is as follows.

상기 복합 전극 전체 100 중량부에 대해, 상기 복수의 도전재 입자는 0.5 내지 10 중량부 포함되는 것일 수 있다. The conductive particles may be contained in an amount of 0.5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the composite electrode.

만약 상기 복합 전극 전체 100 중량부에 대해, 상기 복수의 도전재 입자가 10 중량부를 초과하여 더 포함될 경우, 4 V 이상의 고전압에서의 부반응이 가속화될 수 있으며, 에너지 질량 밀도 및 에너지 부피 밀도가 감소될 수 있다. 이와 달리, 0.5 중량부 미만으로 더 포함될 경우, 그 양이 지나치게 적어 상기 복합 전극에 도전성을 부여하는 효과가 미미하다.If more than 10 parts by weight of the plurality of conductive material particles is contained in 100 parts by weight of the composite electrode as a whole, side reactions at a high voltage of 4 V or higher can be accelerated and energy mass density and energy density density are reduced . On the other hand, if it is further contained in an amount of less than 0.5 part by weight, the amount thereof is too small and the effect of imparting conductivity to the composite electrode is insignificant.

상기 복수의 도전재 입자는, 도전성이 있는 입자라면 특별히 한정되지는 않지만, 수퍼 피(super p), 활성탄(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 및 그래핀(graphene)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 도전재 입자를 포함하는 것일 수 있다.
The plurality of conductive material particles are not particularly limited as long as they are conductive particles. However, the conductive material particles are not particularly limited as long as they are conductive particles in the group including super p, activated carbon, carbon black, and graphene And may include one or more selected conductive particles.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하고, 상기 전해질은, 전술한 것 어느 하나에 따른 고체 전해질 복합체인, 전고체 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, cathode; And an electrolyte, wherein the electrolyte is a solid electrolyte complex according to any one of the foregoing.

이는, 전술한 것 어느 하나에 따른 고체 전해질 복합체를 포함함으로써, 상기 양극 또는 상기 음극에 포함된 활물질과의 접촉 및 계면 특성이 우수하여 전기화학적으로 안정할 뿐만 아니라 그 성능이 향상된 것일 수 있고, 나아가 충방전을 거듭하더라도 그 성능 저하가 방지될 수 있는 전고체전지에 해당된다.By including the solid electrolyte complex according to any one of the above-described methods, it is possible that the positive electrode or the active material contained in the negative electrode has excellent contact and interfacial characteristics and is electrochemically stable and has improved performance. Further, Which corresponds to an all-solid-state battery in which the performance deterioration can be prevented even when charging and discharging are repeated.

상기 양극 및 상기 음극 중 어느 하나의 전극에 포함되는 전극 활물질은, 특별히 한정되지 않지만, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다.The electrode active material contained in any one of the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited, but a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (a lithiated intercalation compound) can be used .

즉, 상기 전극 활물질 중 리튬의 가역적인 충전 및 방전에 따라 부피 변화가 크게 일어나는 활물질을 사용하더라도, 상기 고체 전해질 복합체는 상기 유기 액체 전해질에 의하여 상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 이온 전달 경로를 가지므로, 이를 적용한 전지는 충방전을 거듭하더라도 이온 전도도의 저하가 최소화될 수 있다.That is, even if an active material having a large volume change due to the reversible charging and discharging of lithium in the electrode active material is used, the solid electrolyte complex may further include additional ion transfer paths other than the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles The deterioration of the ion conductivity can be minimized even if the battery is repeatedly charged and discharged.

예를 들면, 상기 전극은, 리튬메탈계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 전극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.For example, the electrode may include a lithium metal oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium (Ge), sulfur (S), derivatives thereof, And at least one electrode active material selected from the group consisting of

상기 리튬메탈계 산화물의 경우, 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bRbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 - bRbO4 - cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Zα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Zα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbRcO2-αZ2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4.In the case of the lithium metal-based oxide, at least one of cobalt, manganese, nickel, or a composite oxide of a metal and lithium may be used. Specific examples thereof include compounds represented by any one of the following formulas . Li a A 1 - b R b D 2 wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8 and 0? B? 0.5; Li a E 1 - b R b O 2 - c D c , wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, and 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE 2 - b R b O 4 - c D c where 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; Li a Ni 1 -b- c Co b R c D α where 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2; Li a Ni 1 - b - c Co b R c O 2 - ? Z ? Wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c O 2 - ? Z ? Where the 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1-bc Mn b R c O 2-α Z 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, and 0 <α <2; Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiTO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); And LiFePO 4.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn or a combination thereof; R is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; Z is F, S, P or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn or a combination thereof; T is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu or a combination thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 코팅층은 코팅 원소 화합물로서, 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트를 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a compound having a coating layer may be mixed with the compound. The coating layer may comprise, as a coating element compound, an oxide, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, or a hydroxycarbonate of a coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. The coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof. The coating layer forming step may be carried out by any of coating methods such as spray coating, dipping, and the like without adversely affecting the physical properties of the cathode active material by using these elements in the above compound. It is a content that can be well understood by people engaged in the field, so detailed explanation will be omitted.

한편, 상기 카본계 물질의 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.
On the other hand, typical examples of the carbon-based material include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous type. Examples of the amorphous carbon include soft carbon (soft carbon) Or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 이에 대한 시험예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention and test examples therefor will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

시험예Test Example 1: 액체 전해질 및 고체 전해질의 반응성 평가 1: Evaluation of Reactivity of Liquid Electrolyte and Solid Electrolyte

일반적으로 액체 전해질 및 고체 전해질의 반응성이 어떠한지 평가하기 위하여, 액체 전해질 또는 액체 전해질의 제조에 사용될 수 있는 유기 용매에 고체 전해질을 투입한 뒤 24 시간 동안 보관하여 그 변화를 관찰하였다. Generally, in order to evaluate the reactivity between the liquid electrolyte and the solid electrolyte, a solid electrolyte was put in an organic solvent that can be used for the production of a liquid electrolyte or a liquid electrolyte, and the resultant was stored for 24 hours and observed for changes.

구체적으로, 고체 전해질로는 결정질의 황화물계 고체 전해질인 Li3PS4(이하, LPS) 및 (Li10GeP2S12(이하, LGPS)를 각각 사용하였다.Specifically, Li 3 PS 4 (hereinafter referred to as LPS) and (Li 10 GeP 2 S 12 (hereinafter referred to as LGPS)), which are crystalline sulfide-based solid electrolytes, were used as the solid electrolyte.

또한, 액체 전해질로는 글림(Glyme)계 유기 용매인 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에터(tetraethylene glycol dimethyl ether)에 금속염인 리튬 비스-트리플루오로메탄설폰이미드(Lithium bis-trifluloromethanesulfonimide, LiN(CF3SO2)(CF3SO2), 이하 LiTFSA)를 혼합한 형태의 유기 액체 전해질, 또는 상기 금속염과 혼합되지 않는 유기 용매 그 자체를 사용하였다. As the liquid electrolyte, tetraethylene glycol dimethyl ether, which is a Glyme-based organic solvent, is mixed with lithium bis-trifluloromethanesulfonimide (LiN (CF 3 SO 2 ) (CF 3 SO 2 , hereinafter referred to as LiTFSA), or an organic solvent which is not mixed with the metal salt itself.

구체적으로, 상기 유기 액체 전해질의 경우, 상기 금속염에 대한 상기 글림계 용매의 몰비가 1:1(금속염:글림계 용매)이 되도록 혼합한 용액(이하, LiG3), 상기 몰비가 1:4(금속염:글림계 용매)가 되도록 혼합한 용액(이하, Li(G3)4)를 사용하였다.Specifically, in the case of the organic liquid electrolyte, a solution (hereinafter referred to as LiG 3) in which the molar ratio of the glimpse solvent to the metal salt is 1: 1 (metal salt: glimpic solvent), the molar ratio is 1: 4 : Glimpic solvent) (hereinafter referred to as Li (G3) 4) was used.

또한, 상기 금속염과 혼합되지 않는 유기 용매의 경우, 디메틸 설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMF), 아세토나이트릴(acetonitrile, AN), 디메틸 포름아마이드(dimethyl formamide), 및 1-메틸-3-피롤리디놀(1-methyl-3-pyrrolidinol, NMP)를 사용하였다.In the case of the organic solvent not mixed with the metal salt, dimethyl sulfoxide (DMF), acetonitrile (AN), dimethyl formamide, and 1-methyl-3-pyrrolidinol (1-methyl-3-pyrrolidinol, NMP) was used.

상기 유기 액체 전해질 및 상기 유기 용매 각각을 상기 고체 전해질 각각과 다양하게 조합하여, 그 반응성을 확인하였다.Each of the organic liquid electrolyte and the organic solvent was variously combined with each of the solid electrolytes to confirm their reactivity.

도 3은, 상기 유기 용매 중 디메틸 설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMF)에 대해 상기 고체 전해질 각각을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 기록한 것이다.FIG. 3 is a photograph of photographs taken immediately after and 24 hours after the injection of each of the solid electrolytes into dimethyl sulfoxide (DMF) in the organic solvent.

도 4는, 상기 유기 용매 중 아세토나이트릴(acetonitrile, AN)에 대해 상기 고체 전해질 각각을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 기록한 것이다.FIG. 4 shows photographs taken immediately after and 24 hours after the injection of each of the solid electrolytes into acetonitrile (AN) in the organic solvent.

도 5는, 상기 유기 용매 중 디메일 포름아마이드(dimethyl formamide)에 대해 상기 고체 전해질 각각을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 기록한 것이다.FIG. 5 shows photographs taken immediately after and 24 hours after the injection of each of the solid electrolytes into dimethyl formamide in the organic solvent.

도 6은, 상기 유기 액체 전해질 중 LiG3에 대해 상기 고체 전해질 각각을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 기록한 것이다.FIG. 6 is a photograph showing the photographs taken immediately after and 24 hours after each of the solid electrolytes were charged into LiG3 among the organic liquid electrolytes.

도 7은, 상기 유기 액체 전해질 중 Li(G3)4에 대해 상기 고체 전해질 각각을 투입한 직후 및 24 시간 경과 후 사진들을 기록한 것이다.FIG. 7 is a photograph showing the photographs of Li (G3) 4 of the organic liquid electrolyte immediately after and 24 hours after the injection of each of the solid electrolytes.

도 3 내지 7에서, 상기 고체 전해질 중 LPS는 LiG3를 제외한 모든 경우 반응하여, 시간이 지날수록 용액의 색이 변해가는 것이 확인된다. 상기 고체 전해질 중 LGPS 또한 LiG3를 제외한 모든 경우 반응하지만, LPS보다 용액의 색 변화 정도가 작다. 이를 통해, 상기 유기 액체 전해질 또는 상기 유기 용매와의 반응성은, LGPS가 LPS보다 낮다고 추론된다.
In Figures 3 to 7, It is confirmed that LPS in the solid electrolyte reacts in all cases except LiG3, and the color of the solution changes with time. Among the solid electrolytes, LGPS also reacts in all cases except LiG3, but the degree of color change of the solution is smaller than that of LPS. Thus, it is inferred that the reactivity of the organic liquid electrolyte or the organic solvent is lower than that of LPS.

실시예Example 1: 고체 전해질 복합체의 제조 1: Preparation of solid electrolyte complex

본 발명의 일 구현예 및 다른 일 구현예에 따라, 황화물계 고체 전해질 및 유기 액체 전해질을 원료 물질로 사용하여, 고체 전해질 복합체를 제조하였다. 그 자세한 제조 공정은 다음과 같다.According to one embodiment and another embodiment of the present invention, a solid electrolyte complex was prepared by using a sulfide-based solid electrolyte and an organic liquid electrolyte as raw materials. The detailed manufacturing process is as follows.

(1) 황화물계 고체 전해질의 선택(1) Selection of sulfide-based solid electrolyte

시험예 1과 동일하게, 결정질의 황화물계 고체 전해질인 Li3PS4(이하, LPS) 및 (Li10GeP2S12(이하, LGPS)를 각각 선택하였다.Li 3 PS 4 (hereinafter referred to as LPS) and (Li 10 GeP 2 S 12 (hereinafter referred to as LGPS) were selected as crystalline sulphide-based solid electrolytes in the same manner as in Test Example 1.

(2) 유기 액체 전해질의 제조(2) Production of organic liquid electrolyte

시험예 1에서 사용한 유기 액체 전해질과 동일하게, 글림(Glyme) 계열 유기 용매인 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에터(tetraethylene glycol dimethyl ether) 에 금속염인 LiTFSA를 1:1 및 1:4의 몰비(금속염:글림계 유기 용매)혼합하여 LiG3 및 Li(G3)4를 각각 제조하였다.As in the case of the organic liquid electrolyte used in Test Example 1, LiTFSA, which is a metal salt, was added to tetraethylene glycol dimethyl ether as a Glyme series organic solvent at a molar ratio of 1: 1 and 1: 4 (metal salt: Organic solvent) were mixed to prepare LiG3 and Li (G3) 4, respectively.

또한, 상기 글림(Glyme)계 용매 대신 나이트릴(Nitrile)계 용매인 아세토나이트릴(Acetonitrile)을 사용하여, 상기 아세토나이트릴(Acetonitrile)에 금속염인 LiTFSA 를 1:2의 몰비(금속염:나이트릴계 유기 용매)혼합된 용액(이하, Li(AN)2)를 제조하였다.In addition, LiTFSA, which is a metal salt, was added to the acetonitrile in a molar ratio of 1: 2 (metal salt: nitrile) using acetonitrile as a nitrile-based solvent instead of the Glyme- Organic solvent) (hereinafter referred to as Li (AN) 2) was prepared.

(3) 고체 전해질 복합체의 제조(3) Preparation of solid electrolyte complex

상기 (1)에서 선택된 고체 전해질 및 상기 (2)에서 제조된 유기 액체 전해질을 다양한 비율로 혼합하여, 고체 전해질 복합체 샘플 1 내지 6로 수득하였다.The solid electrolyte selected in the above (1) and the organic liquid electrolyte prepared in the above (2) were mixed at various ratios to obtain solid electrolyte complex samples 1 to 6.

고체 전해질 복합체 샘플 1Solid electrolyte complex sample 1

구체적으로, 상기 LiG3에 대한 상기 LPS의 몰비가 9:1(LPS:LiG3)이고, 상기 LiG3 및 상기 LPS의 총 질량이 250mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill)을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000rpm에서 2분 30초 동안 수행). 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 1이라 한다.Specifically, the two materials were uniformly mixed through a ball-mill so that the molar ratio of the LPS to the LiG3 was 9: 1 (LPS: LiG3), and the total mass of the LiG3 and the LPS was 250 mg (Performed at 2000 rpm for 2 minutes and 30 seconds using 5 mm zirconia balls). The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as sample 1.

고체 전해질 복합체 샘플 2Solid electrolyte complex sample 2

상기 Li(G3)4에 대한 상기 LPS의 몰비가 9:1(LPS:Li(G3)4)이고, 상기 Li(G3)4 및 상기 LPS의 총 질량이 250 mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill)을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000 rpm에서 2분 30초 동안 수행). 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 2라 한다.The two materials were mixed with a ball mill (G3) 4 so that the molar ratio of LPS to Li (G3) 4 was 9: 1 (LPS: Li (G3) 4) (5 mm zirconia balls at 2000 rpm for 2 minutes and 30 seconds) through a ball-mill. The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as sample 2.

고체 전해질 복합체 샘플 3Solid electrolyte complex sample 3

상기 LiG3에 대한 상기 LPS의 몰비가 7:3(LPS:LiG3)이고, 상기 LiG3 및 상기 LPS의 총 질량이 250mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill)을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000 rpm에서 2분 30초 동안 수행) 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 3이라 한다.The two materials were evenly mixed through a ball-mill so that the molar ratio of LPS to LiG3 was 7: 3 (LPS: LiG3) and the total mass of LiG3 and LPS was 250 mg (5 mm Zirconia balls at 2000 rpm for 2 minutes and 30 seconds). The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as Sample 3.

고체 전해질 복합체 샘플 4Solid electrolyte complex sample 4

또한, 상기 LiG3에 대한 상기 LGPS의 몰비가 9:1(LGPS:LiG3)이고, 상기 LiG3 및 상기 LGPS의 총 질량이 250mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill) 을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000 rpm에서 2분 30초 동안 수행). 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 4라 한다.The two materials were evenly mixed through a ball-mill so that the molar ratio of LGPS to LiG3 was 9: 1 (LGPS: LiG3), and the total mass of LiG3 and LGPS was 250 mg 5 mm zirconia balls at 2000 rpm for 2 minutes 30 seconds). The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as Sample 4.

고체 전해질 복합체 샘플 5Solid electrolyte complex sample 5

그리고, 상기 LiAN2에 대한 상기 LPS의 몰비가 9:1(LPS:LiAN2)이고, 상기 LiAN2 및 상기 LGPS의 총 질량이 250mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill) 을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000rpm에서 2분 30초 동안 수행). 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 5라 한다.The two materials were evenly mixed through a ball-mill so that the molar ratio of LPS to LiAN2 was 9: 1 (LPS: LiAN2), and the total mass of LiAN2 and LGPS was 250 mg 5 mm zirconia balls at 2000 rpm for 2 minutes and 30 seconds). The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as Sample 5.

고체 전해질 복합체 샘플 6Solid electrolyte complex sample 6

상기 LiAN2에 대한 상기 LGPS의 몰비가 9:1(LGPS:LiAN2)이고, 상기 LiAN2 및 상기 LGPS의 총 질량이 250mg이 되도록 상기 두 가지 물질을 볼밀(ball-mill) 을 통해 고르게 혼합하였다(5 ㎜ 지르코니아 볼을 이용하여 2000rpm에서 2분 30초 동안 수행). 이때 수득된 고체 전해질 복합체를 샘플 6이라 한다.The two materials were evenly mixed through a ball-mill such that the molar ratio of LGPS to LiAN2 was 9: 1 (LGPS: LiAN2) and the total mass of LiAN2 and LGPS was 250 mg (5 mm Zirconia balls at 2000 rpm for 2 minutes and 30 seconds). The solid electrolyte complex thus obtained is referred to as Sample 6.

상기 샘플 1 내지 6은, 하기 시험예들에 의하여, 본 발명에 따르는 것과 따르지 않는 것으로 구별될 수 있다.
The samples 1 to 6 can be distinguished from those according to the present invention by the following test examples.

시험예Test Example 2:  2: 실시예Example 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체의 물리적 특성 평가 Evaluation of physical properties of each solid electrolyte complex prepared in 1

실시예 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체는, 일반적인 고체 전해질과 외관상 차이가 없는 분말 형태를 띄고 있다. 또한 이를 펠렛화(pelletizing) 하여도, 일반적인 고체 전해질 펠렛과의 외관 상 차이가 없다.Each of the solid electrolyte composites prepared in Example 1 has a powder shape which is not different from a normal solid electrolyte in appearance. Even if pelletized, there is no difference in appearance from a conventional solid electrolyte pellet.

구체적으로, 도 8 내지 9는 LPS:LiG3의 몰비가 9:1이 되도록 복합화된 샘플1에 관한 SEM 사진이고, 도 10 내지 11는 복합화되지 않은 고체 전해질인 LPS에 관한 SEM 사진이다.Specifically, FIGS. 8 to 9 are SEM photographs of Sample 1 composited so that the molar ratio of LPS: LiG3 is 9: 1, and FIGS. 10 to 11 are SEM photographs of LPS which is an uncomplexed solid electrolyte.

도 8 내지 9, 및 도 10 내지 11를 상호 대비하면, 물리적인 특성의 차이가 거의 없는 것으로 관찰된다. 즉, 샘플1은, 복합화되지 않은 고체 전해질인 LPS와 마찬가지로 분말 형태임을 알 수 있다. 8 to 9 and 10 to 11, it is observed that there is little difference in physical characteristics. That is, it can be seen that Sample 1 is in the form of powder like LPS which is a non-complexed solid electrolyte.

보다 구체적으로, 도 9 및 도 11을 상호 대비하면, 샘플1은, 복합화되지 않은 고체 전해질인 LPS에 비하여 더욱 잘 뭉쳐진 상태인 것으로 관찰된다. 이는, 샘플1의 경우, 복수의 LPS 입자 사이의 공극(void)을 액체 전해질이 잘 메워준 것에 기인한 것으로 추론된다.More specifically, in contrast to FIGS. 9 and 11, it is observed that Sample 1 is in a better state of rolling than LPS, which is an uncomplexed solid electrolyte. This is inferred from the fact that, in the case of the sample 1, the liquid electrolyte filled the void between the plurality of LPS particles well.

한편, 도 12 내지 13은 LGPS:LiG3 의 몰비가 9:1이 되도록 복합화된 샘플4에 관한 SEM 사진이고, 도 14 내지 15는 복합화되지 않은 고체 전해질인 LGPS에 관한 SEM 사진이다.12 to 13 are SEM photographs of Sample 4 which is composed such that the molar ratio of LGPS: LiG3 is 9: 1, and FIGS. 14 to 15 are SEM photographs of LGPS which is a non-combined solid electrolyte.

도 12 내지 13, 및 도 14 내지 15를 상호 대비하더라도, 물리적인 특성의 차이가 거의 없는 것으로 관찰된다. 오히려, 샘플 4의 경우, 더욱 잘게 부서진 분말 형태를 띄고 있으며, 이는 액체 전해질을 혼합하며 볼밀하는 과정에 의한 것으로 추론된다.12 to 13 and Figs. 14 to 15, it is observed that there is little difference in physical characteristics. On the contrary, in the case of Sample 4, it is in the form of a finely crushed powder, which is inferred to be caused by a process of mixing the liquid electrolyte and ball milling.

이들 각 분말을 30 ℃에서 360 Mpa의 압력을 인가하는 조건으로 냉간 압착하여 펠렛화할 경우, 더욱 큰 차이가 관찰되었다.When each of these powders was cold-pressed and pelletized under the condition of applying a pressure of 360 MPa at 30 DEG C, a larger difference was observed.

구체적으로, 도 16 내지 17은, LPS:LiG3의 몰비가 9:1이 되도록 복합화된 샘플 1 펠렛에 관한 SEM 사진이고, 도 18 내지 19는 복합화되지 않은 고체 전해질인 LPS 펠렛에 관한 SEM 사진이다.16 to 17 are SEM photographs of a sample 1 pellet compounded such that the molar ratio of LPS: LiG3 is 9: 1, and Figs. 18 to 19 are SEM photographs of the LPS pellets, which are the non-complex solid electrolytes.

도 16 내지 17, 및 도 18 내지 19를 상호 대비하면, 샘플1 펠렛의 표면은, 복합화되지 않은 고체 전해질인 LPS 펠렛보다 훨씬 적은 크랙(crack)들을 가지고 있다. 이러한 크랙(crack)은 펠렛화하는 과정에서 형성되는 것이므로, 샘플(#)에 포함된 유기 액체 전해질은 크랙(crack)의 형성을 억제시킨 것으로 추론된다.16-17 and 18-19, the surface of the Sample 1 pellet has much less cracks than the LPS pellet, which is an uncomplexed solid electrolyte. Since such a crack is formed in the process of pelletization, it is deduced that the organic liquid electrolyte contained in the sample (#) inhibits the formation of cracks.

한편, 도 20 내지 21는, LGPS:LiG3의 몰비가 9:1이 되도록 복합화된 샘플4 펠렛에 관한 SEM 사진이고, 도 22 내지 23은 복합화되지 않은 고체 전해질인 LGPS 펠렛에 관한 SEM 사진이다.20 to 21 are SEM photographs of Sample 4 pellets composited such that the molar ratio of LGPS: LiG3 is 9: 1, and FIGS. 22 to 23 are SEM photographs of LGPS pellets, which are non-complex solid electrolytes.

도 20 내지 21, 및 도 22 내지 23을 상호 대비하더라도, 샘플(4) 펠렛의 표면은, 복합화되지 않은 고체 전해질인 LGPS 펠렛보다 훨씬 적은 크랙(crack)들을 가지고 있고, 앞서의 추론과 동일한 추론이 가능하다.
20-21 and 22-23, the surface of the sample (4) pellet has much less cracks than the LGPS pellet, which is an uncomplexed solid electrolyte, and the same reasoning as the previous reasoning It is possible.

시험예Test Example 3:  3: 실시예Example 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체의 화학적 특성 및 전기화학적 특성 평가 Evaluation of Chemical and Electrochemical Properties of Each Solid Electrolyte Complex Prepared

임피던스 분석, X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석, 및 순환 전압전류법(Cyclic voltammetry, CV)에 의한 분석을 통해, 실시예 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체의 화학적 안정성과 전기화학적 안정성을 확인하였다.
The chemical stability and electrochemical properties of each solid electrolyte complex prepared in Example 1 were analyzed by impedance analysis, X-ray diffraction (XRD) analysis, and cyclic voltammetry (CV) Stability was confirmed.

(1) 임피던스 분석(1) Impedance analysis

f 13 mm의 원통형의 틀에 실시예 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체(샘플 1 내지 6) 150 mg을 넣고 370Mpa의 압력으로 눌러주어 펠렛으로 성형한 후, 각각에 대해 임피던스를 측정하여 도 24 내지 29에 나타내었다. 150 mg of each of the solid electrolyte complexes (Samples 1 to 6) prepared in Example 1 was placed in a cylindrical mold of f13 mm and pressed at a pressure of 370 MPa to form pellets. The impedance was measured for each of the pellets, 29.

구체적으로, 도 24은 샘플 1에 대한 것이고, 도 25는 샘플 2에 관한 것이고, 도 26은 샘플 3에 대한 것이고, 도 27은 샘플 4에 대한 것이고, 도 28은 샘플 5에 대한 것이고, 도 29는 샘플 6에 대한 것이다.Specifically, Figure 24 is for Sample 1, Figure 25 is for Sample 2, Figure 26 is for Sample 3, Figure 27 is for Sample 4, Figure 28 is for Sample 5, Is for sample 6.

도 24 내지 29를 통해, 각 샘플의 화학적 안정성을 평가할 수 있다. 결과적으로 시간의 경과에 따라 저항 값이 증가하는 샘플은 화학적으로 안정하지 못한 것이다.Through Figures 24 to 29, the chemical stability of each sample can be evaluated. As a result, samples with increasing resistance values over time are chemically unstable.

우선, 도 24(샘플 1), 도 26(샘플 3), 및 도 27(샘플 4)의 경우, 온도 평형이 맞춰지는 3시간 이후로 시간이 지남에 따라 저항 값이 변하지 않는 것으로 나타난다. 이를 통해, LPS 및 LGPS는 각각 LiG3와 화학적으로 안정적인 복합체를 형성하였다고 평가할 수 있다. First, in the case of Fig. 24 (Sample 1), Fig. 26 (Sample 3), and Fig. 27 (Sample 4), the resistance value does not change with time after 3 hours after the temperature equilibrium is set. As a result, it can be concluded that LPS and LGPS form a chemically stable complex with LiG3, respectively.

구체적으로, LPS 및 LiG3을 포함하는 고체 전해질 복합체에 관한 도24(샘플1) 및 도 26(샘플 3)를 대비해보면, 고체 전해질 복합체 내 LiG3의 함량이 증가하더라도 화학적인 안정성이 유지되는 것으로 평가할 수 있다. Specifically, in contrast to FIG. 24 (Sample 1) and FIG. 26 (Sample 3) concerning the solid electrolyte complex including LPS and LiG 3, it can be estimated that the chemical stability is maintained even when the content of LiG 3 in the solid electrolyte complex is increased have.

이와 달리, 도 25(샘플 2) 및 도 28(샘플 5)에서는 시간의 경과에 따라 저항값이 증가하는 경향이 나타났다. 이를 통해, Li(G3)4 및 LiAN2는 각각 LPS와 화학적으로 안정적인 복합체를 형성하지 못하였다고 평가할 수 있다.On the other hand, in FIG. 25 (sample 2) and FIG. 28 (sample 5), the resistance value tends to increase with time. It can be concluded that Li (G3) 4 and LiAN2 did not form a chemically stable complex with LPS, respectively.

한편, 도 29(샘플 6)에서는 온도 평형이 맞춰지는 3시간 이후로 시간이 지남에 따라 저항 값이 변하지 않는 것으로 나타나며, LGPS 및 LiAN2는 화학적으로 안정적인 복합체를 형성하였다고 평가할 수 있다. 이는, 시험예 1에서 확인한 바와 같이, LGPS가 LPS보다 유기계 액체 전해질과의 반응성이 더 적은 것과 관련이 있다.
On the other hand, in FIG. 29 (Sample 6), the resistance value does not change with time after three hours after the temperature equilibrium is set, and LGPS and LiAN2 can be evaluated as forming a chemically stable complex. This is related to the fact that LGPS has less reactivity with organic liquid electrolyte than LPS, as confirmed in Test Example 1.

(2) X-선 (2) X-ray 회절diffraction (X-(X- rayray diffractiondiffraction , , XRDXRD ) 분석 ) analysis

실시예 1에서 제조된 각 고체 전해질 복합체에 대해, Cu Kα radiation (1.54056 Å가 장착된 D8-Bruker Advance diffractometer를 사용하였다. 모든 XRD 패턴은 40 kV and 40 mA 를 사용하여 continuous scanning mode로 1.5°min- 1조건으로 기록하였다. 그 결과를 도 30 내지 34에 나타내었다.For each solid electrolyte complex prepared in Example 1, a D8-Bruker Advance diffractometer equipped with Cu K radiation (1.54056 A was used. All XRD patterns were measured at 40 kV and 40 mA in continuous scanning mode at 1.5 ° min - 1. The results are shown in Figs. 30 to 34.

구체적으로, 도 30는 샘플 1에 관한 것이고, 도 31는 샘플 2에 관한 것이고, 도 32은 샘플 4에 관한 것이고, 도 33은 샘플 5에 관한 것이고, 도 34는 샘플 6에 관한 것이다. 도 30 내지 34를 통해, 상기 각 샘플들의 화학적 안정성을 다시 한 번 확인할 수 있다. Specifically, FIG. 30 relates to Sample 1, FIG. 31 relates to Sample 2, FIG. 32 relates to Sample 4, FIG. 33 relates to Sample 5, and FIG. 30 through 34, the chemical stability of each of the samples can be confirmed again.

우선, 화학적으로 안정한 고체전해질 복합체인 LPS 및 LiG3의 복합체, LGPS 및 LiG3의 복합체, 그리고 LGPS 및 LiAN2의 복합체에 관한 X-선 회절 분석 결과는 도 30, 도 32 그리고 도 34에 나타나 있다. First, the X-ray diffraction analysis results of the chemically stable solid electrolyte complexes LPS and LiG3 composite, LGPS and LiG3 composite, and LGPS and LiAN2 composite are shown in FIGS. 30, 32 and 34. FIG.

도 30, 도 32 그리고 도 34에서, 상기 화학적으로 안정한 고체전해질 복합체들은, 복합화되지 않은 고체 전해질과 동일한 X-선 회절 패턴이 나타났다. 이를 통해, 상기 화학적으로 안전한 고체전해질 복합체들은, 복합화되지 않은 고체 전해질과 동일한 구조를 가지며, 유기 액체 전해질이 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공간에 안정적으로 분포되어 있다는 것을 알 수 있다. In Figures 30, 32 and 34, the chemically stable solid electrolyte complexes exhibit the same X-ray diffraction pattern as the uncomplexed solid electrolyte. Thus, it can be seen that the chemically safe solid electrolyte complexes have the same structure as the non-complexed solid electrolyte, and the organic liquid electrolyte is stably distributed in the space between the sulfide-based solid electrolyte particles.

그에 반면, 화학적으로 불안전한 고체전해질 복합체인 LPS 및 Li(G3)4의 복합체 및 LPS 및 LiAN2의 복합체에 관한 X-선 회절 분석 결과는 도 31 및 도 33에 나타나 있다.On the other hand, the results of the X-ray diffraction analysis of the complex of LPS and Li (G3) 4, which are chemically insecure solid electrolyte complexes, and the complex of LPS and LiAN2 are shown in FIG. 31 and FIG.

도 31 및 도 33에서는, 상기 화학적으로 불안정한 고체전해질 복합체들은 시간이 경과함에 따라 복합화되지 않은 고체 전해질과는 다른 X-선 회절 패턴이 나타났다. 이처럼 다른 결정 구조상이 나타난 것은, 황화물계 고체 전해질 입자와 유기 액체 전해질이 서로 반응하여 상기 화학적으로 불안정한 고체전해질 복합체들이 형성된 것임을 알 수 있다. 나아가, 화학적인 불안정성으로 인하여 이온 전도도 값이 저하될 것임을 추론할 수 있다.
In FIGS. 31 and 33, the chemically unstable solid electrolyte complexes exhibited different X-ray diffraction patterns over time from the uncomplexed solid electrolytes. The different crystal structure appears as a result of the reaction between the sulfide-based solid electrolyte particles and the organic liquid electrolyte to form the chemically unstable solid electrolyte complexes. Further, it can be deduced that the ionic conductivity value will be lowered due to chemical instability.

(3) 순환 (3) circulation 전압전류법(Cyclic voltammetry, CV)에In the cyclic voltammetry (CV) 의한 분석 Analysis by

도 35의 a 내지 d는, 실시예 1에서 제조된 각 샘플들의 전기 화학적 창을 나타낸다. 구체적으로, 1.5 내지 5.0 V vs. Li/Li+ 전위에서 0.2 mVs-1의 주사 속도로 순환 전압전류법을 실시 하였다. 이를 통해, 상기 전압 범위에 따른 실시예 1 샘플들의 전기화학적 안정성을 평가할 수 있다.
Figures 35 (a) to (d) show the electrochemical window of each sample prepared in Example 1. Specifically, 1.5 to 5.0 V vs. The cyclic voltammetry was performed at a Li / Li + potential of 0.2 mVs -1 . Through this, the electrochemical stability of the Example 1 samples according to the voltage range can be evaluated.

실시예Example 2: 복합 전극의 제조 및 이를 포함하는  2: Preparation of composite electrodes and their preparation 전고체All solids 전지의 제작 Manufacture of batteries

본 발명의 일 구현예 및 다른 일 구현예에 따라, 전극 활물질, 황화물계 고체 전해질 및 유기 액체 전해질을 원료 물질로 사용하여, 복합 전극을 제조하였다. 또한, 각 복합 전극을 양극으로 사용하여 전고체 전지 샘플 1 내지 4로 제작하였다. 그 자세한 공정은 다음과 같다.According to one embodiment and another embodiment of the present invention, a composite electrode is prepared by using an electrode active material, a sulfide-based solid electrolyte, and an organic liquid electrolyte as raw materials. In addition, all of the composite electrodes were used as positive electrodes to prepare all of the solid battery samples 1 to 4. The detailed process is as follows.

전고체All solids 전지 샘플 1 Battery Sample 1

황, 활성탄, 및 고체 전해질(LPS)을 볼밀(ball milling, 황 : 활성탄 : 고체전해질 = 25 : 25 : 50 질량비)로 고르게 만든 혼합 분말 100 중량부에 대해, LiG3 10 중량부를 첨가하여, 이를 양극 물질로 사용하였다. 10 parts by weight of LiG3 was added to 100 parts by weight of a mixed powder prepared by uniformly mixing sulfur, activated carbon, and solid electrolyte (LPS) in a ball milling (sulfur: activated carbon: solid electrolyte: solid electrolyte = 25: 25: 50 mass ratio) Lt; / RTI &gt;

이와 별도로 제작된 고체 전해질(LPS)의 펠렛 위에, 상기 양극 물질을 10mg 얹은 다음, 음극 활물질로는 리튬-인듐(Li-In) 합금을 사용하여 상기 양극 활물질이 얹혀진 펠렛의 반대편 쪽에 60mg 얹고 370 Mpa의 압력으로 눌러주어 전고체 전지 샘플 1로 제작하였다. 10 mg of the positive electrode material was placed on the pellet of a separately prepared solid electrolyte (LPS), and 60 mg of the negative electrode active material was placed on the opposite side of the pellet on which the positive electrode active material was placed using a lithium-indium (Li) To produce a sample 1 of the entire solid battery.

전고체All solids 전지 샘플 2 Battery Sample 2

고체 전해질(LGPS), 액체 전해질(LiG3), 및 LiCoO2 --LiCoO2 : LGPS : LiG3 = 70 : 27 :3 의 중량비로 혼합하여, 이를 양극 물질로 사용하였다. A solid electrolyte (LGPS), liquid electrolyte (LiG3), and LiCoO 2 - a - LiCoO 2: LGPS: LiG3 = 70: 27: was mixed in a weight ratio of 3 was used as the anode material.

이와 별도로 제작된 고체 전해질 (LPS-LGPS Bilayer)의 펠렛 위에, 상기 양극 물질을 10 mg 얹은 다음, 음극 활물질로는 리튬-인듐(Li-In) 합금을 사용하여 상기 양극 활물질이 얹혀진 펠렛의 반대편 쪽에 60mg 얹고 370Mpa의 압력으로 눌러주어 전고체 전지 샘플 2로 제작하였다.10 mg of the positive electrode material was placed on the pellet of a separately prepared solid electrolyte (LPS-LGPS Bilayer), and then lithium-indium (Li-In) alloy was used as the negative electrode active material and the opposite side of the pellet 60 mg and pressed at a pressure of 370 MPa to prepare a sample 2 of the entire solid battery.

상기 LPS-LGPS Bilayer 형태의 고체 전해질 펠렛은, 120 mg 의 LGPS를 120 Mpa의 압력을 인가하며 냉간 압축함으로써 펠렛(pellet)으로 성형한 후, 그 위에 30 mg 의 LPS를 얹고 다시 120 Mpa의 압력을 인가하며 냉간 압축함으로써 펠렛(pellet)으로 성형한, LPS-LGPS 이중층 형태의 고체 전해질 펠렛이다.The solid electrolyte pellet of the LPS-LGPS bilayer type was formed into a pellet by cold pressing with 120 mg of LGPS under a pressure of 120 MPa. Then, 30 mg of LPS was placed on the pellet, and a pressure of 120 MPa LPS-LGPS double layer type solid electrolyte pellet which is formed by pelletization by cold-pressing.

전고체All solids 전지 샘플 3 Battery Sample 3

고체 전해질(LGPS), 액체전해질(LiG3), 및 Al2O3로 코팅된 LiCoO2 -(LiCoO2 -: Al2O3의 중량비는 0.05:99.95)의 혼합물(-Al2O3로 코팅된 LiCoO2: LGPS : LiG3 = 70 : 27 :3 의 중량비)을 양극 물질로 사용하였다. A solid electrolyte (LGPS), liquid electrolyte (LiG3), and Al 2 O with a third coating LiCoO 2 - coated with Al 2 O 3 - a mixture (the - (LiCoO 2: 99.95: weight ratio of Al 2 O 3 0.05) LiCoO 2 : LGPS: LiG 3 = 70: 27: 3) was used as a positive electrode material.

이와 별도로 제작된 고체 전해질 (LPS-LGPS Bilayer) 펠렛 위에, 상기 양극 물질을 10mg 얹은 다음, 음극 활물질로는 리튬-인듐(Li-In) 합금을 사용하여 상기 양극 활물질이 얹혀진 펠렛의 반대편 쪽에 60mg 얹고 370Mpa의 압력으로 눌러주어 전고체 전지 샘플 3으로 제작하였다.10 mg of the positive electrode material was placed on a solid electrolyte (LPS-LGPS Bilayer) pellet prepared separately, and 60 mg of lithium-indium (Li-In) alloy was placed on the opposite side of the pellet on which the positive electrode active material was placed And pressed at a pressure of 370 MPa to prepare Sample 3 of all solid batteries.

상기 LPS-LGPS Bilayer 형태의 고체 전해질 펠렛은, 전고체 전지 샘플 3과 동일한 방식으로 제조된 것을 사용하였다.The solid electrolyte pellets in the form of LPS-LGPS Bilayer were those prepared in the same manner as the all solid-state battery samples 3.

전고체All solids 전지 샘플 4 Battery Sample 4

고체 전해질(LGPS), 도전재(Super P) 액체 전해질(LiG3) 및 LiFePO4 -의 혼합물 (-LGPS : LiFePO4 - : 도전재 : LiG3 = 27 : 20 : 3 : 3의 중량비)을 양극 물질로 사 용하였다.A solid electrolyte (LGPS), conductive material (Super P), liquid electrolyte (LiG3) and LiFePO 4 - mixture of the (-: - LGPS LiFePO 4: conductive material: LiG3 = 27: 20:: 3 ratio by weight of 3) as a positive electrode material Respectively.

이와 별도로 제작된 고체 전해질 (LPS-LGPS Bilayer) 펠렛 위에, 상기 양극 물질을 10mg 얹은 다음, 음극 활물질로는 리튬-인듐(Li-In) 합금을 사용하여 상기 양극 활물질이 얹혀진 펠렛의 반대편 쪽에 60mg 얹고 370Mpa의 압력으로 눌러주어 전고체 전지 샘플 4로 제작하였다.10 mg of the positive electrode material was placed on a solid electrolyte (LPS-LGPS Bilayer) pellet prepared separately, and 60 mg of lithium-indium (Li-In) alloy was placed on the opposite side of the pellet on which the positive electrode active material was placed And pressed at a pressure of 370 MPa to prepare Sample 4 as a whole solid battery.

상기 LPS-LGPS Bilayer 형태의 고체 전해질 펠렛은, 전고체 전지 샘플 3과 동일한 방식으로 제조된 것을 사용하였다.The solid electrolyte pellets in the form of LPS-LGPS Bilayer were those prepared in the same manner as the all solid-state battery samples 3.

시험예Test Example 4:  4: 실시예Example 2에서 제조된 각  2 &lt; / RTI &gt; 전고체All solids 전지의 전기화학적 특성 평가 Evaluation of electrochemical characteristics of batteries

실시예 2에서 제조된 각각의 전고체 전지에 대해, 다양한 전압 범위에서 순환 전압전류법에 의한 분석을 수행하였다. 이와 대비하기 위해, 액체 전해질을 포함하지 않는 양극 물질을 사용하여 전고체 전지를 제작한 뒤, 순환 전압전류법에 의한 분석을 수행하였다.For each of the pre-solid batteries prepared in Example 2, analysis by cyclic voltammetry was performed in various voltage ranges. To prepare for this, all solid-state batteries were fabricated using a cathode material that did not contain a liquid electrolyte, followed by analysis by cyclic voltammetry.

도 36 및 37은, 전고체 전지샘플 1 및 이에 대비되는 전고체 전지에 대해, 순환 전압전류법에 따라 1.0 내지 3.0 V의 전압 법위에서 320 mA g-1의 전류를 인가하여 리튬의 충방전을 거듭한 결과에 관한 것이다. 36 and 37 show the results of the charge / discharge of lithium by applying a current of 320 mA g -1 over the voltage method of 1.0 to 3.0 V according to the cyclic voltammetry method for the entire solid-state battery sample 1 and the entire solid- It is about repeated results.

도 36 및 37에서 S-AC-LPS+LiG3로 표시된 것은 전고체 전지 샘플 1에 관한 것이다. 또한, S-AC-LPS로 표시된 것은, 전고체 전지 샘플 1과 달리 LiG3를 첨가하지 않고 양극 물질을 제조하고, 이를 사용하여 샘플 1과 동일한 방식으로 제작한 전고체 전지에 관한 것이다.In Figures 36 and 37, S-AC-LPS + LiG3 refers to all solid-state battery samples 1. In addition, S-AC-LPS refers to all-solid-state cells prepared in the same manner as Sample 1, except that LiG3 is not added to the anode material, unlike sample 1 of the entire solid-state battery.

도 36 및 도 37을 통해, 고체 전해질 및 활물질만을 포함하는 양극보다, 유기 액체 전해질, 고체 전해질 및 활물질이 복합된 양극의 경우, 양극 내 활물질인 황의 부피 변화에 따른 접촉성 저하(contact loss)를 개선하고, 추가적인 리튬 이온의 이동 경로를 제공해주기 때문에, 더 나은 성능이 발현됨을 알 수 있다.36 and 37, in the case of the anode in which the organic liquid electrolyte, the solid electrolyte and the active material are combined with each other than the anode containing only the solid electrolyte and the active material, the contact loss due to the volume change of the sulfur, And further provides an additional lithium ion migration path, so that a better performance is exhibited.

도 38은, 전고체 전지 샘플 2, 3 및 이들에 대비되는 전고체 전지에 대해, 순환 전압전류법에 따라 3.0 내지 4.3 V의 전압 법위에서 14 mA g-1의 전류를 인가하여 리튬의 충방전을 거듭한 결과에 관한 것이다.38 is a graph showing the results of the charge and discharge of lithium by applying a current of 14 mA g -1 on all solid-state battery samples 2 and 3 and all the solid-state batteries to be compared with each other in a voltage method of 3.0 to 4.3 V according to a cyclic- And the results are repeated.

도 38에서, b-LCO/LGPS + LiG3로 표시된 것은 전고체 전지 샘플 2에 관한 것이고, ALD-LCO/LGPS + LiG3로 표시된 것은 전고체 전지 샘플 3에 관한 것이다. 또한, b-LCO/LGPS 로 표시된 것은, 전고체 전지 샘플 2와 달리 LiG3를 첨가하지 않고 양극 물질을 제조하고, 이를 사용하여 샘플 2와 동일한 방식으로 제작한 전고체 전지에 관한 것이다. In FIG. 38, all solid-state battery samples 2 are denoted as b-LCO / LGPS + LiG3, and all solid-state battery samples 3 denoted ALD-LCO / LGPS + LiG3. In addition, all the solid-state batteries represented by b-LCO / LGPS are produced in the same manner as Sample 2, except that LiG3 is not added to the anode material, unlike Sample 2 of the entire solid-state battery.

도 38를 통해서도, 고체 전해질 및 활물질만을 포함하는 양극보다, 유기 액체 전해질, 고체 전해질 및 활물질이 복합된 양극의 경우, 전고체 전지의 전기화학적 성능이 우수하게 발현됨을 확인할 수 있다. 이는, 전고체 전지 샘플 2 및 3의 양극 내 액체 전해질이 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 리튬 이온 경로를 제공할 뿐만 아니라, 황화물계 고체 전해질 입자 및 산화물계 양극 활물질 사이의 화학적 불안정성을 줄여주기 때문이다. 또한 상기 산화물계 양극 활물질의 표면이 Al2O3로 코팅된 경우 전기화학적 성능이 더욱 향상됨을 확인할 수 있다.38, it can be confirmed that the electrochemical performance of the entire solid battery is excellently exhibited in the case of the anode in which the organic liquid electrolyte, the solid electrolyte and the active material are combined rather than the anode containing only the solid electrolyte and the active material. This is because the liquid electrolyte in the anode of all solid-state battery samples 2 and 3 not only provides an additional lithium ion path other than the sulfide-based solid electrolyte particles, but also reduces the chemical instability between the sulfide-based solid electrolyte particles and the oxide-based cathode active material to be. It is also confirmed that the electrochemical performance is further improved when the surface of the oxide-based cathode active material is coated with Al 2 O 3 .

도 39는, 전고체 전지 샘플 4 및 이들에 대비되는 전고체 전지에 대해, 순환 전압전류법에 따라 2.5 내지 4.0 V의 전압 법위에서 15 mA g-1의 전류를 인가하여 리튬의 충방전을 거듭한 결과에 관한 것이다. FIG. 39 is a graph showing the relationship between the total charge and the discharge time of the lithium ion battery by applying a current of 15 mA g -1 on the pre-solid electrolyte battery sample 4 and the pre- It is about the result.

도 39에서, b-LFP/LGPS + LiG3로 표시된 것은 전고체 전지 샘플 4에 관한 것이다. 또한, b-LFP/LGPS로 표시된 것은, 전고체 전지 샘플 4와 달리 LiG3를 첨가하지 않고 양극 물질을 제조하고, 이를 사용하여 샘플 4와 동일한 방식으로 제작한 전고체 전지에 관한 것이다.In Figure 39, what is designated as b-LFP / LGPS + LiG3 relates to all solid-state battery sample 4. [ Also, all solid-state batteries represented by b-LFP / LGPS are produced in the same manner as Sample 4, except that LiG3 is not added to the anode material, unlike Sample 4,

도 39를 통해서도, 고체 전해질 및 활물질만을 포함하는 양극보다, 유기 액체 전해질, 고체 전해질 및 활물질이 복합된 양극의 경우, 전고체 전지의 전기화학적 성능이 우수하게 발현됨을 확인할 수 있다. 이는, 전고체 전지 샘플 4의 양극 내 액체 전해질이 황화물계 고체 전해질 입자 이외의 추가적인 리튬 이온 경로를 제공할 뿐만 아니라, 황화물계 고체 전해질 입자 및 산화물계 양극 활물질 사이의 화학적 불안정성을 줄여주기 때문이다.
It can also be seen from FIG. 39 that the electrochemical performance of the entire solid battery is excellently exhibited in the case of the anode in which the organic liquid electrolyte, the solid electrolyte and the active material are combined, compared with the anode containing only the solid electrolyte and the active material. This is because the liquid electrolyte in the anode of the all solid-state battery sample 4 not only provides an additional lithium ion path other than the sulfide-based solid electrolyte particles, but also reduces the chemical instability between the sulfide-based solid electrolyte particles and the oxide-based cathode active material.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10: 황화물계 고체 전해질 입자
20: 활물질
30: 유기 액체 전해질
10: Sulfide-based solid electrolyte particles
20: active material
30: Organic liquid electrolyte

Claims (26)

복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및
유기 액체 전해질;을 포함하며,
상기 유기 액체 전해질이 상기 복수의 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된 형태로 복합체를 이룬 것이되,
상기 복합체가 분말 형태이고, Cu Kα에 의한 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 상기 유기 액체 전해질과 복합화되지 않은 상기 복수의 고체 전해질 입자와 동일한 X선 회절 패턴을 나타내는 것인,
고체 전해질 복합체.
A plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And
An organic liquid electrolyte,
Wherein the organic liquid electrolyte is formed in a complex form distributed in a gap between the plurality of solid electrolyte particles,
Ray diffraction (XRD) analysis by Cu K?, The same X-ray diffraction pattern as the plurality of solid electrolyte particles not complexed with the organic liquid electrolyte ,
Solid electrolyte complex.
제1항에 있어서,
상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는,
복수의 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
The plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may include,
A plurality of lithium sulfide-based solid electrolyte particles, a plurality of sodium sulfide-based solid electrolyte particles, or a mixture thereof,
Solid electrolyte complex.
제2항에 있어서,
상기 리튬(Lithium) 황화물계 고체 전해질 입자는,
하기 화학식 1로 표시되는 것인,
고체 전해질 복합체:
[화학식 1]
LiaPMbScXd
상기 화학식 1에서,
M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W,
X= F, Cl, Br, 또는 I,
0<a≤6, 0≤b≤6, 0<c≤6, 0≤d≤6.
3. The method of claim 2,
The lithium-based sulfide-based solid electrolyte particles can be obtained by,
Wherein R &lt; 1 &gt;
Solid electrolyte complex:
[Chemical Formula 1]
Li a PM b S c X d
In Formula 1,
M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, or W,
X = F, Cl, Br, or I,
0 <a? 6, 0? B? 6, 0 <c? 6, 0?
제2항에 있어서,
상기 소듐(Sodium) 황화물계 고체 전해질 입자는,
하기 화학식 2로 표시되는 것인,
고체 전해질 복합체:
[화학식 2]
NaaPMbScXd
상기 화학식 2에서,
M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W,
X= F, Cl, Br, 또는 I,
0<a≤6, 0≤b≤6, 0<c≤6, 0≤d≤6.
3. The method of claim 2,
The sodium sulfide-based solid electrolyte particles can be obtained by,
Wherein R &lt; 1 &gt;
Solid electrolyte complex:
(2)
Na a PM b S c X d
In Formula 2,
M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, or W,
X = F, Cl, Br, or I,
0 <a? 6, 0? B? 6, 0 <c? 6, 0?
제2항에 있어서,
상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는,
복수의 결정질 황화물계 고체 전해질 입자, 복수의 비정질 황화물계 고체 전해질 입자, 또는 이들의 혼합물인,
고체 전해질 복합체.
3. The method of claim 2,
The plurality of sulfide-based solid electrolyte particles may include,
A plurality of crystalline sulfide-based solid electrolyte particles, a plurality of amorphous sulfide-based solid electrolyte particles, or a mixture thereof,
Solid electrolyte complex.
제1항에 있어서,
상기 유기 액체 전해질은,
이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the organic liquid electrolyte comprises:
A substance in which the metal salt is dissociated into an ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof,
Solid electrolyte complex.
제6항에 있어서,
상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염에 대한 이온 전도성 유기 용매의 몰비(이온 전도성 유기 용매의 몰수:금속염의 몰수)는,
1:0.5 내지 1:5인 것인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 6,
The molar ratio of the ion conductive organic solvent to the metal salt in the ion-conductive organic solvent dissociated from the metal salt (the number of moles of the ion conductive organic solvent: the number of moles of the metal salt)
1: 0.5 to 1: 5.
Solid electrolyte complex.
제6항에 있어서,
상기 이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 금속염은,
리튬헥사플루오르포스페이트, 리튬테트라플루오로보레이트, 리튬헥사플루오르아세네이트, 과염소산리튬, 리튬테트라클로로알루미네이트, 리튬 비스옥살레이토 보레이트, 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드 (LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), 소튬헥사플루오르포스페이트, 소듐테트라플루오로보레이트, 소듐헥사플루오르안티모네이드, 과염소산나트퓸, 염화나트륨, 요오드화나트륨, 이들의 각 유도체, 또는 이들의 혼합물인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 6,
The metal salt in the substance in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent,
Lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroacetate, lithium perchlorate, lithium tetrachloroaluminate, lithium bis oxalate borate, lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiN (C x F 2x +1) SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) wherein x and y are natural numbers, sodium hexafluorophosphate, sodium tetrafluoroborate, sodium hexafluoroantimonide, sodium perchlorate, sodium chloride, sodium iodide , Each derivative thereof, or a mixture thereof.
Solid electrolyte complex.
제6항에 있어서,
이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질 내 이온 전도성 유기 용매는,
환형의(cyclic) 카보네이트(carbonate)계 용매, 글림(glyme)계 용매, 에터(ether)계 용매 중에서 선택되는 것인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 6,
The ion conductive organic solvent in the material in which the metal salt is dissociated into the ion conductive organic solvent,
A cyclic carbonate solvent, a glyme solvent, and an ether solvent.
Solid electrolyte complex.
제6항에 있어서,
상기 이온 전도성 액체는,
암모늄(Ammonium), 이미다조늄(Imidazolium), 올사졸륨(Oxazolium), 피페리디늄(Piperidinium), 피라지늄(Pyrazinium), 피라졸륨(Pyrazolium), 피리다지늄(Pyridazinium), 피리디늄(Pyridinium), 피리미디늄(Pyrimidinium), 피롤리디늄(Pyrrolidinium), 피롤리늄(Pyrrolinium), 피롤륨(Pyrrolium), 트리아졸륨(Triazolium), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 양이온, 및 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO- (상기 R은 C1 내지 C9인 알킬기 또는 페닐기임), PF6 -, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (CF3SO3)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (CF3SO2)3C-, CF3CO2 -, CH3CO2 - ), 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 음이온을 포함하는 것인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 6,
The ion conductive liquid may include,
The compounds of formula (I) are preferably selected from the group consisting of: Ammonium, Imidazolium, Oxazolium, Piperidinium, Pyrazinium, Pyrazolium, Pyridazinium, Pyridinium At least one cation selected from the group consisting of pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium, pyrrolinium, pyrrolium, triazolium, and combinations thereof, and F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 -, RCOO - ( wherein R is an alkyl group or a phenyl C1 to C9 ), PF 6 -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (CF 3 SO 3) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF At least one anion selected from the group consisting of: (CH 3 ) 2 CH 2 - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 -
Solid electrolyte complex.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질 복합체 100 중량%에 대해,
상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 전체는 50.0 내지 99.9 중량% 포함되고, 상기 유기 액체 전해질은 0.1 내지 50.0 중량% 포함되는 것인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
With respect to 100 wt% of the solid electrolyte complex,
Wherein the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are contained in an amount of 50.0 to 99.9 wt%, and the organic liquid electrolyte is contained in an amount of 0.1 to 50.0 wt%
Solid electrolyte complex.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질 복합체의 이온 전도도는,
상온(25 ℃)에서 1x10-4 내지 5x10-2 S/cm인,
고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
The ionic conductivity of the solid electrolyte complex is,
1 x 10 &lt; -4 &gt; to 5 x 10 &lt; -2 &gt; S / cm at room temperature (25 &
Solid electrolyte complex.
황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계;
유기 액체 전해질을 준비하는 단계; 및
상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 포함하며,
상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;가 볼-믹싱(ball-mixing) 또는 수동-믹싱(manual-mixing) 중 어느 하나의 방법을 사용하여 수행되어, 상기 황화물계 고체 전해질 분말을 이루는 복수의 황화물계 고체 전해질 입자 사이의 공극에 상기 유기 액체 전해질이 분포되어 복합체를 이루는 것이되,
상기 복합체가 분말 형태이고, Cu Kα에 의한 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 상기 유기 액체 전해질과 복합화되지 않은 상기 복수의 고체 전해질 입자와 동일한 X-선 회절 패턴을 나타내는 것인,
고체 전해질 복합체의 제조 방법.
Preparing a sulfide-based solid electrolyte powder;
Preparing an organic liquid electrolyte; And
And mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form,
Mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form; and subjecting the mixture to ball-mixing or manual-mixing And the organic liquid electrolyte is distributed in a gap between a plurality of sulfide-based solid electrolyte particles constituting the sulfide-based solid electrolyte powder to form a composite,
Ray diffraction (XRD) analysis by Cu K?, The same X-ray diffraction pattern as the plurality of solid electrolyte particles not complexed with the organic liquid electrolyte sign,
A method for producing a solid electrolyte complex.
삭제delete 제13항에 있어서,
상기 황화물계 고체 전해질 분말 및 상기 유기 액체 전해질을 혼합하여, 분말 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계; 이후에,
상기 수득된 고체 전해질 복합체를 펠렛화(pelletizing), 펠렛 형태인 고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 더 포함하는 것인,
고체 전해질 복합체의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Mixing the sulfide-based solid electrolyte powder and the organic liquid electrolyte to obtain a solid electrolyte complex in powder form; Since the,
And pelletizing the obtained solid electrolyte complex to obtain a solid electrolyte complex in the form of a pellet.
A method for producing a solid electrolyte complex.
제13항에 있어서,
황화물계 고체 전해질 분말을 준비하는 단계;는,
밀링(milling), 멜트 퀀칭(melt quenching)법, 또는 액상법 중 어느 하나의 방법을 사용하여, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 분말을 상기 황화물계 고체 전해질 분말로 제조하는 것인,
고체 전해질 복합체의 제조 방법.
[화학식 3]
Li2S-P2S5-MaSx
상기 화학식 3에서,
M= B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, 또는 W,
0≤a≤6,
0≤x≤6.
14. The method of claim 13,
Preparing a sulfide-based solid electrolyte powder,
Wherein the powder of the compound represented by the following formula (3) is prepared from the sulfide-based solid electrolyte powder by any one of a milling method, a melt quenching method, and a liquid phase method.
A method for producing a solid electrolyte complex.
(3)
Li 2 SP 2 S 5 -M a S x
In Formula 3,
M, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, or W,
0? A? 6,
0? X? 6.
제13항에 있어서,
유기 액체 전해질을 준비하는 단계;는,
이온 전도성 유기 용매에 금속염이 해리된 물질, 이온 전도성 액체, 또는 이들의 혼합물을 준비하는 것인,
고체 전해질 복합체의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Preparing an organic liquid electrolyte,
Preparing a substance in which the metal salt has been dissociated into an ion conductive organic solvent, an ion conductive liquid, or a mixture thereof.
A method for producing a solid electrolyte complex.
복수의 전극 활물질 입자;
복수의 황화물계 고체 전해질 입자; 및
유기 액체 전해질;을 포함하고,
상기 유기 액체 전해질이 상기 복수의 고체 전해질 입자 사이의 공극에 분포된 형태로 복합체를 이루며, 상기 복합체 및 상기 유기 액체 전해질이 균일하게 분포된 복합 전극이되,
상기 복합체가 분말 형태이고, Cu Kα에 의한 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석 시, 상기 유기 액체 전해질과 복합화되지 않은 상기 복수의 고체 전해질 입자와 동일한 X-선 회절 패턴을 나타내는 것인,
복합 전극.
A plurality of electrode active material particles;
A plurality of sulfide-based solid electrolyte particles; And
An organic liquid electrolyte,
Wherein the organic liquid electrolyte is distributed in a gap between the plurality of solid electrolyte particles, and the composite and the organic liquid electrolyte are uniformly distributed composite electrodes,
Ray diffraction (XRD) analysis by Cu K?, The same X-ray diffraction pattern as the plurality of solid electrolyte particles not complexed with the organic liquid electrolyte sign,
Composite electrode.
제18항에 있어서,
상기 복합 전극 전체 100 중량%에 대해,
상기 복수의 황화물계 고체 전해질 입자는 20 내지 70 중량% 포함되고, 상기 유기 액체 전해질은 2 내지 7 중량% 포함되고, 상기 복수의 전극 활물질 입자는 잔부로 포함되는 것인,
복합 전극.
19. The method of claim 18,
With respect to 100 wt% of the composite electrode as a whole,
Wherein the plurality of sulfide-based solid electrolyte particles are contained in an amount of 20 to 70 wt%, the organic liquid electrolyte is contained in an amount of 2 to 7 wt%, and the plurality of electrode active material particles are included as a remainder.
Composite electrode.
제18항에 있어서,
상기 복수의 전극 활물질 입자는.
리튬(Li), 리튬메탈(Li-metal)계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 전극 활물질 입자를 포함하는 것인,
복합 전극.
19. The method of claim 18,
And the plurality of electrode active material particles.
(Li), a lithium metal oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium (Ge), sulfur (S), derivatives thereof, And at least one electrode active material particle selected from the group comprising &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Composite electrode.
제18항에 있어서,
복수의 도전재 입자;를 더 포함하는 것인,
복합 전극.
19. The method of claim 18,
And a plurality of conductive material particles;
Composite electrode.
제21항에 있어서,
상기 복합 전극 전체 100 중량부에 대해, 상기 복수의 도전재 입자는 0.5 내지 6 중량부 포함되는 것인,
복합 전극.
22. The method of claim 21,
Wherein the conductive particles are contained in an amount of 0.5 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite electrode.
Composite electrode.
제21항에 있어서,
상기 복수의 도전재 입자는,
수퍼 피(super p), 활성탄(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 및 그래핀(graphene) 을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 도전재 입자를 포함하는 것인,
복합 전극.
22. The method of claim 21,
Wherein the plurality of conductive material particles comprise:
And at least one conductive material particle selected from the group consisting of super p, activated carbon, carbon black, and graphene.
Composite electrode.
양극;
음극; 및
전해질;을 포함하고,
상기 전해질은,
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 고체 전해질 복합체인,
전고체 전지.
anode;
cathode; And
An electrolyte;
The electrolyte,
The solid electrolyte complex according to any one of claims 1 to 12,
All solid state batteries.
제24항에 있어서,
상기 양극 또는 상기 음극 중 어느 하나의 전극은,
리튬(Li), 리튬메탈(Li-metal)계 산화물, 카본계 물질, 산화물, 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 황(S), 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 전극 활물질을 포함하는 것인,
전고체 전지.
25. The method of claim 24,
Wherein either one of the positive electrode and the negative electrode is a positive electrode,
(Li), a lithium metal oxide, a carbonaceous material, an oxide, silicon (Si), tin (Sn), germanium (Ge), sulfur (S), derivatives thereof, And at least one electrode active material selected from the group consisting of:
All solid state batteries.
양극;
음극; 및
전해질;을 포함하고,
상기 양극 또는 상기 음극 중 어느 하나의 전극은,
제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 복합 전극인,
전고체 전지.
anode;
cathode; And
An electrolyte;
Wherein either one of the positive electrode and the negative electrode is a positive electrode,
A composite electrode according to any one of claims 18 to 23,
All solid state batteries.
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