KR101929415B1 - Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same Download PDF

Info

Publication number
KR101929415B1
KR101929415B1 KR1020180111822A KR20180111822A KR101929415B1 KR 101929415 B1 KR101929415 B1 KR 101929415B1 KR 1020180111822 A KR1020180111822 A KR 1020180111822A KR 20180111822 A KR20180111822 A KR 20180111822A KR 101929415 B1 KR101929415 B1 KR 101929415B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid electrolyte
active material
electrode active
solid
sulfide
Prior art date
Application number
KR1020180111822A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180107058A (en
Inventor
정윤석
박건호
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020180111822A priority Critical patent/KR101929415B1/en
Publication of KR20180107058A publication Critical patent/KR20180107058A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101929415B1 publication Critical patent/KR101929415B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0088Composites
    • H01M2300/0094Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층이 형성된 형태의 전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이를 제조하는 방법, 및 이를 전극 층에 포함하는 전고체 전지를, 본 발명의 구현예들로 제시한다.An electrode active material-solid electrolyte complex in the form of a solid electrolyte coating layer formed on the surface of an electrode active material particle, a method for producing the same, and a pre-solid battery including the same in an electrode layer are shown in embodiments of the present invention.

Description

전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 {ELECTRODE ACTIVE MATERIAL-SOLID ELECTROLYTE COMPOSITE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ALL SOLID STATE RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrode active material-solid electrolyte composite, a method for producing the same, and a whole solid battery including the electrode active material-solid electrolyte complex,

전극 활물질-고체 전해질 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전고체 전지 에 관한 것이다.Electrode active material-solid electrolyte complex, a method for producing the same, and an all-solid-state cell including the electrode active material-solid electrolyte complex.

이차 전지는 주로 모바일 기기나 노트북 컴퓨터 등의 소형 분야에 적용되어 왔지만, 최근에는 그 연구 방향이 에너지 저장 장치(ESS, energy storage system)나 전기자동차 (EV, Electric vehicle) 등 중대형 분야로 확장되고 있다.The secondary battery has mainly been applied to a small-sized field such as a mobile device or a notebook computer. However, recently, the research direction has been expanded to middle and large-sized fields such as an energy storage system (ESS) and an electric vehicle .

이러한 중대형 이차 전지의 경우, 소형과는 달리 작동 환경(예를 들어, 온도, 충격)이 가혹할 뿐만 아니라, 더욱 많은 전지를 사용하여야 하기 때문에, 우수한 성능이나 적절한 가격과 함께 안전성(safety)이 확보될 필요가 있다.In the case of such a large-sized secondary battery, unlike a small-sized battery, operating environment (for example, temperature, shock) is not only severe but also requires more batteries. There is a need.

그러나, 현재 상용화된 대부분의 이차 전지는, 금속염(metal salt)을 유기 용매(flammable organic solvent)에 녹인 형태의 유기 액체 전해질을 사용하고 있어, 누액, 발화, 폭발 등에 대한 잠재적인 위험성을 안고 있다. However, most of the currently commercialized secondary batteries use an organic liquid electrolyte in which a metal salt is dissolved in a flammable organic solvent, which poses a potential risk of leakage, ignition, explosion, and the like.

이에 따라, 유기 액체 전해질을 대체하여 고체 전해질을 사용하는 것이 상기 안전성 문제를 극복하기 위한 대안으로 각광받고 있다. Accordingly, the use of a solid electrolyte in place of the organic liquid electrolyte has attracted attention as an alternative to overcome the safety problem.

구체적으로, 고체 전해질을 이용한 전지, 즉 전고체 전지는, 박막형과 후막형으로 분류할 수 있다. 이 중 후막형 전고체 전지는 이른바 복합형(composite-type) 전고체 전지이며, 현재 상용화된 이차 전지에 있어서 유기 액체 전해질을 단순히 고체 전해질로 치환한 형태인 것이다.Specifically, a battery using a solid electrolyte, that is, a whole solid battery, can be classified into a thin film type and a thick film type. Among these, a thick-film type all-solid-state cell is a so-called composite-type all-solid-state cell, and in the currently commercialized secondary battery, the organic liquid electrolyte is simply replaced with a solid electrolyte.

이러한 전고체 전지의 성능을 발현하기 위해서는, 그 기반이 되는 활물질의 이론 용량을 온전히 발현시킬 수 있을 정도로 전고체 전지 내 고체 전해질 및 활물질의 입자 간 접촉 특성이 우수할 것이 요구되나, 현재까지 연구된 바로는 그 요구 수준에 부합하지 못하고 있다.In order to exhibit the performance of such a pre-solid battery, it is required that the solid electrolyte and the active material in the pre-solid battery have excellent contact properties between particles so that the theoretical capacity of the active material on which they are based can be fully expressed. Pharaoh is not meeting the demand.

한편, 현재 상용화된 대부분의 이차 전지는, 고체 전해질 재료로 리튬을 사용하고 있으나, 전세계적으로 리튬의 분포 범위가 제한적일 뿐만 아니라 매장량이 적어, 가격이나 지속적인 재료 공급 측면에서 단점이 있다. 이에 따라, 지구상에 널리 분포하고 있는 나트륨을 고체 전해질 재료로 활용하고자 하는 움직임이 있다. 다만, 나트륨을 고체 전해질 재료로 사용함에 있어서, 리튬보다 낮은 이온 전도도가 문제된다.On the other hand, most of the currently commercialized secondary batteries use lithium as a solid electrolyte material, but the distribution range of lithium is limited not only in the world but also in the reserves, which are disadvantageous in terms of price and continuous supply of materials. Accordingly, there is a movement to utilize sodium, which is widely distributed on the earth, as a solid electrolyte material. However, when sodium is used as a solid electrolyte material, ion conductivity lower than lithium is a problem.

앞서 살펴본 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 구현예에서는, 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층이 형성된 형태의 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, an embodiment of the present invention provides an electrode active material-solid electrolyte complex in the form of a solid electrolyte coating layer formed on the surface of electrode active material particles.

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 황화물계 고체 전해질을 제조한 뒤, 이를 전극 활물질의 표면에 코팅함으로써 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 제조하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for producing the electrode active material-solid electrolyte complex by preparing a sulfide-based solid electrolyte and then coating the surface of the electrode active material with the sulfide-based solid electrolyte.

본 발명의 또 다른 구현예들에서는, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 포함하는 전극, 상기 전극을 포함하는 전고체 전지를 각각 제공한다.According to still another embodiment of the present invention, there is provided an electrode including the electrode active material-solid electrolyte complex, and a pre-solid battery including the electrode.

본 발명의 일 구현예에서는, 전극 활물질 입자; 및 상기 전극 활물질 입자의 표면에 위치하는, 고체 전해질 코팅층;을 포함하는 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 제공한다.In one embodiment of the present invention, electrode active material particles; And a solid electrolyte coating layer positioned on the surface of the electrode active material particle.

여기서, 상기 고체 전해질 코팅층은, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되며, 30 ℃에서 이온 전도도가 1.0

Figure 112018093091308-pat00001
10-4 S/cm 이상인 황화물계 화합물을 고체 전해질로 포함하는 것이다.Herein, the solid electrolyte coating layer is represented by the following general formula (1) or (2) and has an ionic conductivity of 1.0
Figure 112018093091308-pat00001
And a sulfide-based compound of 10 < -4 > S / cm or more as a solid electrolyte.

[화학식 1] NaaMbScX1 d Na a M b S c X 1 d

[화학식 2] LiaMbScX1 d Li a M b S c X 1 d

(상기 화학식 1 및 2에서 각각, M은 Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, 또는 La이고, X1은 F, Cl, Br, I, Se, Te, 또는 O이고, 0<a≤6이고, 0<b≤6이고, 0<c≤6이고, 0≤d≤6임)In the above chemical formulas 1 and 2, M is at least one element selected from the group consisting of Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, , Co, Ni, Cu, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, and Ta, W, or La, X 1 is F, Cl, Br, I, Se, Te, Or 0, 0 <a? 6, 0 <b? 6, 0 <c? 6, 0? D?

우선, 상기 황화물계 화합물을 나타내는 화학식에 관한 설명은 다음과 같다.First, the chemical formula representing the sulfide compound will be described as follows.

상기 화학식 1 또는 2에서, M은 Sb이고, 0<a≤3.5이고, 0<b≤1이고, 0<c≤4.5일 수 있다.In the formula 1 or 2, M is Sb, 0 < a? 3.5, 0 < b?

구체적으로, 상기 황화물계 화합물은, 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.Specifically, the sulfide compound may be represented by the following formula (3).

[화학식 3] Na3+xSbS4+y ???????? Na 3 + x SbS 4 + y ?????

(상기 화학식 3에서, -0.5<x<0.5이고, -0.5<y<0.5임)(In the formula 3, -0.5 < x < 0.5 and -0.5 < y < 0.5)

상기 하기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물의 나트륨 이온 전도도는, 30 ℃에서 1.0

Figure 112018093091308-pat00002
10-3 S/cm 이상일 수 있다.The sodium ion conductivity of the sulfide compound represented by the formula (3) is preferably 1.0
Figure 112018093091308-pat00002
10 -3 S / cm or more.

한편, 상기 황화물계 화합물의 결정 구조에 관한 설명은 다음과 같다.The crystal structure of the sulfide compound will be described below.

상기 황화물계 화합물은 결정질일 수 있고, 이 경우 2θ가 16 내지 18°인 범위, 29 내지 32°인 범위, 및 34 내지 36 °인 범위 중 적어도 하나 이상의 범위에서, Cu Kα X선(X-rα)에 의한 XRD 피크의 갈라짐(split peak)이 나타날 수 있다.The sulfide-based compound may be crystalline, and in this case, a Cu K? X-ray (X-r?) Is formed in at least one of the range of 2? In the range of 16 to 18, 29 to 32, ) May show a split peak of the XRD peak due to the X-ray diffraction.

이때 상기 황화물계 화합물의 결정 구조는. 정방정계(tetragonal)일 수 있다.At this time, the crystal structure of the sulfide-based compound is as follows. And may be tetragonal.

상기 전극 활물질 입자에 관한 설명은 다음과 같다.The electrode active material particles are described below.

상기 전극 활물질 입자에 대한 상기 고체 전해질 코팅층의 중량비는, 0.1:99.9 내지 50:50(코팅층: 전극 활물질 입자)일 수 있다.The weight ratio of the solid electrolyte coating layer to the electrode active material particles may be 0.1: 99.9 to 50:50 (coating layer: electrode active material particles).

상기 전극 활물질 입자는, NaCrO2, NaxMyXz, LixMyXz, (각각의 화학식에서, M=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, 또는 Al이고, X=O, S, F, Cl, PO4, P2O7, SO4, 또는 SO4F이고, 0<x<4이고, 0<y<4이고, 0<x<12이다), 카본계 물질, 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다.Wherein the electrode active material particle is at least one selected from the group consisting of NaCrO 2 , Na x M y X z, Li x M y X z (where M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, = O, an S, F, Cl, PO 4 , P 2 O 7, SO 4, or SO 4 F and, 0 <x <4, and, 0 <y <4, and, 0 <x <12), the carbon-based Material, or a combination thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 리튬 또는 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질의 혼합물을 열처리하여, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득하는 단계; 및 상기 고체 전해질을 전극 활물질 입자의 표면에 코팅하여, 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 포함하는, 전극 활물질-고체 전해질 복합체의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a solid electrolyte, comprising the steps of: heat treating a mixture of a lithium or sodium raw material, a heterogeneous raw material, and a sulfur raw material to obtain a sulfide compound represented by the following formula 1 or 2 as a solid electrolyte; And coating the surface of the electrode active material particles with the solid electrolyte to obtain an electrode active material-solid electrolyte complex. The present invention also provides a method for producing an electrode active material-solid electrolyte complex.

[화학식 1] NaaMbScX1 d Na a M b S c X 1 d

[화학식 2] LiaMbScX1 d Li a M b S c X 1 d

(상기 화학식 1 및 2에서 각각, M은 Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, 또는 La이고, X1은 F, Cl, Br, I, Se, Te, 또는 O이고, 0<a≤6이고, 0<b≤6이고, 0<c≤6이고, 0≤d≤6임)In the above chemical formulas 1 and 2, M is at least one element selected from the group consisting of Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, , Co, Ni, Cu, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, and Ta, W, or La, X 1 is F, Cl, Br, I, Se, Te, Or 0, 0 <a? 6, 0 <b? 6, 0 <c? 6, 0? D?

구체적으로, 상기 혼합물을 열처리하여, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득하는 단계;에 관한 설명은 다음과 같다.Specifically, the step of heat-treating the mixture to obtain the sulfide-based compound represented by Formula 1 or 2 as a solid electrolyte will now be described.

상기 열처리는, 350 ℃ 초과 800 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.The heat treatment may be performed in a temperature range of more than 350 DEG C to 800 DEG C or less.

상기 이종 원소 원료 물질은, 안티몬(Sb) 원료 물질일 수 있다.The hetero-element raw material may be an antimony (Sb) raw material.

상기 리튬 또는 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질의 혼합물은, Na, Na2S, NaxSn(0<x<4), Sb, Sb2S3, Sb2S5, 및 S 중에서 선택된 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질이, 상기 화학식 1의 화학양론적 몰비로 혼합된 것일 수 있다.Wherein the mixture of the lithium or sodium raw material, the heterogeneous element raw material and the sulfur raw material is selected from the group consisting of Na, Na 2 S, Na x Sn (0 <x <4), Sb, Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 , S, a heterogeneous elementary raw material, and a sulfur raw material may be mixed in the stoichiometric molar ratio of the above formula (1).

상기 열처리하여, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득하는 단계; 이후에, 상기 고체 전해질 및 제1 용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 상기 고체 전해질 및 제1 용매를 포함하는 혼합물 내 제1 용매를 기화시켜, 건조된 물질을 수득하는 단계; 및 상기 건조된 물질을 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Subjecting the sulfide compound represented by Formula 1 or 2 to a solid electrolyte by the heat treatment; Thereafter, preparing a mixture comprising the solid electrolyte and the first solvent; Vaporizing a first solvent in the mixture comprising the solid electrolyte and the first solvent to obtain a dried material; And heat treating the dried material.

상기 제1 용매는, 물(H2O), 알코올(CnH2n+1OH, 1≤n≤20), 포름산(formic acid), 및 아세트산(acetic acid), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 아세토나이트릴(acetonitrile), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide), 아세톤(acetone), 아세틸 에세테이트(ethyl acetate), 디메톡시 에탄(dimethoxy ethane), 1,3-디옥솔레인(1,3-dioxolane), N-메틸피롤리디논(N-methylpyrrolidinone), N-메틸포름아마이드(N-methylformamide), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate), 및 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)을 포함하는 군에서 선택되는 1종, 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.Wherein the first solvent is selected from the group consisting of water (H 2 O), alcohol (C n H 2n + 1 OH, 1n ≦ 20), formic acid and acetic acid, tetrahydrofuran, But are not limited to, dimethylformamide, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, acetone, ethyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane 1,3-dioxolane, N-methylpyrrolidinone, N-methylformamide, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and dimethyl carbonate dimethyl carbonate, or a mixture of two or more thereof.

상기 고체 전해질 및 제1 용매를 포함하는 혼합물 내 제1 용매를 기화시켜, 건조된 물질을 수득하는 단계;는, 진공 건조 방식으로 수행되거나, 열 건조 방식으로 수행되는 것일 수 있다.The step of vaporizing the first solvent in the mixture comprising the solid electrolyte and the first solvent to obtain a dried material may be performed by a vacuum drying method or a thermal drying method.

상기 진공 건조 방식은, 20 내지 40 ℃의 온도 범위에서, 0 torr 내지 1 torr의 압력을 가하는 것일 수 있다.In the vacuum drying method, a pressure of 0 torr to 1 torr may be applied in a temperature range of 20 to 40 ° C.

이와 독립적으로, 상기 열 건조 방식은, 상압에서, 40 ℃ 이상 상기 혼합물의 끓는점 이하인 온도로 열처리하는 것일 수 있다.Independent thereto, the thermal drying method may be one in which the heat treatment is performed at a normal pressure at a temperature of not lower than the boiling point of the mixture at 40 ° C or higher.

한편, 상기 건조된 물질을 열처리하는 단계;는, 100 내지 750 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.Meanwhile, the step of heat-treating the dried material may be performed at a temperature ranging from 100 to 750 ° C.

상기 고체 전해질을 전극 활물질 입자의 표면에 코팅하여, 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;는, 상기 고체 전해질 및 제2 용매를 포함하는 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제 및 상기 전극 활물질 입자의 혼합물을 제조하는 단계; 상기 코팅제 및 상기 전극 활물질 입자의 혼합물 내 제2 용매를 기화시켜, 상기 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 고체 전해질 코팅층이 형성된 전극 활물질 입자를 열처리하는 단계;을 포함하는 것일 수 있다.Coating the solid electrolyte on the surface of the electrode active material particles to obtain an electrode active material-solid electrolyte complex, comprising the steps of: preparing a coating agent comprising the solid electrolyte and a second solvent; Preparing a mixture of the coating agent and the electrode active material particles; Forming a solid electrolyte coating layer on the surface of the electrode active material particles by vaporizing a second solvent in the mixture of the coating agent and the electrode active material particles; And heat treating the electrode active material particle having the solid electrolyte coating layer formed thereon.

상기 제2 용매는, 메탄올(methanol), 에탄올(ehanol), 또는 물(H2O)일 수 있다.The second solvent may be methanol, ehanol, or water (H 2 O).

상기 고체 전해질 및 제2 용매를 포함하는 코팅제를 제조하는 단계;에서, 상기 코팅제의 총량 100 중량%에 대해, 상기 고체 전해질은 0.1 내지 50 중량% 포함되고, 상기 제2 용매가 잔부로 포함되도록 제조하는 것일 수 있다.Wherein the solid electrolyte and the second solvent are contained in an amount of 0.1 to 50 wt% based on 100 wt% of the total amount of the coating agent, .

상기 고체 전해질 코팅층이 형성된 전극 활물질 입자를 열처리하는 단계;는, 100 내지 450 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.The step of heat-treating the electrode active material particles having the solid electrolyte coating layer may be performed at a temperature ranging from 100 to 450 ° C.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 전술한 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 포함하는, 전고체 전지용 전극을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrode for a pre-solid battery comprising the above-described electrode active material-solid electrolyte complex.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 양극; 음극; 및 고체 전해질;을 포함하되, 전술한 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 상기 양극 및 상기 음극 중 어느 하나의 전극에 포함하는 전고체 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, cathode; And a solid electrolyte, wherein the electrode active material-solid electrolyte complex is contained in one of the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 일 구현예에 따른 전극 활물질-고체 전해질 복합체는, 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층이 형성된 형태에 의하여, 고체 전해질과 활물질 입자와의 접촉 특성, 이온 전도도, 및 공기에 대한 안정성이 우수하게 발현될 수 있다.The electrode active material-solid electrolyte composite according to an embodiment of the present invention is characterized in that the solid electrolyte coating layer is formed on the surface of the electrode active material particles, and the contact properties, ionic conductivity, and air stability of the solid electrolyte and the active material particles Can be excellently expressed.

나아가, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체에 포함된 황화물계 고체 전해질에 의해,, 유기 액체 전해질에 비하여 우수한 안전성을 가지면서도, 리튬 또는 나트륨 이온 전도도가 확보되고, 용매에 안정적으로 용해되는 특성들이 골고루 발현될 수 있다.Further, by the sulfide-based solid electrolyte contained in the electrode active material-solid electrolyte complex, lithium or sodium ion conductivity can be secured while having excellent safety as compared with the organic liquid electrolyte, and characteristics that are stably dissolved in a solvent are uniformly expressed .

또한, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 고상법에 의해 제조하거나, 고상법에 의해 제조된 물질을 습식 후처리하여 상기 황화물계 고체 전해질을 제조한 뒤, 전극 활물질의 표면에 상기 황화물계 고체 전해질을 습식으로 코팅함으로써, 상기 우수한 특성의 복합체를 제조할 수 있다.According to 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 by a solid phase method or wet-post-treating a material produced by a solid phase method, By coating the electrolyte wet, it is possible to produce a complex of the above excellent properties.

아울러, 본 발명의 또 다른 구현예들에 따르면, 상기 황화물계 고체 전해질을 전극에 포함함으로써, 유기 액체 전해질을 적용한 전지보다 안전성이 담보되면서도, 전지 성능이 안정적으로 발현되는 전고체 전지를 제공할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, by providing the sulfide-based solid electrolyte in the electrode, it is possible to provide a pre-solid battery in which battery performance is stably exhibited while safety is secured as compared with a battery using the organic liquid electrolyte have.

도 1은, 본 발명의 제조예 1 및 2에 따른 각 고체 전해질의 XRD패턴을 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 제조예 1 및 2에 따른 각 고체 전해질의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 제조예 1 및 2에 따른 각 고체 전해질의 TGA (Thermogravimetric analysis)의 결과를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 제조예 1에 따른 각 고체 전해질의 이온 전도도를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 제조예 2에 따른 각 고체 전해질의 온도별 이온전도도를 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 각 전고체전지의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은, 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 각 전고체전지의 전기화학적 특성을 나타낸 것이다.
1 shows XRD patterns of the solid electrolytes according to Production Examples 1 and 2 of the present invention.
2 shows Raman spectra of the solid electrolytes according to Production Examples 1 and 2 of the present invention.
Fig. 3 shows the results of TGA (thermogravimetric analysis) of the respective solid electrolytes according to Production Examples 1 and 2 of the present invention.
4 shows ion conductivity of each solid electrolyte according to Production Example 1 of the present invention.
5 shows the ion conductivity of each solid electrolyte according to Production Example 2 of the present invention.
Fig. 6 schematically shows the structure of each pre-solid battery according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
7 shows the electrochemical characteristics of each of the all-solid-state cells according to Example 1 and Comparative Example 1 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.

전극 활물질-고체 전해질 복합체Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex

본 발명의 일 구현예에서는, 전극 활물질 입자; 및 상기 전극 활물질 입자의 표면에 위치하는, 고체 전해질 코팅층;을 포함하는 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 제공한다.In one embodiment of the present invention, electrode active material particles; And a solid electrolyte coating layer positioned on the surface of the electrode active material particle.

여기서, 상기 고체 전해질 코팅층은, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되며, 30 ℃에서 이온 전도도가 1.0

Figure 112018093091308-pat00003
10-4 S/cm 이상인 황화물계 화합물을 고체 전해질로 포함하는 것이다.Herein, the solid electrolyte coating layer is represented by the following general formula (1) or (2) and has an ionic conductivity of 1.0
Figure 112018093091308-pat00003
And a sulfide-based compound of 10 &lt; -4 &gt; S / cm or more as a solid electrolyte.

[화학식 1] NaaMbScX1 d Na a M b S c X 1 d

[화학식 2] LiaMbScX1 d Li a M b S c X 1 d

(상기 화학식 1 및 2에서 각각, M은 Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, 또는 La이고, X1은 F, Cl, Br, I, Se, Te, 또는 O이고, 0<a≤6이고, 0<b≤6이고, 0<c≤6이고, 0≤d≤6임)In the above chemical formulas 1 and 2, M is at least one element selected from the group consisting of Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, , Co, Ni, Cu, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, and Ta, W, or La, X 1 is F, Cl, Br, I, Se, Te, Or 0, 0 <a? 6, 0 <b? 6, 0 <c? 6, 0? D?

앞서 지적한 바와 같이, 전고체 전지의 성능을 발현하기 위해서는, 그 기반이 되는 활물질의 이론 용량을 온전히 발현시킬 수 있을 정도로 전극 층 내 고체 전해질 및 전극 활물질 입자의 접촉 특성이 우수할 것이 요구된다.As mentioned above, in order to manifest the performance of the entire solid-state battery, it is required that the solid electrolyte and the electrode active material particles in the electrode layer are excellent in contact property so as to fully express the theoretical capacity of the active material on which the solid electrolyte is based.

그러나, 일반적으로 알려진 전고체 전지의 전극 층의 경우, 전극 활물질 입자 및 고체 전해질을 단순히 혼합물의 형태로 포함함에 따라, 그 접촉 특성에 한계가 있고, 이로 인해 전극 활물질 입자의 용량을 온전히 발현하기 어렵다.However, in the case of an electrode layer of a generally known all-solid-state cell, since the electrode active material particles and the solid electrolyte are simply contained in the form of a mixture, there is a limit to the contact characteristics thereof and it is difficult to fully express the capacity of the electrode active material particles .

그에 반면, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체는, 상기 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층이 위치하는 형태의 복합체이므로, 이를 또 다른 고체 전해질과 혼합할 경우 상기 고체 전해질 코팅층과 상기 또 다른 고체 전해질는 우수하게 접촉될 수 있다.On the other hand, when the electrode active material-solid electrolyte composite is mixed with another solid electrolyte, the solid electrolyte coating layer and the other solid electrolyte are excellent .

특히, 1) 본 발명의 일 구현예에 포함되는 고체 전해질은, 기본적으로 황화물계 고체 전해질이므로, 유기 액체 전해질에 비하여 안전성이 뛰어난 것이다. Particularly, 1) the solid electrolyte included in one embodiment of the present invention is basically a sulfide-based solid electrolyte, so that it is superior in safety to the organic liquid electrolyte.

2) 또한, 상기 고체 전해질은, 일반적으로 알려진 여느 고체 전해질보다도, 리튬 또는 나트륨 이온 전도도가 우수한 이온 전도체로써의 기능을 발현하는 것이다. 이와 관련하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 경우 나트륨 이온 전도체로 기능하며, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 경우 리튬 이온 전도체로 기능할 수 있다.2) Furthermore, the solid electrolyte exhibits a function as an ion conductor superior in lithium or sodium ion conductivity than any generally known solid electrolyte. In this connection, when the compound represented by Formula 1 is included, it functions as a sodium ion conductor, and when the compound represented by Formula 2 is included, it can function as a lithium ion conductor.

특히 나트륨 이온 전도체일 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 30 ℃에서 1.0

Figure 112018093091308-pat00004
10-4 S/cm 이상의 이온 전도도를 발현할 수 있다. 이는 일반적으로 알려진 나트륨 이온 전도체에 비해 높은 이온 전도도의 범위이다. Particularly, in the case of a sodium ion conductor,
Figure 112018093091308-pat00004
Ion conductivity of 10 -4 S / cm or more can be expressed. This is a range of ionic conductivities generally higher than known sodium ion conductors.

아울러, 상기 이온 전도도의 범위에서도, 그 제조 공정을 적절히 제어함에 따라, 보다 높은 이온 전도도(≥1.0

Figure 112018093091308-pat00005
10-3 S/cm )가 발현될 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.In addition, even in the range of the ionic conductivity, by appropriately controlling the production process thereof, a higher ionic conductivity (≥1.0
Figure 112018093091308-pat00005
10 -3 S / cm) can be expressed, which will be described later.

3) 이와 동시에, 상기 고체 전해질은, 용매에 안정적으로 용해될 수 있어, 상기 복합체로 형성되어 전고체 전지 내 전극으로 적용되기에 적합하다. 3) At the same time, the solid electrolyte can be stably dissolved in a solvent, so that it is formed into the composite and is suitable for application as an electrode in a pre-solid battery.

종합적으로, 상기 고체 전해질은, 1) 기본적으로 액체 전해질보다 뛰어난 안전성을 나타냄과 동시에, 일반적으로 알려진 여느 고체 전해질보다도 2) 우수한 이온 전도도와 3) 용매에 대한 용해성를 가지는 것이다. In general, the solid electrolyte exhibits superior safety than the liquid electrolyte, and has superior ionic conductivity and solubility to the solvent than other known solid electrolytes.

아울러, 상기 고체 전해질의 특성은, 고상법에 의해 합성된 것이거나, 고상법에 의해 합성된 물질을 습식 후처리하여 제조된 것에 기인할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the characteristics of the solid electrolyte may be synthesized by the solid phase method or may be caused by wet post-treatment of the material synthesized by the solid phase method, but the present invention is not limited thereto.

이하, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체의 각 구성 요소를 자세히 설명한다.Hereinafter, each component of the electrode active material-solid electrolyte composite will be described in detail.

황화물계 화합물Sulfide compound

우선, 상기 고체 전해질에 포함되는 황화물계 화합물을 설명한다.First, the sulfide-based compound contained in the solid electrolyte will be described.

구체적으로, 상기 황화물계 화합물을 표시하는 화학식 1 또는 2에서, M은 Sb이고, 0<a≤3.5이고, 0<b≤1이고, 0<c≤4.5일 수 있다. Specifically, in the formula (1) or (2) representing the sulfide compound, M is Sb, 0 < a? 3.5, 0? B? 1, and 0? C?

보다 구체적으로, 상기 황화물계 화합물은, 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.More specifically, the sulfide compound may be represented by the following formula (3).

[화학식 3] Na3+xSbS4+y ???????? Na 3 + x SbS 4 + y ?????

(상기 화학식 3에서, -0.5<x<0.5이고, -0.5<y<0.5임)(In the formula 3, -0.5 < x < 0.5 and -0.5 < y < 0.5)

상기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물의 나트륨 이온 전도도는, 30 ℃에서 1.0

Figure 112018093091308-pat00006
10-3 S/cm 이상일 수 있다. The sodium ion conductivity of the sulfide compound represented by Formula 3 is preferably 1.0
Figure 112018093091308-pat00006
10 -3 S / cm or more.

상기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물은, 비정질, 결정질, 또는 이들의 혼합물일 수 있어, 그 결정 구조에 제한되지 않는다. The sulfide compound represented by Formula 3 may be amorphous, crystalline, or a mixture thereof, and is not limited to the crystal structure thereof.

상기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물이 결정질인 경우, 2θ가 16 내지 18°인 범위, 29 내지 32°인 범위, 34 내지 36 °인 범위에서 각각, Cu Kα X선(X-ra)에 의한 XRD 피크의 갈라짐(split peak)이 나타날 수 있다. When the sulfide compound represented by the above-mentioned formula (3) is crystalline, it is preferable to use a Cu Kα X-ray (X-ra) in the range of 2θ in the range of 16 to 18 °, in the range of 29 to 32 °, A split peak of the XRD peak may appear.

구체적으로, 상기 각 범위에서 각각 2개로 갈라진 피크가 나타날 수 있고, 이는 정방정계(tetragonal)의 결정 구조를 의미할 수 있다. 이는, 일반적으로 알려진 결정질계 화합물은 입방정계(cubic)의 결정 구조를 가지는 것과 구별된다.Specifically, peaks that are divided into two in each of the above ranges may appear, which may mean a tetragonal crystal structure. This is because the generally known crystalline compounds are distinguished from those having a cubic crystal structure.

다만, 후술되는 제조 방법과 관련하여, 고상법으로 합성된 경우에는 명확하게 2개로 갈라진 피크를 확인할 수 있지만, 고상법으로 합성된 물질을 습식 후처리한 경우에는 2개로 갈라진 피크가 불명확하게 관찰될 수 있다.However, with respect to the production method described later, when synthesized by the solid phase method, it is possible to clearly identify two split peaks, but when the material synthesized by the solid phase method is wet post-treated, two split peaks are observed unclearly .

즉, 상기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물이 결정질인 경우에도, Cu Kα X선(X-rα)에 의한 XRD 피크의 갈라짐(split peak)은, 2θ가 16 내지 18°인 범위, 29 내지 32°인 범위, 및 34 내지 36 °인 범위 중 적어도 하나 이상의 범위에서 명확하게 나타나고, 나머지 범위에서는 불명확하게 나타날 수 있다.That is, even when the sulfide compound represented by Formula 3 is crystalline, the split peak of the XRD peak due to the Cu K? X-ray (X-r?) Ranges from 29 to 32 And a range of 34 to 36 DEG, and may appear indefinitely in the remaining range.

이와 관련하여, 후술되는 실시예에서 사용된 황화물계 화합물은 Na3SnS4이다.In this regard, the sulfide-based compound used in the examples described below is Na 3 SnS 4 .

전극 활물질 입자Electrode active material particle

상기 전극 활물질 입자에 대한 상기 고체 전해질 코팅층의 중량비는, 0.1:99.9 내지 50:50(코팅층: 전극 활물질 입자)일 수 있다. 이러한 중량비 범위를 만족할 때, 5 내지 30 ㎛직경의 상기 전극 활물질 입자의 표면에 상기 고체 전해질 코팅층의 두께가 0.05 내지 0.5 ㎛로 형성될 수 있고, 상기 고체 전해질 코팅층이 상기 전극 활물질 입자 간 향상된 이온 전달 경로를 제공할 수 있다.The weight ratio of the solid electrolyte coating layer to the electrode active material particles may be 0.1: 99.9 to 50:50 (coating layer: electrode active material particles). The thickness of the solid electrolyte coating layer may be 0.05 to 0.5 탆 on the surface of the electrode active material particle having a diameter of 5 to 30 탆 when the weight ratio is satisfied, and the solid electrolyte coating layer may be formed by ion- Path can be provided.

상기 전극 활물질 입자는, 나트륨 또는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다.As the electrode active material particles, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of sodium or lithium (a lithiated intercalation compound) can be used.

구체적으로는, 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과, 나트륨 또는 리튬의 복합물 중 1종 이상의 것, 카본계 물질 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 상기 전극 활물질 입자로 사용할 수 있다.Specifically, the electrode active material particle may include one or more of a metal of cobalt, manganese, nickel, or a combination thereof, and a composite of sodium and lithium, a carbonaceous material, or a combination thereof.

상기 복합물인 전극 활물질 입자의 예로는, NaCrO2, NaxMyXz, LixMyXz, (각각의 화학식에서, M=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, 또는 Al이고, X=O, S, F, Cl, PO4, P2O7, SO4, 또는 SO4F이고, 0<x<4이고, 0<y<4이고, 0<x<12이다), 카본계 물질 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다.Examples of the composite electrode active material particles include NaCrO 2 , Na x M y X z, and Li x M y X z (where M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, X is O, S is O, S is F, Cl, PO 4 , P 2 O 7 , SO 4 or SO 4 F, 0 <x <4, 0 <y < ), Carbon-based materials, and the like, but are not limited thereto.

전극 활물질-고체 전해질 복합체의 제조 방법Method for producing electrode active material-solid electrolyte complex

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 리튬 또는 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질의 혼합물을 열처리하여, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득하는 단계; 및 상기 고체 전해질을 전극 활물질 입자의 표면에 코팅하여, 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;를 포함하는, 전극 활물질-고체 전해질 복합체의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a solid electrolyte, comprising the steps of: heat treating a mixture of a lithium or sodium raw material, a heterogeneous raw material, and a sulfur raw material to obtain a sulfide compound represented by the following formula 1 or 2 as a solid electrolyte; And coating the surface of the electrode active material particles with the solid electrolyte to obtain an electrode active material-solid electrolyte complex. The present invention also provides a method for producing an electrode active material-solid electrolyte complex.

[화학식 1] NaaMbScX1 d Na a M b S c X 1 d

[화학식 2] LiaMbScX1 d Li a M b S c X 1 d

(상기 화학식 1 및 2에서 각각, M은 Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, 또는 La이고, X1은 F, Cl, Br, I, Se, Te, 또는 O이고, 0<a≤6이고, 0<b≤6이고, 0<c≤6이고, 0≤d≤6임)In the above chemical formulas 1 and 2, M is at least one element selected from the group consisting of Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, , Co, Ni, Cu, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, and Ta, W, or La, X 1 is F, Cl, Br, I, Se, Te, Or 0, 0 <a? 6, 0 <b? 6, 0 <c? 6, 0? D?

다시 말해, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체의 제조 방법은, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득한 뒤, 이를 전극 활물질 입자의 표면에 코팅함으로써 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하는 것이다.In other words, the method for producing the electrode active material-solid electrolyte composite may be such that the sulfide compound represented by Formula 1 or 2 is obtained as a solid electrolyte and then coated on the surface of the electrode active material particles to form an electrode active material- &Lt; / RTI &gt;

이때, 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체는, 상기 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층이 형성된 형태로 복합된 형태를 가지며, 앞서 본 발명의 일 구현예로 설명한 물질과 동일할 수 있다.At this time, the electrode active material-solid electrolyte composite has a composite structure in which a solid electrolyte coating layer is formed on the surface of the electrode active material particle, and may be the same as the material described in the embodiment of the present invention.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 열처리에 의해 제조된 황화물계 화합물을 상기 고체 전해질로 사용할 수도 있지만(고상법), 후술되는 바와 같이, 상기 고상법으로 제조된 물질을 습식 후처리하여 수득되는 물질을 상기 고체 전해질로 사용할 수도 있다.On the other hand, although the sulfide compound produced by the heat treatment as described above can be used as the solid electrolyte (solid phase method), the material obtained by subjecting the material prepared by the solid phase method to a wet post- It may also be used as a solid electrolyte.

보다 자세한 내용은 후술하겠지만, 상기 습식 후처리에 의해 수득되는 물질 또한, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 포함할 수 있다.The material obtained by the wet post-treatment may further include the sulfide-based compound represented by the above formula (1) or (2), as will be described later in detail.

아울러, 상기 고상법에 의한 합성 조건을 제어하고, 상기 습식 후처리를 수행할 경우 그 조건을 적절히 제어함으로써, 일반적으로 알려진 고체 전해질에 비하여 리튬 또는 나트륨 이온 전도도가 우수한 고체 전해질을 제조할 수 있다.In addition, when the synthesis conditions by the solid phase method are controlled and the wet post-treatment is carried out, a solid electrolyte having excellent lithium or sodium ion conductivity as compared with a generally known solid electrolyte can be produced by appropriately controlling the conditions.

이하, 상기 제조 방법의 각 단계에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step of the production method will be described in detail.

고상법에 의한 고체 전해질의 제조 공정Process for the production of solid electrolyte by the solid phase method

상기 혼합물을 열처리하여, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 황화물계 화합물을 고체 전해질로 수득하는 단계;에 관한 설명은 다음과 같다.The step of heat treating the mixture to obtain the sulfide compound represented by Formula 1 or 2 as a solid electrolyte will now be described.

상기 열처리는, 350 ℃ 초과 800 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.The heat treatment may be performed in a temperature range of more than 350 DEG C to 800 DEG C or less.

상기 고상법에 의한 합성 조건이 350 ℃ 이하일 경우, 합성된 물질의 이온 전도도가 낮아 고체 전해질로 부적절하다. 이와 달리, 상기 고상법에 의한 합성 조건을 350 ℃ 초과 800 ℃ 이하으로 제어할 경우, 적절한 이온 전도도가 발현되는 물질이 합성될 수 있다.When the synthesis conditions by the solid phase method are below 350 ° C, the synthesized material has a low ionic conductivity and is therefore unsuitable as a solid electrolyte. Alternatively, when the synthesis conditions according to the solid phase method are controlled to a temperature higher than 350 ° C and lower than 800 ° C, a material exhibiting an appropriate ion conductivity can be synthesized.

구체적으로, 350 ℃ 초과 750 ℃ 미만에서는 일반적인 고상 반응이 이루어지는데, 750 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 제어할 경우에는 원료 혼합물이 액체로 융해된 후 다시 고체화되기 때문에 더욱 균일한 황화물계 화합물이 합성될 수 있다. 따라서, 상기 350 ℃ 초과 800 ℃ 온도 범위 내에서, 가급적 상한에 가까운 높은 온도로 열처리할수록, 이온 전도도 측면에서 이점이 있다.Specifically, when the temperature is higher than 350 ° C and less than 750 ° C, a general solid phase reaction is performed. When the temperature is controlled to be not lower than 750 ° C and not higher than 800 ° C, the raw material mixture is solidified after being melted as a liquid. have. Therefore, as the heat treatment is carried out at a temperature as high as possible close to the upper limit within the temperature range of above 350 ° C to 800 ° C, there is an advantage in terms of ion conductivity.

다만, 용매에 대한 용해성 측면에서는, 350 ℃ 이상 800 ℃ 이하의 온도 범위 내 큰 차이가 없다. However, from the viewpoint of solubility in solvents, there is no large difference within the temperature range of 350 ° C to 800 ° C.

따라서, 합성된 물질의 이온 전도도, 공정 제어의 용이성, 용매에 대한 용이성 등을 적절히 고려하여, 상기 고상법에 의한 합성 조건을 제어할 수 있다.Therefore, the synthesis conditions according to the solid phase method can be controlled by suitably taking into account the ionic conductivity of the synthesized material, ease of process control, easiness to the solvent, and the like.

한편, 상기 고상법에 사용하는 원료 물질 중, 상기 이종 원소 원료 물질은 안티몬(Sb) 원료 물질일 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식 1 또는 2에서, M이 Sb인 황화물계 화합물이 수득될 수 있다.Meanwhile, among the raw materials used in the solid phase method, the heterogeneous element raw material may be an antimony (Sb) raw material. Accordingly, in the above formula (1) or (2), a sulfide compound in which M is Sb can be obtained.

보다 구체적으로, 상기 리튬 또는 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질의 혼합물은, Na, Na2S, NaxSn(0<x<4), Sb, Sb2S3, Sb2S5, 및 S 중에서 선택된 나트륨 원료 물질, 이종 원소 원료 물질, 및 황 원료 물질이, 상기 화학식 1의 화학양론적 몰비로 혼합된 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.More specifically, the mixture of the lithium or sodium raw material, the heterogeneous element raw material and the sulfur raw material is selected from the group consisting of Na, Na 2 S, Na x Sn (0 <x <4), Sb, Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 , and S may be mixed in the stoichiometric molar ratio of the above formula (1), but the present invention is not limited thereto.

상기 고상법에 따라, 하기 화학식 3으로 표시되는 황화물계 화합물을 수득할 수 있고, 이는 30 ℃에서 나트륨 이온 전도도가 1.0×0-4 S/cm 이상, 구체적으로 1.0Х10-3S/cm 이상인 것일 수 있다.According to the solid phase method, a sulfide compound represented by the following general formula (3) can be obtained. The sodium ion conductivity at 30 ° C is 1.0 × 0 -4 S / cm or more, specifically 1.0 × 10 -3 S / cm or more .

[화학식 3] Na3+xSbS4+y ???????? Na 3 + x SbS 4 + y ?????

(상기 화학식 3에서, -0.5<x<0.5이고, -0.5<y<0.5임)(In the formula 3, -0.5 < x < 0.5 and -0.5 < y < 0.5)

이때, 상기 황화물계 화합물은, 비정질, 결정질, 또는 이들의 혼합물일 수 있어, 그 결정 구조에 제한되지 않는다. 다만, 상기 황화물계 화합물이 결정질인 경우, 정방정계(tetragonal)의 결정 구조를 가질 수 있다.At this time, the sulfide-based compound may be amorphous, crystalline, or a mixture thereof, and is not limited to the crystal structure thereof. However, when the sulfide compound is crystalline, it may have a tetragonal crystal structure.

고체 전해질의 습식 후처리 공정Wet post-treatment process of solid electrolyte

상기 고상법에 의해 합성된 물질(즉, 상기 화학식 1, 2, 또는 3으로 표시되는 황화물계 화합물)을 습식 후처리할 경우, 그 조건을 설명하면 다음과 같다.When the material synthesized by the solid phase method (that is, the sulfide-based compound represented by the above formula (1), (2) or (3)) is subjected to wet post-treatment, the conditions are as follows.

상기 습식 후처리 공정은, 상기 고상법에 의해 합성된 물질을 제1 용매와 혼합한 뒤, 용매를 기화시켜 건조된 물질을 얻고, 이를 다시 열처리하는 공정이다.The wet post-treatment step is a step of mixing the material synthesized by the solid-phase method with the first solvent, vaporizing the solvent to obtain a dried material, and then heat-treating the material.

상기 습식 후처리 공정에서 사용되는 제1 용매의 종류와 양, 그리고 용매 처리 시간 등은, 상기 고상법에 의해 합성된 물질을 충분히 용해시킬 수 있을 정도이면 되고, 특별히 제한되지 않는다.The type and amount of the first solvent used in the wet post-treatment process and the solvent treatment time are not particularly limited as long as they can sufficiently dissolve the material synthesized by the solid phase method.

예를 들어, 상기 제1 용매는 물(H2O), 알코올(CnH2n+1OH, 1≤n≤20), 포름산(formic acid), 및 아세트산(acetic acid), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 아세토나이트릴(acetonitrile), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide), 아세톤(acetone), 아세틸 에세테이트(ethyl acetate), 디메톡시 에탄(dimethoxy ethane), 1,3-디옥솔레인(1,3-dioxolane), N-메틸피롤리디논(N-methylpyrrolidinone), N-메틸포름아마이드(N-methylformamide), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate), 및 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)을 포함하는 군에서 선택되는 1종, 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.For example, the first solvent may be water (H 2 O), alcohol (C n H 2n + 1 OH, 1? N? 20), formic acid, and acetic acid, tetrahydrofuran tetrahydrofuran, dimethylformamide, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, acetone, ethyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3- But are not limited to, 1,3-dioxolane, N-methylpyrrolidinone, N-methylformamide, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, And dimethyl carbonate, or a mixture of two or more thereof.

다만, 상기 제1 용매의 종류에 따라, 습식 후처리 온도를 적절히 제어할 수 있다. 예를 들어, 메탄올을 사용할 경우, 물을 사용하는 경우에 비하여 저온에서 습식 후처리할 수 있다.However, depending on the type of the first solvent, the wet post-treatment temperature can be appropriately controlled. For example, when methanol is used, wet treatment can be performed at a lower temperature than when water is used.

한편, 상기 황화물계 화합물 및 제1 용매를 포함하는 혼합물 내 제1 용매를 기화시켜, 건조된 물질을 수득하는 단계;는, 진공 건조 방식으로 수행되거나, 열 건조 방식으로 수행되는 것일 수 있다.Meanwhile, the step of vaporizing the first solvent in the mixture containing the sulfide compound and the first solvent to obtain a dried material may be carried out by a vacuum drying method or a thermal drying method.

예를 들어, 상기 진공 건조 방식은, 20 내지 40 ℃의 온도 범위에서, 0 torr 내지 1 torr의 압력을 가하는 것일 수 있다. 또한, 상기 열 건조 방식은, 상압에서, 40 ℃ 이상 상기 혼합물의 끓는점 이하인 온도로 열처리하는 것일 수 있다.For example, the vacuum drying method may be performed by applying a pressure of 0 torr to 1 torr in a temperature range of 20 to 40 ° C. The heat drying method may be a heat treatment at a temperature of 40 ° C or higher and a boiling point or lower of the mixture at normal pressure.

최종적으로, 상기 건조된 물질을 열처리하는 단계;는, 100 내지 750 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다. Finally, heat treating the dried material may be performed at a temperature ranging from 100 to 750 ° C.

다만, 상기 건조된 물질을 100 ℃ 미만의 온도에서 열처리할 경우 건조가 완결되지 않는 문제가 있고, 750 ℃을 초과하는 온도에서 열처리할 경우 고체 전해질이 녹아 공정성이 저하되는 문제가 있다.However, when the dried material is heat-treated at a temperature of less than 100 ° C, the drying is not completed. When the material is heat-treated at a temperature exceeding 750 ° C, the solid electrolyte is melted to lower the processability.

전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질을 코팅하는 공정Process of coating solid electrolyte on the surface of electrode active material particles

상기 고체 전해질을 전극 활물질 입자의 표면에 코팅하여, 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하는 단계;는, 상기 고체 전해질 및 제2 용매를 포함하는 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제 및 상기 전극 활물질 입자의 혼합물을 제조하는 단계; 상기 코팅제 및 상기 전극 활물질 입자의 혼합물 내 제2 용매를 기화시켜, 상기 전극 활물질 입자의 표면에 고체 전해질 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 고체 전해질 코팅층이 형성된 전극 활물질 입자를 열처리하는 단계;을 포함하는 것일 수 있다.Coating the solid electrolyte on the surface of the electrode active material particles to obtain an electrode active material-solid electrolyte complex, comprising the steps of: preparing a coating agent comprising the solid electrolyte and a second solvent; Preparing a mixture of the coating agent and the electrode active material particles; Forming a solid electrolyte coating layer on the surface of the electrode active material particles by vaporizing a second solvent in the mixture of the coating agent and the electrode active material particles; And heat treating the electrode active material particle having the solid electrolyte coating layer formed thereon.

다시 말해, 상기 황화물계 화합물 및 제1 용매를 포함하는 혼합물에 상기 전극 활물질을 용해시킨 뒤 상기 제1 용매를 기화시키면, 상기 전극 활물질 입자의 표면에 코팅층이 형성된 형태로 건조된 분말이 얻어지며, 상기 건조된 분말을 열처리 하는 일련의 공정에 의하여, 전술한 전극 활물질-고체 전해질 복합체가 수득될 수 있다.That is, when the electrode active material is dissolved in a mixture containing the sulfide compound and the first solvent and the first solvent is vaporized, a dried powder is obtained in which a coating layer is formed on the surface of the electrode active material particles, The above-described electrode active material-solid electrolyte complex can be obtained by a series of steps of heat-treating the dried powder.

상기 제2 용매는, 양성자성(protic) 용매 또는 비양성자성(aprotic) 용매 중 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 양성자성(protic) 용매의 구체적인 예는 물(H2O), 탄소수 1 내지 20의 알코올(CnH2n+1OH, 1≤n≤20), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid) 등을 들 수 있다. The second solvent is not particularly limited to a protic solvent or an aprotic solvent. Specific examples of the protic solvent include water (H 2 O), alcohols having 1 to 20 carbon atoms (C n H 2n + 1 OH, 1? N? 20), formic acid, acetic acid acetic acid and the like.

또한, 상기 비양성자성(aprotic) 용매의 구체적인 예로는 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide,) 아세토나이트릴(acetonitrile), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide), 아세톤(acetone_, 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 디메톡시 에탄(dimethoxy ethane), 1, 3-디옥솔란(1,3-dioxolane), N-메틸피롤리디논(N-methylpyrrolidinone), N-메틸포름아마이드(N-methylformamide), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate) 등을 들 수 있다.Specific examples of the aprotic solvent include tetrahydrofuran, dimethylformamide, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, acetone, ethyl acetate, and the like. ethyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane, N-methylpyrrolidinone, N-methylformamide, Diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, and the like.

구체적으로, 상기 제2 용매로 양성자성(protic) 용매 중에서도 독성이 낮고 저렴한 메탄올(methanol), 에탄올(ehanol), 또는 물(H2O)을 선택할 수 있다. 이는, 일반적으로 알려진 습식 공정에서는 NMF, THF 등의 유독성 용매를 사용한 것에 비하여, 공정 상 이점으로 작용할 수 있다.Specifically, methanol, ethanol (ehanol), or water (H 2 O), which is low in toxicity and low in protic solvent, can be selected as the second solvent. This can be a process advantage, as compared to using a toxic solvent such as NMF or THF in a generally known wet process.

상기 고체 전해질 및 제2 용매를 포함하는 코팅제를 제조하는 단계;에서, 상기 코팅제의 총량 100 중량%에 대해, 상기 고체 전해질은 0.1 내지 50 중량% 포함되고, 상기 제2 용매가 잔부로 포함되도록 제조하는 것일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.Wherein the solid electrolyte and the second solvent are contained in an amount of 0.1 to 50 wt% based on 100 wt% of the total amount of the coating agent, , But is not limited thereto.

상기 고체 전해질 코팅층이 형성된 전극 활물질 입자를 열처리하는 단계;는, 100 내지 450 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.The step of heat-treating the electrode active material particles having the solid electrolyte coating layer may be performed at a temperature ranging from 100 to 450 ° C.

이러한 온도 범위에서, 상기 코팅층 내 고체 전해질은 결정질이 될 수 있다.In this temperature range, the solid electrolyte in the coating layer can be crystalline.

전극 및 전고체 전지Electrodes and all solid-state cells

본 발명의 또 다른 구현예에서는, 전술한 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 포함하는, 전고체 전지용 전극을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided an electrode for a pre-solid battery comprising the above-described electrode active material-solid electrolyte complex.

본 발명의 또 다른 구현예에서는, 양극; 음극; 및 상기 전극 활물질-고체 전해질 복합체 내 고체 전해질과 동일하거나 상이한 고체 전해질;을 포함하되, 전술한 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 상기 양극 및 상기 음극 중 어느 하나의 전극에 포함하는 전고체 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, cathode; And a solid electrolyte which is the same as or different from the solid electrolyte in the electrode active material-solid electrolyte composite, wherein the electrode active material-solid electrolyte complex is contained in any one of the positive electrode and the negative electrode .

상기 우수한 특성을 지닌 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 상기 전극 층에 포함함으로써, 일반적인 전고체 전지와 달리 별도의 고체 전해질을 포함하지 않더라도, 전고체 전지의 성능을 향상시키며, 이처럼 개선된 성능이 안정적으로 유지될 수 있다.By including the electrode active material-solid electrolyte composite having the above excellent characteristics in the electrode layer, the performance of the entire solid battery can be improved without including a separate solid electrolyte unlike a general pre-solid battery, and the improved performance can be stably Can be maintained.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 전지 내 고체 전해질은, 일반적으로 널리 사용되는 고체 전해질 중에서 선택될 수 있다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 xLi2S-(100-x)P2S5 (50<x<90), LiGe2P5S12, Li6PS5X (X = Cl, Br, 또는 I), Li4SnS4xLiI-(1-x)Li4SnS4 (0<x<0.5)를 포함하는 군에서 선택되는 것일 수 있다.As mentioned above, the solid electrolyte in the battery can be selected from commonly used solid electrolytes. For example, x Li 2 S- (100-x) P 2 S 5 (50 <x <90), LiGe 2 P 5 S 12 , Li 6 PS 5 X (X = Cl, Br, Or I), Li 4 SnS 4 and x LiI- (1-x) Li 4 SnS 4 (0 <x <0.5).

이외의 구성 요소들은, 일반적으로 당업계에 알려진 것을 사용할 수 있다.Other components may be used, which are generally known in the art.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예, 이에 대비되는 비교예, 및 이들의 평가예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, comparative examples thereof, and evaluation examples thereof 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.

I. 고체 전해질 (제조예)I. Solid electrolyte (Production example)

본 발명의 바람직한 실시예의 제시에 앞서, 실시예에 사용되는 고체 전해질(제조예), 이에 대비되는 비교예에 사용되는 고체 전해질(제조 비교예)을 각각 제조하고, 이들의 특성을 비교하여 평가하였다.Prior to the presentation of the preferred embodiments of the present invention, the solid electrolytes used in the examples and the comparative solid electrolytes used in the comparative examples were prepared, and their properties were compared and evaluated .

제조예 1: 고상법Production Example 1: Solid phase method

Na3SbS4의 화학양론적 몰비를 만족하도록 Na2S, Sb2S3, 및 S를 균일하게 혼합한 뒤, 진공 상태에서 24 시간 동안 열처리하여, 제조예 1의 고체 전해질을 수득하였다. 이때, 열처리 온도는 550 ℃ 또는 750 ℃로 하였다.Na 2 S, Sb 2 S 3 , and S were uniformly mixed so as to satisfy the stoichiometric molar ratio of Na 3 SbS 4 , and then heat-treated in a vacuum state for 24 hours to obtain a solid electrolyte of Production Example 1. At this time, the heat treatment temperature was 550 캜 or 750 캜.

제조예 2: 고상법에 의해 합성된 물질의 습식 후처리Production Example 2: Wet post-treatment of a substance synthesized by solid phase method

제조예 1에서 수득된 고체 전해질을 습식 후처리하여, 제조예 2의 고체 전해질로 수득하였다. The solid electrolyte obtained in Production Example 1 was subjected to wet post-treatment to obtain the solid electrolyte of Production Example 2.

구체적으로, 제조예 1에서 550 ℃로 열처리하여 수득된 것을 사용하고, 이를 용매에 녹여 혼합물을 제조하였다. 이때 사용된 용매는 물 또는 메탄올이며, 각각 용질: 용매의 중량비는 50: 50로 하고, 4 시간 동안 혼합물의 상태를 유지하였다.Specifically, the product obtained by heat-treating at 550 ° C in Production Example 1 was used and dissolved in a solvent to prepare a mixture. The solvent used here was water or methanol, and the weight ratio of the solute to the solvent was 50:50, and the mixture was maintained for 4 hours.

상기 혼합물에 대해, 25 ℃ 부근의 상온에서 1 torr 이하 압력의 진공 조건을 약 10 시간 동안 부과하여, 상기 혼합물 내 용매를 기화시키고, 건조된 물질을 수득하였다. The mixture was subjected to a vacuum condition at a pressure of 1 torr or less at room temperature around 25 캜 for about 10 hours to vaporize the solvent in the mixture to obtain a dried material.

상기 건조된 물질을 6 시간 동안 열처리하여, 최종적으로 고체 전해질로 수득하였다. 이때, 상기 건조된 물질의 열처리 온도는 200 ℃ 또는 300 ℃로 하였다.The dried material was heat treated for 6 hours to finally obtain a solid electrolyte. At this time, the heat treatment temperature of the dried material was set to 200 ° C or 300 ° C.

제조 비교예 1: 고상법Manufacturing Comparative Example 1:

제조예 1의 고상법을 사용하되, 열처리 온도를 350℃로 하여, 제조 비교예 1의 고체 전해질을 수득하였다.A solid electrolyte of Production Comparative Example 1 was obtained by using the solid phase method of Production Example 1, and the heat treatment temperature was 350 占 폚.

제조 평가예 1: XRDManufacturing Evaluation Example 1: XRD

제조예 1 및 2, 제조 비교예 1의 각 고체 전해질에 대해, XRD 분석을 실시하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.XRD analysis was performed on each of the solid electrolytes of Preparation Examples 1 and 2 and Comparative Preparation Example 1, and the results are shown in Fig.

도 1에서, NAS 550 ℃, 및 750 ℃은 각각 표기된 온도에서 합성된 제조예 1의 고체 전해질, NAS MeOH 200 ℃ 및 water 200 ℃는 각각 표기된 용매 및 열처리 조건으로 습식 후처리된 제조예 2의 고체 전해질, 그리고 NAS 350 ℃은 제조 비교예 1이다.In FIG. 1, the solid electrolytes of Production Example 1, NAS MeOH 200 ° C and water 200 ° C synthesized at the temperatures indicated at 550 ° C and 750 ° C are shown in Table 1, respectively. Electrolyte, and NAS 350 [deg.] C is Comparative Production Example 1.

Ref.는 입방정계(cubic) 구조의 Na3SbS4에서 나타나는 XRD의 계산 값을 나타낸 것이며, 이를 제조예 1 및 2의 각 고체 전해질의 XRD를 대비함으로써 각각의 결정 구조를 파악할 수 있다.Ref. Shows calculated values of XRD appearing in Na 3 SbS 4 of a cubic structure, and it is possible to grasp respective crystal structures by comparing XRD of each solid electrolyte of Production Examples 1 and 2.

Ref., 제조예 1 및 2의 각 고체 전해질은, 2θ가 16 내지 18°인 범위, 29 내지 32°인 범위, 34 내지 36 °인 범위에서 각각 피크(peak)가 나타나, 동일한 조성(Na3SbS4)임을 알 수 있다, 그러나, Ref.에서는 피크(peak)가 분리되지 않은 반면, 제조예 1 및 2의 각 고체 전해질은 피크(peak)의 분리가 관찰된다.Ref., Production Example 1 and each of the solid electrolyte 2 is, 2θ is shown that each peak (peak) in the 16 to 18 ° in the range, 29 to 32 ° in the range, 34 to 36 ° range, the same composition (Na 3 SbS 4 ). However, peaks were not separated in Ref., But peaks of each solid electrolyte in Production Examples 1 and 2 were observed.

구체적으로, 제조예 1 및 2 모두 Ref.와 동일한 위치에서 각각 2개로 갈라진 피크를 확인할 수 있는 바, Ref.와 상이한 결정 구조, 구체적으로 정방정계(tetragonal) 구조를 가지는 것을 알 수 있다.Specifically, in Production Examples 1 and 2, two peaks were observed at the same positions as in Ref., And it can be seen that the crystals have different crystal structures, specifically tetragonal structures, from Ref.

다만, 고상법으로 합성된 경우(제조예 1)에는 명확하게 2개로 갈라진 피크를 확인할 수 있지만, 고상법으로 합성된 물질을 습식 후처리한 경우(제조예 2)에는 2개로 갈라진 피크가 불명확하게 관찰된다.However, in the case of the synthesis by the solid phase method (Production Example 1), clearly two peaks were confirmed, but when the material synthesized by the solid phase method was subjected to wet post-treatment (Production Example 2), the two divided peaks were indefinite .

이로부터, 제조예 2의 고체 전해질은, 제조예 1의 고체 전해질을 용매에 녹이는 공정을 거쳤음에도 불구하고, 건조 후 열처리한 뒤 불순물 없이 본래의 결정 구조를 거의 회복한 것을 알 수 있다. 이는, 고체 전해질 제조 공정에 있어서 이점이 된다.From this, it can be seen that, although the solid electrolyte of Production Example 2 was subjected to a process of dissolving the solid electrolyte of Production Example 1 in a solvent, after the heat treatment after drying, the original crystal structure was almost recovered without impurities. This is an advantage in the solid electrolyte production process.

제조 평가예 2: 라만 분광 분석Manufacturing Evaluation Example 2: Raman spectroscopic analysis

제조예 1 및 2, 제조 비교예 1의 각 고체 전해질에 대해, 라만 분광 분석을 실시하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.Raman spectroscopy was performed on each of the solid electrolytes of Preparation Examples 1 and 2 and Comparative Preparation Example 1, and the results are shown in Fig.

도 2에서, c-NAS는 550 ℃에서 합성된 제조예 1의 고체 전해질이며, NAS MeOH 200 ℃ 및 water 200 ℃는 각각의 표기된 용매 및 열처리 조건으로 습식 후처리된 제조예 2의 고체 전해질이다.In Fig. 2, c-NAS is the solid electrolyte of Production Example 1 synthesized at 550 캜, and NAS MeOH 200 캜 and water 200 캜 are the solid electrolytes of Production Example 2 after wet treatment after the respective solvents and heat treatment conditions.

특히, 제조예 2의 고체 전해질은, 제조예 1의 고체 전해질을 용매에 녹이는 공정을 거쳤음에도 불구하고, 건조 후 열처리한 뒤에도 고체 전해질의 국부 구조(local structure)가 유지됨을 알 수 있다.Particularly, although the solid electrolyte of Production Example 2 has undergone the process of dissolving the solid electrolyte of Production Example 1 in a solvent, the local structure of the solid electrolyte is maintained even after heat treatment after drying.

제조 평가예 3: 열 중량 분석(TGA)Manufacturing Evaluation Example 3: Thermogravimetric analysis (TGA)

제조예 1 및 2, 제조 비교예 1의 각 고체 전해질에 대해, 열 중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 실시하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.For each of the solid electrolytes of Production Examples 1 and 2 and Manufacturing Comparative Example 1, Thermogravimetric analysis (TGA) was performed, and the results are shown in FIG.

도 3에서, NAS-750℃는 750 ℃에서 합성된 제조예 1의 고체 전해질이며, NAS MeOH-200 ℃는 표기된 용매 및 열처리 조건으로 습식 후처리된 제조예 2의 고체 전해질이다.In Fig. 3, NAS-750 占 폚 is the solid electrolyte of Production Example 1 synthesized at 750 占 폚, and NAS MeOH-200 占 폚 is the solid electrolyte of Production Example 2 after wet treatment with the indicated solvent and heat treatment conditions.

특히, 제조예 2의 고체 전해질은 50 ℃에서 400 ℃에 이르기까지 질량 변화율이 2 % 이하로 비교적 변화 폭이 작은 것이다.Particularly, the solid electrolyte of Production Example 2 has a mass change rate of less than 2% from 50 占 폚 to 400 占 폚 and has a comparatively small variation range.

일반적으로 TGA 결과에서 온도 변화에 따른 질량 변화 폭이 작을수록 잔여 용매가 적은 것을 의미하는데, 제조예 2의 제조예 2의 고체 전해질은, 제조예 1의 고체 전해질을 용매에 녹이는 공정을 거쳤음에도 불구하고, 건조 후 열처리하는 공정을 거쳐 잔여 용매가 제거된 것을 알 수 있다.Generally, in the TGA results, the lower the mass change width according to the temperature change, the smaller the residual solvent. The solid electrolyte of Production Example 2 of Production Example 2, although having undergone the process of dissolving the solid electrolyte of Production Example 1 in a solvent After drying and heat treatment, the remaining solvent is removed.

제조 평가예 4: 이온 전도도 및 활성화 에너지 평가Manufacturing Evaluation Example 4: Evaluation of ionic conductivity and activation energy

(1) 제조예 1(1) Production Example 1

제조예 1 및 제조 비교예 1의 각 고체 전해질에 대해, 이온 전도도 및 활성화 에너지를 분석하고, 그 결과를 도 4 및 표 1에 나타내었다.For each of the solid electrolytes of Production Example 1 and Comparative Example 1, The ion conductivity and the activation energy were analyzed, and the results are shown in FIG. 4 and Table 1.

도 4에서, 350 ℃에서 합성된 제조 비교예 1보다, 상대적으로 550 ℃ 및 750 ℃에서 각각 합성된 제조예 1의 고체 전해질의 이온 전도도가 높은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 30 ℃에서, 제조 비교예 1의 이온 전도도는 1.0

Figure 112018093091308-pat00007
10-3S/cm 미만인 반면, 550 ℃에서 합성된 제조예 1은 1.3x10-3 S/cm, 750 ℃에서 합성된 1.9x10-3 S/cm의 이온 전도도를 각각 가지는 것이다.4, it can be confirmed that the solid electrolytes of Production Example 1 synthesized at 550 ° C and 750 ° C, respectively, are higher than those of Comparative Comparative Example 1 synthesized at 350 ° C. Specifically, at 30 占 폚, the ionic conductivity of Comparative Preparation Example 1 was 1.0
Figure 112018093091308-pat00007
10 -3 S / cm, while Production Example 1 synthesized at 550 ° C has 1.3 × 10 -3 S / cm and ion conductivity of 1.9 × 10 -3 S / cm synthesized at 750 ° C.

또한, 제조예 1 중에서도 합성 온도가 높은 경우 이온 전도도의 측면에서 유리함을 알 수 있다.It is also seen that, in Production Example 1, when the synthesis temperature is high, it is advantageous in terms of ion conductivity.

(2) 제조예 2(2) Production example 2

제조예 2의 각 고체 전해질에 대해, 이온 전도도 및 활성화 에너지를 분석하고, 그 결과를 도 5 및 표 1에 나타내었다.For each solid electrolyte of Production Example 2, The ion conductivity and the activation energy were analyzed, and the results are shown in FIG. 5 and Table 1.

도 5에서, MeOH 200 ℃, H2O 200 ℃ 및 300 ℃ 는, 각각의 표기된 용매 및 열처리 조건으로 습식 후처리된 것이며, 습식 후처리에 따라 이온 전도도가 약간 저하된 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 지금까지 알려진 나트륨 고체 이온 전도체보다 높은, 1.0

Figure 112018093091308-pat00008
10-4S/cm 이상의 이온 전도도를 나타냄을 알 수 있다.In FIG. 5, MeOH 200 ° C, H 2 O 200 ° C and 300 ° C were wet post-treated with the respective solvents and heat treatment conditions, and the ionic conductivity was slightly lowered by wet post-treatment. Nonetheless, it is believed that 1.0, which is higher than the sodium solid ion conductor known so far
Figure 112018093091308-pat00008
10-4 we can be seen to represent the more S / cm ion conductivity.

또한, 표 1에서, 제조 비교예 1에 비하여 제조예 1의 활성화 에너지가 낮고, 제조예 2에서는 약간 상승한 것으로 보인다.In Table 1, the activation energy of Preparation Example 1 is lower than that of Preparation Comparative Example 1, and it seems that it slightly increased in Preparation Example 2.

일반적으로, 온도가 상승할 수록 고체 전해질의 이온 전도도가 지수적으로(exponentially) 상승하며, 이에 대한 로그 플롯(log plot)의 기울기가 활성화 에너지에 상응하므로, 활성화 에너지가 낮을수록 고체 전해질 내부에서의 이온 확산이 용이한 것이다.Generally, as the temperature rises, the ion conductivity of the solid electrolyte rises exponentially, and the slope of the log plot corresponds to the activation energy, so that the lower the activation energy is, Ion diffusion is easy.

이와 관련하여, 제조 비교예 1에 비하여 제조예 1의 활성화 에너지가 낮아, 상대적으로 고체 전해질 내부에서의 이온 확산이 용이함을 알 수 있다. 한편, 제조예 2의 활성화 에너지가 낮아 이온 확산 정도는 약간 저하되었지만, 앞서 확인한 바와 같이 습식 후처리에 따라 취할 수 있는 공정상 이점이 있는 것이다.In this connection, it can be seen that the activation energy of Preparation Example 1 is lower than that of Comparative Production Example 1, and ion diffusion in the solid electrolyte is relatively easy. On the other hand, although the activation energy of Production Example 2 was low and the degree of ion diffusion was slightly lowered, there was a process advantage that can be taken according to the wet post-treatment as described above.

용매menstruum 최종 열처리 온도 (oC)Final heat treatment temperature ( o C) 전도도 at 30℃ (S/cm)Conductivity at 30 ° C (S / cm) 활성화 에너지 (kJ/mol)Activation energy (kJ / mol) 제조 비교예 1Manufacturing Comparative Example 1 350350 3.1x10-4 3.1x10 -4 18.618.6 제조예 1Production Example 1 550550 1.3x10-3 1.3 x 10 -3 17.217.2 제조예 1Production Example 1 750750 1.9x10-3 1.9x10 -3 17.617.6 제조예 2
(용매: 물)
Production Example 2
(Solvent: water)
200200 1.8x10-4 1.8 x 10 -4 27.227.2
제조예 2
(용매: 물)
Production Example 2
(Solvent: water)
300300 2.3x10-42.3x10-4 27.227.2
제조예 2
(용매: 메탄올)
Production Example 2
(Solvent: methanol)
200200 1.4x10-41.4x10-4 35.835.8

주) 제조 비교예 1 및 제조예 1의 최종 열처리 온도는 각각 고상법에 의한 합성 온도를 의미하고, 제조예 2의 최종 열처리 온도는 습식 후처리 온도를 의미함Note) The final heat treatment temperatures in Comparative Manufacturing Example 1 and Manufacturing Example 1 refer to the synthesis temperature by the solid phase method, respectively, and the final heat treatment temperature in Production Example 2 means the wet post treatment temperature

II. 전극 활물질-고체 전해질 복합체 (실시예)II. Electrode Active Material-Solid Electrolyte Complex (Example)

앞서 제시한 제조예 및 제조 비교예의 고체 전해질을 이용하여, 각각의 전극 활물질-고체 전해질을 복합체를 제조하고, 이들을 각각 전극에 적용하여 전고체 전지를 제작하였다. Using the solid electrolytes of the preparation examples and comparative production examples described above, a composite of each electrode active material-solid electrolyte was prepared and applied to the electrodes to prepare all solid batteries.

실시예 1 Example 1

(1) 복합물(전극 활물질-고체 전해질 복합체) 제조(1) Preparation of complex (electrode active material - solid electrolyte complex)

제조예 1의 고상법으로 제조된 Na3SbS4(열처리 온도 550 ℃, 이하 NAS-550로 표시, 20 mg)와, 양극 활물질인 NaCrO2 (80 mg)를 메탄올 용매 1 mL와 혼합한 뒤, 상온에서 10 시간 동안 진공 조건으로 메탄올 용매를 제거한 다음(습식 후처리), 200 ℃에서 6 시간 동안 열처리하여 양극 활물질-고체 전해질 복합체를 수득하였다.After the Preparation Example 1, the Na 3 SbS made of a high commercial law of 4 (heat treatment temperature is represented by 550 ℃, below NAS-550, 20 mg), and a positive electrode active material of NaCrO 2 (80 mg) was mixed with 1 mL methanol, The methanol solvent was removed under a vacuum condition at room temperature for 10 hours (wet post-treatment) and then heat-treated at 200 ° C for 6 hours to obtain a cathode active material-solid electrolyte complex.

상기 복합체는, 제조예 2의 고체 전해질이 코팅된 NaCrO2이다. The composite may comprise: The solid electrolyte of Production Example 2 is coated with NaCrO 2 .

(2) 전고체 전지 제조(2) Preparation of all solid-state batteries

도 6에 도시된 구조의 전고체 전지를 제작하였다.A total solid battery having the structure shown in Fig. 6 was fabricated.

구체적으로, 도 6에 도시된 전고체 전지는 전극층, 고체 전해질층, 및 Na-Sn계 합금층이 순차적으로 적층된 구조이다. 여기서, 550 ℃에서 합성된 제조예 1의 고체 전해질은 고체 전해질층에 적용하고, 상기 복합체를 전극층에 적용하였다.Specifically, the pre-solid battery shown in Fig. 6 has a structure in which an electrode layer, a solid electrolyte layer, and a Na-Sn based alloy layer are sequentially stacked. Here, the solid electrolyte of Production Example 1 synthesized at 550 캜 was applied to a solid electrolyte layer, and the composite was applied to an electrode layer.

보다 구체적으로, f 13 mm의 원통형의 틀에, Na3Sn 합금 50 mg, 제조예 1의 고체 전해질 150 mg, 상기 복합체 10 mg을 순서대로 적층한 뒤, 370 MPa의 압력을 가하여 펠렛(pellet) 형태로 성형한 것이다.More specifically, 50 mg of a Na 3 Sn alloy, 150 mg of the solid electrolyte of Production Example 1, and 10 mg of the complex were laminated in this order on a cylindrical frame of f 13 mm in this order, and then a pressure of 370 MPa was applied to the pellet, .

비교예 1 (혼합물)Comparative Example 1 (mixture)

실시예 1과 달리, 막자사발(mortar) 및 막자(pestle)를 이용하여, Na3SbS4(NAS-550)와 NaCrO2를 20:80 (NAS-550: NaCrO2)의 중량비로 건식 혼합한 뒤, 이 혼합물을 전극 층에 적용하였다. 이 외 전고체 전지의 제조(적층) 방식은 실시예 1과 동일하게 하였다.Unlike Example 1, Na 3 SbS 4 (NAS-550) and NaCrO 2 were dry-mixed at a weight ratio of 20:80 (NAS-550: NaCrO 2 ) using a mortar and a pestle This mixture was then applied to the electrode layer. The manufacturing method (lamination) of this external solid-state cell was the same as that of Example 1.

평가예 1: 전고체 전지의 성능 평가Evaluation Example 1: Performance evaluation of all solid batteries

실시예 1 및 비교예 1의 각 전지에 대해, 1.2 내지 4.0 V의 구동 전압(vs. Na/Na+)에서, 50 μA/cm2의 정전류를 인가하여 충방전을 실시하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 두 경우 모두, 나트륨 이온 전도체를 적용한 전고체 전지로서 상당한 성능을 발현하는 것이 확인된다.Charge and discharge were carried out for each cell of Example 1 and Comparative Example 1 by applying a constant current of 50 μA / cm 2 at a drive voltage of 1.2 to 4.0 V (vs. Na / Na + ), 7. In both cases, it was confirmed that all the solid batteries to which the sodium ion conductor was applied exhibited considerable performance.

다만, 전극층에 혼합물을 적용한 경우 5 mAh/g의 방전 용량을 발현하지만, 상기 복합물을 적용한 경우 이론 용량에 가까운 110 mAh/g의 방전 용량을 발현하는 이점이 있다.However, when the mixture is applied to the electrode layer, it exhibits a discharge capacity of 5 mAh / g. However, when the composite is applied, it exhibits a discharge capacity of 110 mAh / g which is close to the theoretical capacity.

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.

Claims (13)

전극 활물질 입자; 및
상기 전극 활물질 입자의 표면에 위치하는, 고체 전해질 코팅층;을 포함하고,
상기 고체 전해질 코팅층은 고체 전해질을 포함하고,
상기 고체 전해질은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되며, 30 ℃에서 이온 전도도가 1.0
Figure 112018093091308-pat00009
10-4 S/cm 이상인 황화물계 화합물을 포함하며,
상기 전극 활물질 입자는,
NaCrO2, NaxMyXz, (여기서, M=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, 또는 Al이고, X=O, S, F, Cl, PO4, P2O7, SO4, 또는 SO4F이고, 0<x<4이고, 0<y<4이고, 0<z<12이다), 또는 이들의 조합을 포함하는,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
[화학식 1]
NaaMbScX1 d
[화학식 2]
LiaMbScX1 d
(상기 화학식 1 및 2에서 각각, M은 Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, 또는 La이고, X1은 F, Cl, Br, I, Se, Te, 또는 O이고, 0<a≤6이고, 0<b≤6이고, 0<c≤6이고, 0≤d≤6임)
Electrode active material particles; And
And a solid electrolyte coating layer disposed on a surface of the electrode active material particle,
Wherein the solid electrolyte coating layer comprises a solid electrolyte,
The solid electrolyte is represented by the following formula 1 or 2, and has an ionic conductivity of 1.0
Figure 112018093091308-pat00009
10 -4 S / cm or higher,
Wherein the electrode active material particles
NaCrO 2, Na x M y X z, ( where, M = Ti, V, Cr , and Mn, Fe, Co, Ni, or Al, X = O, S, F, Cl, PO 4, P 2 O 7 , SO 4 , or SO 4 F, where 0 <x <4, 0 <y <4, 0 <z <12,
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
[Chemical Formula 1]
Na a M b S c X 1 d
(2)
Li a M b S c X 1 d
In the above chemical formulas 1 and 2, M is at least one element selected from the group consisting of Sb, Sn, Mg, Ba, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Pb, N, P, As, Bi, Ti, , Co, Ni, Cu, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, and Ta, W, or La, X 1 is F, Cl, Br, I, Se, Te, Or 0, 0 <a? 6, 0 <b? 6, 0 <c? 6, 0? D?
제1항에 있어서,
상기 화학식 1 또는 2에서,
M은 Sb인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
In the above formula (1) or (2)
M is Sb.
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1 또는 2에서,
0<a≤3.5인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
In the above formula (1) or (2)
0 &lt; a < / = 3.5.
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1 또는 2에서,
0<b≤1인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
In the above formula (1) or (2)
0 &lt; b < 1,
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1 또는 2에서,
0<c≤4.5인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
In the above formula (1) or (2)
0 &lt; c < / = 4.5.
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 황화물계 화합물은,
하기 화학식 3으로 표시되는 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
[화학식 3]
Na3+xSbS4+y
(상기 화학식 3에서, -0.5<x<0.5이고, -0.5<y<0.5임)
The method according to claim 1,
The sulfide-
Wherein R < 1 &gt;
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
(3)
Na 3 + x SbS 4 + y
(In the formula 3, -0.5 < x < 0.5 and -0.5 &lt; y &lt; 0.5)
제6항에 있어서,
상기 황화물계 화합물의 나트륨 이온 전도도는,
30 ℃에서 1.0
Figure 112018093091308-pat00010
10-3 S/cm 이상인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 6,
The sodium ion conductivity of the sulfide-
1.0 at &lt; RTI ID =
Figure 112018093091308-pat00010
10 &lt; -3 &gt; S / cm or more,
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 황화물계 화합물은,
결정질인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
The sulfide-
Lt; / RTI &gt;
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제8항에 있어서,
상기 황화물계 화합물은,
2θ가 16 내지 18°인 범위, 29 내지 32°인 범위, 및 34 내지 36 °인 범위 중 적어도 하나 이상의 범위에서, Cu Kα X선(X-rα)에 의한 XRD 피크의 갈라짐(split peak)이 나타나는 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
9. The method of claim 8,
The sulfide-
The split peak of the XRD peak due to the Cu K? X-ray (X-r?) In the range of 2? In the range of 16 to 18 °, in the range of 29 to 32 °, and in the range of 34 to 36 ° That is,
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제9항에 있어서,
상기 황화물계 화합물은,
상기 황화물계 화합물의 결정 구조는.
정방정계(tetragonal)인 것인,
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
10. The method of claim 9,
The sulfide-
The crystal structure of the sulfide compound is as follows.
Is tetragonal. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항에 있어서,
상기 전극 활물질 입자에 대한 상기 고체 전해질 코팅층의 중량비는,
0.1:99.9 내지 50:50인(코팅층: 전극 활물질 입자),
전극 활물질-고체 전해질 복합체.
The method according to claim 1,
The weight ratio of the solid electrolyte coating layer to the electrode active material particles,
0.1: 99.9 to 50:50 (coating layer: electrode active material particle),
Electrode Active Material - Solid Electrolyte Complex.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 포함하는,
전고체 전지용 전극.
11. An electrode active material-solid electrolyte composite according to any one of claims 1 to 11,
Electrodes for all solid state batteries.
양극;
음극; 및
고체 전해질;을 포함하고,
상기 양극 및 상기 음극 중 어느 하나의 전극은, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 활물질-고체 전해질 복합체를 포함하는,
전고체 전지.
anode;
cathode; And
A solid electrolyte,
Wherein one of the positive electrode and the negative electrode comprises the electrode active material-solid electrolyte complex according to any one of claims 1 to 11,
All solid state batteries.
KR1020180111822A 2018-09-18 2018-09-18 Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same KR101929415B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111822A KR101929415B1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111822A KR101929415B1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160123297A Division KR101922633B1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180107058A KR20180107058A (en) 2018-10-01
KR101929415B1 true KR101929415B1 (en) 2018-12-14

Family

ID=63877611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180111822A KR101929415B1 (en) 2018-09-18 2018-09-18 Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101929415B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102651784B1 (en) * 2018-10-24 2024-03-26 주식회사 엘지에너지솔루션 Solid electrolyte for all-solid battery and all-solid battery comprising the same
JP2021012871A (en) * 2019-07-04 2021-02-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode material and battery using the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016039062A (en) 2014-08-08 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Positive electrode composite material and sulfide all-solid battery arranged by use thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016039062A (en) 2014-08-08 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Positive electrode composite material and sulfide all-solid battery arranged by use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180107058A (en) 2018-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101922633B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR101840818B1 (en) Electrode material, electrode comprising the material, lithium battery comprising the electrode, and preparation method thereof
KR101842556B1 (en) Solid electrolytes for all solid state rechargeable lithium battery, methods for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR101698763B1 (en) Anode electrode material, preparation method thereof, electrode comprising the material, and lithium secondary battery comprising the electrode
US20140011100A1 (en) Solid ion conductor, solid electrolyte including the same, lithium battery including solid electrolyte, and method of manufacturing lithium battery
JP2003115293A (en) Negative electrode for secondary battery, secondary battery using it, and method of manufacturing negative electrode
KR20180076132A (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
EP3819964A1 (en) Solid electrolyte, electrochemical cell including solid electrolyte, and method of preparing solid electrolyte
US6291100B1 (en) Electrode composition comprising doped tungsten oxides and electrochemical cell comprising same
KR101929415B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR20180072113A (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
Yamamoto et al. Synthesis of conjugated carbonyl containing polymer negative electrodes for sodium ion batteries
KR102013827B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
Sahoo et al. Investigations on the electrochemical characteristics of rechargeable MCMB-LiNi0. 5Mn1. 5O4 pouch cells
KR101878342B1 (en) Solid electrolyte, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR20180072116A (en) Solid electrolytes for all solid state rechargeable lithium battery, methods for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR101981657B1 (en) Solid electrolyte, and method for manufacturing the same, and all-solid-state battery including the same
KR101728825B1 (en) Solid electrolytes for all solid state rechargeable lithium battery, methods for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR101878339B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR101233410B1 (en) Cathode active material for lithium secondary battery, method for preparing same, and lithium battery comprising same
KR101867555B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
KR102006821B1 (en) Solid electrolyte material, methods for manufacturing the same, and all solid state battery including the same
Jayaprakash et al. A novel approach to explore Zn based anodes for lithium-ion battery applications
KR102141109B1 (en) Electrode active material-solid electrolyte composite, method for manufacturing the same, and all solid state rechargeable lithium battery including the same
US20230261256A1 (en) Solid-state electrolyte, solid-state battery including the electrolyte, and method of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant