KR102552140B1 - 전고체 전지용 전극의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

전고체 전지용 전극의 제조 방법은 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계, 비금속 산화물을 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층을 형성하는 단계, 극성 용매에 전극 활물질, 상기 코팅층이 형성된 상기 황화물계 고체 전해질, 및 도전재를 혼합하여 전극 슬러리를 형성하는 단계, 전극 집전체의 적어도 일면에 상기 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계, 상기 캐스팅한 전극 슬러리를 100 내지 300℃에서 가열하여, 상기 극성 용매를 제거하는 단계, 및 상기 극성 용매를 제거한 상기 전극 슬러리를 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

전고체 전지용 전극의 제조 방법{THE FABRICATION OF ELECTORDE FOR ALL SOLID CELL}
본 발명은 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 황화물계 고체 전해질의 화학적 안정성을 확보하고, 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도를 유지하면서 전고체 전지용 전극을 제조할 수 있는 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 전고체 전지용으로 사용되는 황화물계 고체 전해질은 극성 용매와 반응성이 존재하여, 극성 용매에 투입하는 경우 부반응이 발생하는 문제가 있다. 이에 따라, 황화물계 고체 전해질과 극성 용매를 전극 슬러리 제조시 동시에 사용할 수 없고, 고체 전해질과 반응성이 없는 비극성 용매는 황화물계 고체 전해질의 분산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 슬러리 제조시에 사용할 수 없으며, 고체 전해질과 반응성이 없는 극단적인 비극성 용매는 황화물계 고체 전해질의 분산성이 매우 떨어진다는 단점을 가지고 있다.
분산성의 개선을 위하여 유기 성분을 갖는 분산제를 투입할 수 있으나, 건조 과정에서 활성화된 유기물들이 황화물계 고체 전해질과 반응이 발생하여 고체 전해질의 성질을 해칠 가능성이 높다.
일본공개공보 제2012-061258호에는 전극 활물질 표면에 고체 전해질을 코팅하는 방법이 개시되어 있으나, 고체 전해질 표면에 산화물을 코팅하는 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다. 한국공개공보 제10-2015-0018562호에는 전극 활물질의 표면에 도전재 및 코팅층을 형성하는 구성이 개시되어 있으나, 고체 전해질에 코팅층을 직접 형성하여 극성 용매와의 반응을 억제하고, 극성 용매를 제거한 후, 코팅층을 제거하는 구성에 대해서는 개시되어 있지 않다.
일본공개공보 제2012-061258호 한국공개공보 제10-2015-0018562호
본 발명의 목적은 황화물계 고체 전해질의 화학적 안정성을 확보하고, 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도를 유지하면서 전고체 전지용 전극을 제조할 수 있는 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한 분산성이 높은 극성 용매를 사용하여, 전극 슬러리 자체의 안정성을 확보할 수 있는 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법은 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계, 비금속 산화물을 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층을 형성하는 단계, 극성 용매에 전극 활물질, 상기 코팅층이 형성된 상기 황화물계 고체 전해질, 및 도전재를 혼합하여 전극 슬러리를 형성하는 단계, 전극 집전체의 적어도 일면에 상기 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계, 상기 캐스팅한 전극 슬러리를 100 내지 300℃에서 가열하여, 상기 극성 용매를 제거하는 단계, 및 상기 극성 용매를 제거한 상기 전극 슬러리를 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 코팅층을 형성하는 단계에서 비금속 산화물은 끓는점이 300 내지 700℃인 것일 수 있다.
상기 비금속 산화물은 H3BO3 또는 P2O5 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 코팅층을 형성하는 단계는 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서, 상기 극성 용매는 이소프로파놀(Isopropanol), 아세토니트릴(Acetonitrile) 및 아세톤(Acetone) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서, 상기 전극 활물질은 리튬산화코발트, 리튬인산철, 니켈코발트알루미늄, 및 니켈코발트망간 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서, 상기 도전재는 흑연, 구상형 탄소체 및 침상형 탄소체 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계에서, 상기 전극 집전체는 알루미늄, 니켈 및 Steel Use Stainless 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 의하면, 황화물계 고체 전해질의 화학적 안정성을 확보하고, 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도를 유지하면서 전고체 전지용 전극을 제조할 수 있다. 또한 분산성이 높은 극성 용매를 사용하여, 전극 슬러리 자체의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지의 전극용 황화물계 고체 전해질의 제조방법에 의해 제조된 전극을 포함하는 전고체 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 포함되는 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 4a는 코팅층을 제거하는 온도에 따른 커패시티의 값을 나타낸 그래프이다.
도 4b는 코팅층의 코팅량에 따른 커패시티의 값을 나타낸 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지(SB)는 양극(10), 황화물계 고체 전해질층(20), 및 음극(30)을 포함한다. 양극(10) 및 음극(30) 중 적어도 하나는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 양극(10)이 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 의해 제조될 때, 양극(10)은 양극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 도전재, 및 양극 집전체를 포함할 수 있다. 양극 활물질은 예를 들어, 리튬산화코발트, 리튬인산철, 니켈코발트알루미늄, 및 니켈코발트망간 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 황화물계 고체 전해질은 황화물계 고체 전해질일 수 있다. 황화물계 고체 전해질이란 황화물을 포함하는 황화물계 고체 전해질을 의미하는 것일 수 있다. 도전재는 예를 들어, 흑연, 구상형 탄소체(Super-P 등) 및 침상형 탄소체(기상 성장 탄소 섬유(Vapor grown carbon fiber, VGCF), 탄소 나노 섬유(Carbon nanofiber, CNT) 등) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
양극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 및 도전재는 양극 집전체의 적어도 일면에 제공될 수 있다. 양극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 도전재는 랜덤하게 배열될 수 있다. 양극 집전체는 알루미늄, 니켈 및 Steel Use Stainless(SUS) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
황화물계 고체 전해질층(20)은 양극(10) 및 음극(30) 사이에 제공된다. 황화물계 고체 전해질층(20)은 예를 들어, 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있다.
음극(30)은 양극(10)과 대향한다. 예를 들어, 음극(30)이 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 의해 제조될 때, 음극(30)은 음극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 도전재, 및 음극 집전체를 포함할 수 있다. 음극 활물질은 예를 들어, 리튬산화코발트, 리튬인산철, 니켈코발트알루미늄, 및 니켈코발트망간 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 황화물계 고체 전해질은 황화물계 고체 전해질일 수 있다. 황화물계 고체 전해질이란 황화물을 포함하는 황화물계 고체 전해질을 의미하는 것일 수 있다. 도전재는 예를 들어, 흑연, 구상형 탄소체(Super-P 등) 및 침상형 탄소체(기상 성장 탄소 섬유(Vapor grown carbon fiber, VGCF), 탄소 나노 섬유(Carbon nanofiber, CNT) 등) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
음극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 및 도전재는 음극 집전체의 적어도 일면에 제공될 수 있다. 음극 활물질, 황화물계 고체 전해질, 도전재는 랜덤하게 배열될 수 있다. 음극 집전체는 알루미늄, 니켈 및 Steel Use Stainless(SUS) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법은 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계(S100), 비금속 산화물을 300 내지 700℃에서 가열하여 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층을 형성하는 단계(S200), 극성 용매에 전극 활물질, 코팅층이 형성된 황화물계 고체 전해질, 및 도전재를 혼합하여 전극 슬러리를 형성하는 단계(S300), 전극 집전체의 적어도 일면에 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계(S300), 캐스팅한 전극 슬러리를 100 내지 300℃에서 가열하여, 극성 용매를 제거하는 단계(S500), 및 극성 용매를 제거한 전극 슬러리를 300 내지 700℃에서 가열하여 코팅층을 제거하는 단계(S600)를 포함한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법에 포함되는 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2b를 참조하면, 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계(S100)는 Li2S 및 P2S5를 2:1 내지 4:1의 몰비로 하여 혼합물을 형성하는 단계(S110), 혼합물을 500 내지 700 rpm에서 22 내지 26시간 동안 밀링하는 단계(S120), 및 밀링한 혼합물을 300 내지 500℃ 에서 2 내지 4시간 동안 열처리하는 단계(S130)를 포함하는 것일 수 있다.
먼저, Li2S 및 P2S5를 2:1 내지 4:1의 몰비로 하여 혼합물을 형성한다(S110). 몰비가 2:1 미만이면 리튬이 적어 전고체 전지의 용량이 작아질 수 있고, 4:1을 초과하면 P2S5가 적어 황화물계 고체 전해질을 형성하지 못하고 남는 Li2S의 양이 증가할 수 있다.
혼합물을 형성하는 단계(S110)에서, LiCl을 더 제공하여 혼합물을 형성하는 것일 수도 있다.
혼합물을 500 내지 700 rpm에서 22 내지 26시간 동안 밀링한다(S120). 상기 범위 미만에서 혼합물이 밀링되면, Li2S 및 P2S5가 서로 충분히 혼합되어 밀링되지 않고, 상기 범위 초과에서 혼합물이 밀링되면, Li2S 및 P2S5 각각에 결함이 발생할 수 있다.
밀링한 혼합물을 300 내지 500℃ 에서 2 내지 4시간 동안 열처리한다(S130). 열처리 시간이 상기 범위 미만이면, 혼합물이 충분히 열처리 되지 않아, 황화물계 고체 전해질을 충분히 얻을 수 없고, 열처리 시간이 상기 범위 초과이면, 얻어진 황화물계 고체 전해질의 내구성에 문제가 생길 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2a 및 도 3a를 참조하면, 황화물계 고체 전해질(100)을 제공한다(S100). 황화물계 고체 전해질(100)은 앞서 언급한 바와 같이, Li2S 및 P2S5를 혼합, 밀링, 및 열처리하여 얻어진 것일 수 있다.
황화물계 고체 전해질(100)은 Li 및 S를 포함한다. 황화물계 고체 전해질(100)은 B, P, Si, Ge, 및 Cl 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 3b를 참조하면, 비금속 산화물을 300 내지 700℃에서 가열하여 황화물계 고체 전해질(100)의 표면에 코팅층(200)을 형성한다(S200). 300℃ 미만에서 가열하면, 비금속 산화물이 승화되지 않아, 황화물계 고체 전해질(100)의 표면에 코팅층(200)이 충분히 형성되지 않고, 700℃ 초과에서 가열하면, 황화물계 고체 전해질(100)에 결함이 발생할 수 있다.
따라서 코팅층(200)을 형성하는 단계(S200)에서 사용되는 비금속 산화물은 끓는점이 300℃ 내지 700℃인 것일 수 있다. 예를 들어, H3BO3 또는 P2O5 중 적어도 하나를 상기 비금속 산화물로 제공할 수 있다.
코팅층(200)을 형성하는 단계(S200)는 비활성 분위기에서 수행되는 것일 수 있다. 코팅층(200)을 형성하는 단계(S200)는 예를 들어, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne)과 같은 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
도 2a 및 도 3c를 참조하면, 극성 용매(300)에 전극 활물질(300), 코팅층(200)이 형성된 황화물계 고체 전해질(100), 및 도전재(500)를 혼합하여 전극 슬러리를 형성한다(S300).
전극 슬러리를 형성하는 단계(S300)에서, 극성 용매(300)는 예를 들어, 이소프로파놀(Isopropanol), 아세토니트릴(Acetonitirile) 및 아세톤(Acetone) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 극성 용매(300)로 유전 상수(Dielectric constant)가 7 이상인 유기 물질들을 사용할 수 있으나, 상기 코팅층(200)을 용해시킬 수 있는 용매인 물(H2O)은 사용할 수 없다.
전극 슬러리를 형성하는 단계(S300)에서, 전극 활물질(300)은 예를 들어, 리튬산화코발트, 리튬인산철, 니켈코발트알루미늄, 및 니켈코발트망간 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
전극 슬러리를 형성하는 단계(S300)에서, 도전재(500)는 예를 들어, 흑연, 구상형 탄소체(Super-P 등) 및 침상형 탄소체(기상 성장 탄소 섬유(Vapor grown carbon fiber, VGCF), 탄소 나노 섬유(Carbon nanofiber, CNT) 등) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
도 2a 및 도 3d를 참조하면, 전극 집전체(600)의 적어도 일면에 전극 슬러리를 캐스팅한다(S300). 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계(S300)에서, 전극 집전체(600)는 예를 들어, 알루미늄, 니켈, Steel Use Stainless(SUS) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
도 2a 및 도 3e를 참조하면, 캐스팅한 전극 슬러리를 100 내지 300℃에서 가열하여, 극성 용매(300)를 제거한다(S500). 캐스팅한 전극 슬러리를 100℃ 미만에서 가열하면 유기 용매(300)를 충분히 제거할 수 없고, 캐스팅한 전극 슬러리를 300℃ 초과에서 가열하면, 코팅층(200)이 기화될 수 있다.
도 2a, 도 3e 및 도 3f를 참조하면, 극성 용매(300)를 제거한 전극 슬러리를 300 내지 700℃에서 가열하여 코팅층(200)을 제거하는 단계(S600)를 포함한다. 300℃ 미만에서 가열하여 코팅층(200)을 제거하면, 코팅층(200)을 충분히 제거할 수 없고, 700℃ 초과에서 가열하여 코팅층(200)을 제거하면, 황화물계 고체 전해질(100)에 결함을 유발할 수 있다.
코팅층(200)을 제거하는 단계(S600)에서는 황화물계 고체 전해질(100)을 제공할 때 반응하지 않은 반응물, 코팅층(200)을 형성할 때 반응하지 않은 반응물 등을 함께 제거할 수 있다. 이에 따라 황화물계 고체 전해질(100)의 결정성 및 전극에 포함되는 황화물계 고체 전해질(100)의 양을 증대시킬 수 있다.
종래의 전고체 전지용 전극의 제조 방법은 황화물계 고체 전해질을 포함하는 전극 슬러리를 제조할 때, 고체 전해질과 반응성이 없는 비극성 용매만을 사용하였다. 다만, 비극성 용매는 황화물계 고체 전해질, 도전재, 전극 활물질 등을 분산 시키는 분산력이 떨어져, 전극 슬러리 자체의 안정성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
또한, 유기 용매를 사용할 경우, 유기 용매 건조를 위해 가열을 수행할 때, 유기 용매와 황화물계 고체 전해질이 반응하는 문제점이 있었다.
황화물계 고체 전해질은 강한 수분 반응성으로, 작업 환경이 제한되었고, 황화물계 고체 전해질의 표면을 코팅할 경우, 코팅층의 이온 전도도가 황화물계 고체 전해질보다 현저히 낮아, 코팅된 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도가 크게 손상되는 문제점이 있었다. 또한, 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층이 형성된 경우, 이를 전극으로 활용할 때, 고체 전해질의 열화가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 전극의 제조 방법은 가열만으로 코팅층을 제거할 수 있어, 공정이 단순하고, 황화물계 고체 전해질 본래의 이온 전도도 등의 특성을 유지할 수 있다. 또한 분산성이 높은 극성 용매를 사용하여, 전극 슬러리 자체의 안정성을 확보할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6
황화물계 고체 전해질의 합성
Li2S 및 P2S5의 몰비가 3:1인 고체 전해질 원료를 준비하였다. 고체 전해질 원료를 유성볼밀(P7, Fritch)을 이용하여 600rpm, 24시간동안 밀링하였고, 이를 300℃ 에서 3시간 열처리하여 황화물계 고체 전해질을 얻었다.
전고체 전지용 전극의 제조
하기 표 1에 기재된 비금속 산화물을 준비하여 300℃로 아르곤 분위기 하에서 가열하여 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층을 형성하였다. 코팅된 고체 전해질:리튬코발트산화물(LiCoO2):도전재(Super-P)를 28:70:2의 중량% 비율로 하기 표 1에 기재된 극성 용매에 넣고, 알루미늄 포일로 이루어진 전극 집전체에 캐스팅하였다. 이를 150℃에서 가열하여 극성 용매를 제거하였다. 하기 표 1에 기재된 온도로 가열하여 코팅층을 제거하였다. 이를 양극으로 사용하고, 고체 전해질층으로 Li6PS5Cl, 음극으로 인듐을 사용하여, 전고체 전지를 제조하였다.
비교예 1 내지 8
비교예 1 및 2는 코팅층을 제거하지 않았고, 비교예 3 및 4는 비극성 용매를 사용하였고, 비교예 5 및 6은 코팅층을 형성하지 않았고, 비교예 7 및 8은 탄소로 코팅층을 형성하였다. 이외에는 실시예 1 내지 8과 동일하게 실시하였다.
코팅층 혼합 용매 열처리온도(℃) 초기 방전 용량
(mAh/g)
실시예 1 P2O5 이소프로판올(IPA) 300 120.95
실시예 2 P2O5 IPA 400 146.25
실시예 3 P2O5 IPA 500 144.23
실시예 4 P2O5 IPA 600 142.76
실시예 5 P2O5 IPA 700 124.85
실시예 6 H3BO3 IPA 400 124.54
비교예 1 P2O5 IPA X 114.56
비교예 2 H3BO3 IPA X 90.22
비교예 3 X 자일렌(Xylene) X 60.28
비교예 4 X 자일렌(Xylene) 400 38.87
비교예 5 X IPA X -
비교예 6 X IPA 400 13.89
비교예 7 탄소 IPA X -
비교예 8 탄소 IPA 400 -
물성 평가
1. 실시예 1 내지 5와 비교예 1을 비교하면, 코팅층을 제거한 실시예 1 내지 5가 비교예 1보다 초기 방전 용량이 높은 것을 확인할 수 있었다.
2. 실시예 6과 비교예 2를 비교하면, 코팅층을 제거한 실시예 6이 비교예 1보다 초기 방전 용량이 높은 것을 확인할 수 있었다.
3. 실시예 1 내지 6, 비교예 3 내지 8을 참조하면, 코팅층이 형성되지 않은 비교예 3 내지 6과 탄소로 코팅층이 형성된 비교예 7 및 8보다 실시예 1 내지 6의 초기 방전 용량이 높은 것을 확인할 수 있었다.
4. 도 4a를 참조하면, 기준 온도(200℃)보다 300 내지 700℃(각각 실시예1 내지 실시예5)로 코팅층을 제거할 때 커패시티가 높은 것을 확인할 수 있었다.
5. 도 4b를 참조하면, P2O5의 코팅량(양극활물질인 리튬코발트산화물(LiCoO2)을 100중량%로 보았을 때의 P2O5의 코팅량(중량%))이 0.5중량% 내지 3중량%, 바람직하게는 0.5중량% 내지 2중량%일 때 커패시티가 높은 것을 확인할 수 있었다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
SB: 전고체 전지 10: 양극
20: 황화물계 고체 전해질층 30: 음극
100: 황화물계 고체 전해질 200: 코팅층
300: 극성 용매 300: 전극 활물질
500: 도전재 600: 전극 집전체

Claims (8)

  1. 황화물계 고체 전해질을 제공하는 단계;
    비금속 산화물을 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 황화물계 고체 전해질의 표면에 코팅층을 형성하는 단계;
    극성 용매에 전극 활물질, 상기 코팅층이 형성된 상기 황화물계 고체 전해질, 및 도전재를 혼합하여 전극 슬러리를 형성하는 단계;
    전극 집전체의 적어도 일면에 상기 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계;
    상기 캐스팅한 전극 슬러리를 100 내지 300℃에서 가열하여, 상기 극성 용매를 제거하는 단계; 및
    상기 극성 용매를 제거한 상기 전극 슬러리를 300 내지 700℃에서 가열하여 상기 코팅층을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 코팅층을 형성하는 단계에서
    상기 비금속 산화물은 끓는점이 300℃ 내지 700℃인 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는
    H3BO3 또는 P2O5 중 적어도 하나를 상기 비금속 산화물로 제공하는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는
    불활성 기체 분위기에서 수행되는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서,
    상기 극성 용매는 이소프로파놀(Isopropanol), 아세토니트릴(Acetonitrile) 및 아세톤(Acetone) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서,
    상기 전극 활물질은 리튬산화코발트, 리튬인산철, 니켈코발트알루미늄, 및 니켈코발트망간 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극 슬러리를 형성하는 단계에서,
    상기 도전재는 흑연, 구상형 탄소체 및 침상형 탄소체 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극 슬러리를 캐스팅하는 단계에서,
    상기 전극 집전체는 알루미늄, 니켈 및 Steel Use Stainless 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전고체 전지용 전극의 제조 방법.
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