KR102570543B1 - Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same - Google Patents

Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same Download PDF

Info

Publication number
KR102570543B1
KR102570543B1 KR1020210067702A KR20210067702A KR102570543B1 KR 102570543 B1 KR102570543 B1 KR 102570543B1 KR 1020210067702 A KR1020210067702 A KR 1020210067702A KR 20210067702 A KR20210067702 A KR 20210067702A KR 102570543 B1 KR102570543 B1 KR 102570543B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid
graphene
state battery
active material
sis
Prior art date
Application number
KR1020210067702A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220159726A (en
Inventor
심준섭
Original Assignee
(주)나노제네시스
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 (주)나노제네시스 filed Critical (주)나노제네시스
Priority to KR1020210067702A priority Critical patent/KR102570543B1/en
Publication of KR20220159726A publication Critical patent/KR20220159726A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102570543B1 publication Critical patent/KR102570543B1/en

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • 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
    • H01M4/36Selection 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
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 혼합물을 광소결시켜 제조된 그래핀-금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함함으로써, 충전시 음극 활물질층과 음극 집전체층 사이에 형성되는 금속 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결함과 동시에 충방전 속도 및 효율을 현저히 개선시켜 성능 및 안정성을 두루 갖춘 전고체전지를 구현할 수 있다. The present invention relates to a negative electrode for an all-solid-state battery comprising a negative electrode active material composed of a graphene-metal particle composite and an all-solid-state battery including the same, wherein the negative electrode for an all-solid-state battery according to the present invention includes a three-dimensional porous graphene structure and metal particles By including the graphene-metal particle composite prepared by photosintering a mixture of as an anode active material, irregular growth of metal lithium dendrite formed between the anode active material layer and the anode current collector layer during charging and solid electrolyte penetration It is possible to implement an all-solid-state battery with both performance and stability by solving the problem of deterioration of battery characteristics and significantly improving charge/discharge speed and efficiency at the same time.

Description

그래핀-금속 입자 복합체를 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지{ANODE FOR ALL-SOLID-STATE BATTERY INCLUDING GRAPHENE-METAL NANOPARTICLE COMPOSITE AND ALL-SOLID-STATE BATTERY INCLUDING THE SAME}Anode for all-solid-state battery including a graphene-metal particle composite and all-solid-state battery including the same

본 발명은 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지, 보다 상세하게는 그래핀(graphene) 기반 복합재료 (hybrid graphene)를 음극 활물질로 포함하는 음극 및 이를 포함하는 전고체전지에 대한 것이다.The present invention relates to an anode for an all-solid-state battery and an all-solid-state battery including the same, and more particularly, to a cathode including a graphene-based composite material (hybrid graphene) as an anode active material and an all-solid-state battery including the same.

납축전지, 니켈-메탈 하이브리드 배터리 등 충·방전이 가능한 다양한 이차전지가 있지만 그 중에서도 리튬이온전지(lithium-ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도, 높은 출력 밀도, 오랜 충·방전을 견딜 수 있는 작동 전압 등을 이유로 스마트 폰(smart phone), 넷북(net book) 등의 휴대용 모바일 장치에 전원을 공급하는 전지로 사용될 뿐만 아니라, 하이브리드 자동차(hybrid vehicle) 등에 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급부재 등 광범위하게 활용되고 있다. There are various secondary batteries that can be charged and discharged, such as lead-acid batteries and nickel-metal hybrid batteries, but among them, lithium-ion batteries (LIBs) have high energy density, high power density, and can withstand long periods of charge and discharge. It is not only used as a battery that supplies power to portable mobile devices such as smart phones and net books due to voltage reasons, but also widely used as energy supply members to supply energy to hybrid vehicles, etc. It is being utilized.

하지만, 현재 상용화된 리튬이온전지는 액체 전해질을 포함하여 지속적인 사용 시 배터리에 변형이 발생하며, 발화원이 있을 경우에 쉽게 불이 붙은 성질이 있고 전지 내에서 부반응 발생 시 가스가 발생하여 전지의 성능 및 안정성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.However, currently commercialized lithium ion batteries contain liquid electrolytes, so the battery is deformed during continuous use, and is easily ignited when there is an ignition source. It has a problem of deteriorating stability.

전술한 문제점을 해결하기 위해서, 리튬 이온을 이동시킬 수 있는 고체상(solid state)의 고체 전해질을 도입하여 폭발과 발화의 위험이 낮아 안정하게 사용될 수 있는 전고체전지(all-solid-state battery, ASSB)에 대한 기술이 최근 들어 큰 주목을 받고 있다. In order to solve the above-mentioned problems, a solid state solid electrolyte that can move lithium ions is introduced, and the risk of explosion and ignition is low, so that it can be used stably (all-solid-state battery (ASSB)). ) has recently received a lot of attention.

전고체전지의 에너지 밀도를 높이기 위해 리튬 금속(Li-metal)을 음극 활물질층으로 사용하는 기술이 알려져 있는데, 이와 같이 리튬 금속을 음극 활물질로 사용할 경우 충전시에 음극 측에 리튬이 석출되며, 전고체전지의 충방전이 반복됨에 따라 음극 측에 석출된 리튬은 고체 전해질의 틈새를 통해서 리튬 수지상(dendrite)을 성장시키며, 이와 같이 성장한 리튬 수지상은 전지의 단락 또는 용량 저하를 일으키는 원인이 된다. In order to increase the energy density of an all-solid-state battery, a technology is known to use lithium metal (Li-metal) as an anode active material layer. As the solid battery is repeatedly charged and discharged, lithium deposited on the negative electrode side grows lithium dendrites through gaps in the solid electrolyte, and the lithium dendrites thus grown cause a short circuit or decrease in capacity of the battery.

따라서, 상기의 문제점을 해소 또는 완화해 종래 기술 대비 전고체전지의 특성을 향상시켜 전고체전지의 상용화 시점을 앞당길 수 있는 새로운 전고체전지용 음극 소재의 개발이 요구된다. Therefore, it is required to develop a new anode material for all-solid-state batteries that can advance the commercialization of all-solid-state batteries by improving the characteristics of all-solid-state batteries compared to the prior art by solving or mitigating the above problems.

한국 공개특허공보 제10-2020-0129379호 (공개일: 2020.11.18)Korean Patent Publication No. 10-2020-0129379 (published date: 2020.11.18) 한국 공개특허공보 제10-2019-0137691호 (공개일: 2019.12.11)Korean Patent Publication No. 10-2019-0137691 (published date: 2019.12.11)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래 리튬 금속으로 이루어진 음극 활물질층을 포함하는 전고체전지가 가지는 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결할 수 있는 신규한 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is a new method that can solve the problem of deterioration in battery characteristics due to irregular growth of lithium dendrites and penetration of solid electrolyte in a conventional all-solid-state battery including a negative electrode active material layer made of lithium metal. It is to provide a negative electrode for an all-solid-state battery and an all-solid-state battery including the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지용 음극을 제안한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention proposes a negative electrode for an all-solid-state battery including a negative electrode active material made of a graphene-metal particle composite.

또한, 상기 그래핀-금속 입자 복합체는, 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 혼합물에 광(light)을 조사해 광소결(light sintering) 프로세스에서와 같이 광화학 및/또는 광열반응을 일으켜 제조된 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 복합체인 것을 특징으로 하는, 전고체전지용 음극을 제안한다. In addition, the graphene-metal particle composite is prepared by irradiating light to a mixture of a three-dimensional porous graphene structure and metal particles to cause a photochemical and / or photothermal reaction as in a light sintering process. An anode for an all-solid-state battery, characterized in that it is a composite of a two-dimensional porous graphene structure and metal particles, is proposed.

또한, 상기 그래핀-금속 입자 복합체는, 상기 3차원 다공성 그래핀 구조체와 상기 금속 입자가 상호 연결되어 형성된 네트워크 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전고체전지용 음극을 제안한다. In addition, the graphene-metal particle composite proposes a negative electrode for an all-solid-state battery, characterized in that it has a network structure formed by interconnecting the three-dimensional porous graphene structure and the metal particles.

또한, 상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 이루어진 인 것을 특징으로 하는 전고체전지용 음극을 제안한다. In addition, the metal particles are made of a metal selected from the group consisting of silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al) and zinc (Zn). A cathode for a solid battery is proposed.

그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서, 상기 본 발명에 따른 전고체전지용 음극을 포함하는 전고체전지의 일례로서, 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극; 고체 전해질층; 및 음극 집전체 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극;을 포함하는 전고체전지를 제안한다. And, the present invention, in another aspect of the invention, as an example of an all-solid-state battery comprising a negative electrode for an all-solid-state battery according to the present invention, a positive electrode including a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer; a solid electrolyte layer; and an anode including an anode active material layer including a cathode current collector and an anode active material made of the graphene-metal particle composite.

또한, 상기 양극 활물질층은, 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지를 제안한다. In addition, the cathode active material layer may include a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (NCM), a lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (NCA), a lithium-cobalt composite oxide (LCO), and a lithium-nickel composite. An all-solid-state battery comprising at least one positive electrode active material selected from the group consisting of complex oxide (LNO) is proposed.

또한, 상기 고체 전해질층은, Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지를 제안한다. In addition, the solid electrolyte layer includes Li 2 SP 2 S 5 -LiI, Li 2 SP 2 S 5 -LiCl, Li 2 SP 2 S 5 -LiBr, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 - selected from the group consisting of B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 S-GeS2 and Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 We propose an all-solid-state battery comprising at least one solid electrolyte.

본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 광화학 및/또는 광열반응 방식으로 제조된 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함함으로써, 충전시 음극 활물질층과 음극 집전체층 사이에 형성되는 금속 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결함과 동시에 충방전 속도 및 효율을 현저히 개선시켜 성능 및 안정성을 두루 갖춘 전고체전지를 구현할 수 있다. The negative electrode for an all-solid-state battery according to the present invention includes a three-dimensional porous graphene structure and a metal particle composite prepared by a photochemical and/or photothermal reaction method as an anode active material, and is formed between the anode active material layer and the anode current collector layer during charging. It is possible to realize an all-solid-state battery with both performance and stability by significantly improving the charging and discharging speed and efficiency while solving the problem of deterioration of battery characteristics due to the irregular growth of metal lithium dendrites and penetration of solid electrolyte.

도 1a는 광열 조사 공정을 실시하기 전의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1b는 광열 조사 공정을 실시한 후의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1c는 금속 입자 없이 광화학 및 광열반응으로 제조된 다공성 그래핀 구조체(3차원 나노 다공성 그래핀)을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1d는 본원 실시예에서 광화학 및 광열반응으로 제조한 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Graphene-Ag electrode), 그래핀 전극(Graphene electrode) 및 금속 전극(Gold electrode) 각각에 대해 전기화학 측정물질(PAP)의 농도에 따른 전류 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Hybrid Graphene), 그래핀(Graphene) 및 금속(Metal(Au)) 각각에 대해 같은 농도(1.0ㅧ10-3mM)의 PAP에서의 전류 값을 대비해 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 전고체전지 음극용 하이브리드 그래핀 전극을 이용해 전기화학 측정물질(PAP)의 다양한 농도를 측정한 실시간 그래프이다.
도 5는 상기 본 발명에 따른 전고체전지용 음극을 포함하는 전고체전지의 일례로서, 양극 활물질(NMC)을 포함하는 양극, 황화물계 고체 전해질층, 및 음극 집전체(SUS) 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극을 구비한 전고체전지의 단면 모식도이다.
1A is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing silver particles (Ag) before performing a photothermal irradiation process.
Figure 1b is a scanning electron microscope (SEM) picture showing silver particles (Ag) after performing a photothermal irradiation process.
Figure 1c is a scanning electron microscope (SEM) picture showing a porous graphene structure (3-dimensional nanoporous graphene) prepared by photochemical and photothermal reactions without metal particles.
1d is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a graphene-metal particle composite for an anode active material for an all-solid-state battery prepared by photochemical and photothermal reactions in the present example.
2 is an electrochemical measurement substance (PAP) for each of a graphene-metal particle composite (Graphene-Ag electrode), a graphene electrode, and a metal electrode (Gold electrode) for an all-solid-state battery negative electrode active material according to the present invention. It is a graph showing the current measurement result according to the concentration of
Figure 3 is the same concentration (1.0 × 10 -3 mM) for each of graphene-metal particle composite (Hybrid Graphene), graphene (Graphene) and metal (Metal (Au)) for all-solid-state battery negative active material according to the present invention It is a graph showing the current value at the PAP of
Figure 4 is a real-time graph of measuring various concentrations of electrochemical measurement substances (PAP) using the hybrid graphene electrode for an all-solid-state battery negative electrode according to the present invention.
5 is an example of an all-solid-state battery including a negative electrode for an all-solid-state battery according to the present invention, a positive electrode including a positive electrode active material (NMC), a sulfide-based solid electrolyte layer, and a negative electrode current collector (SUS) and the graphene- It is a schematic cross-sectional view of an all-solid-state battery having a negative electrode including a negative electrode active material layer including a negative electrode active material made of a metal particle composite.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments according to the concept of the present invention can be applied with various changes and can have various forms, so specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but one or more other features or numbers However, it should be understood that it does not preclude the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 그래핀과 금속 입자의 복합재료인 그래핀-금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함한다. The negative electrode for an all-solid-state battery according to the present invention includes a graphene-metal particle composite, which is a composite material of graphene and metal particles, as an anode active material.

상기 그래핀-금속 입자 복합체는 음극 활물질층을 구성하는 음극재로서, 전고체전지의 충전시 리튬(Li)을 흡장하는 역할을 수행하다가 충전 용량이 초과된 후에는 음극 집전체와 음극 활물질층의 계면에 석출되는 금속 리튬층을 피복해 리튬 금속층의 보호층 역할을 함과 동시에, 리튬 수지상(dendrite)의 과도한 성장을 억제해 고체 전해질층으로의 침투를 차단하고 리튬 수지상의 균일한 성장을 유도함으로써, 전고체전지의 단락 및 용량 저하를 막고, 결과적으로 전고체전지의 성능을 향상시킬 수 있다. The graphene-metal particle composite is an anode material constituting the anode active material layer, and serves to occlude lithium (Li) during charging of an all-solid-state battery. It serves as a protective layer for the lithium metal layer by covering the metal lithium layer precipitated at the interface, and at the same time, it suppresses excessive growth of lithium dendrites to block penetration into the solid electrolyte layer and induces uniform growth of lithium dendrites. , it is possible to prevent a short circuit and decrease in capacity of an all-solid-state battery, and consequently improve the performance of the all-solid-state battery.

이때, 상기 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 그래핀은 높은 전자이동성으로 인해 전자 공급이 균일하고 원활하게 이루어지기 때문에 전고체전지의 충방전 속도 및 효율을 증가시키는 역할을 하며, 또한, 높은 영계수(Young's modulus)를 가져 은(Ag) 입자 등의 금속 입자과 리튬(Li)의 결합에 따른 음극 활물질 팽창 현상을 효율적으로 지지할 수 있다. At this time, graphene constituting the graphene-metal particle composite plays a role in increasing the charge/discharge rate and efficiency of the all-solid-state battery because electrons are supplied uniformly and smoothly due to high electron mobility, and also has a high Young's modulus. (Young's modulus), it is possible to efficiently support the expansion of the anode active material due to the combination of metal particles such as silver (Ag) particles and lithium (Li).

한편, 상기 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 그래핀은 결함이 없는 순수한 그래핀이 아닌 3차원 다공성 그래핀 구조체로부터 유래한 것이 바람직하다. Meanwhile, the graphene constituting the graphene-metal particle composite is preferably derived from a three-dimensional porous graphene structure rather than pure graphene without defects.

결함이 없는 순수한 그래핀은 그 자체로는 뛰어난 전기전도도와 높은 비표면적 등 우수한 물성을 가지지만, 비가역적인 자기응집 현상(self-aggregation)에 의해 높인 비표면적의 장점이 크게 저하된다. Pure graphene without defects itself has excellent physical properties such as excellent electrical conductivity and high specific surface area, but the advantage of the increased specific surface area is greatly reduced due to irreversible self-aggregation.

반면, 단층 및/또는 복수층의 그래핀 시트 사이로 기공들이 3차원적으로 유기적으로 연결된 3차원 다공성 그래핀 구조체는 자기응집 현상이 감소되어 상대적으로 더 넓은 비표면적을 가지며, 전자 및 이온을 보다 빠르게 확산시키기 때문에 에너지 전환 및 저장 장치와 같은 전기화학적인 응용에 있어서 상대적으로 우월한 특성을 나타낸다. 또한, 3차원 다공성 그래핀 구조체는 그 제조 공정 중에 공정 변수의 제어를 통해 기공 특성(기공의 위치 및 크기 등)의 제어 또한 가능하다는 장점을 가진다. On the other hand, a three-dimensional porous graphene structure in which pores are three-dimensionally and organically connected between single-layer and/or multi-layer graphene sheets has a relatively larger specific surface area due to reduced self-aggregation, and electrons and ions move more rapidly. Because it diffuses, it shows relatively superior properties in electrochemical applications such as energy conversion and storage devices. In addition, the three-dimensional porous graphene structure has the advantage of being able to control pore characteristics (position and size of pores, etc.) through control of process parameters during the manufacturing process.

나아가, 3차원 다공성 그래핀 구조체는 본 발명에 따른 그래핀-금속 입자 복합체와 같이 금속 입자 등의 이종 소재를 흡착시키는 화학적 도핑(chemical doping)을 통해 그래핀의 전자 구조를 변화시켜 전기적 특성을 조절할 수도 있다. Furthermore, the 3D porous graphene structure changes the electronic structure of graphene through chemical doping that adsorbs heterogeneous materials such as metal particles, such as the graphene-metal particle composite according to the present invention, so that the electrical properties can be controlled. may be

한편, 3차원 다공성 그래핀 구조체의 제조방법은 특별히 제한되지 않으나, 경질 주형(hard template) 또는 연질 주형(soft template)을 활용하는 방법을 주로 이용한다. 경질 주형법을 사용하는 방법에는 구형의 고분자를 이용한 방법, 금속 산화물 입자를 이용하는 방법, 그리고 니켈폼과 같은 다공성 기질을 이용한 방법 등이 있으며, 연질 주형법은 계면활성제 분자가 자기 조립(self-assembly)되어 만들어진 마이셀 주형을 이용하여 기공 크기가 조절된 물질을 합성할 수 있으며, 경질 주형법에 비해 상대적으로 주형 제거가 용이하다는 장점을 가진다. On the other hand, the manufacturing method of the three-dimensional porous graphene structure is not particularly limited, but a method using a hard template or a soft template is mainly used. Methods using the hard casting method include a method using a spherical polymer, a method using metal oxide particles, and a method using a porous substrate such as nickel foam. In the soft casting method, surfactant molecules self-assemble (self-assembly). ), it is possible to synthesize a material with a controlled pore size using the micelle template made, and it has the advantage of being relatively easy to remove the template compared to the hard template method.

또한, 고분자(polymer) 코팅층을 형성한 후 고분자 내의 탄소 원자가 육각형의 고리 배열을 갖도록 안정화 반응을 유도하고 고온에서 탄화(carbonization)시켜 3차원 다공성 그래핀 구조체를 제조할 수도 있다. 이때, 상기 고분자는 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리이미드(polyimide, PI) 등을 구체적인 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것으 아니며, 고온에서 탄화하여 그래핀을 형성하는 탄소 공급원으로서의 역할을 할 수 있는 고분자라면 그 구조, 분자량, 유리 전이온도 등에 대한 특별한 제약은 없다. In addition, after forming a polymer coating layer, a stabilization reaction is induced so that carbon atoms in the polymer have a hexagonal ring arrangement, and carbonization is performed at a high temperature to prepare a three-dimensional porous graphene structure. In this case, the polymer may include poly(methyl methacrylate) (PMMA), polystyrene (PS), polyimide (PI), etc. as specific examples, but is not necessarily limited thereto, and high temperature There are no particular restrictions on the structure, molecular weight, glass transition temperature, etc. of a polymer that can serve as a carbon source for carbonization to form graphene.

상기 그래핀과 복합화되어 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 상기 금속 입자는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등의 순금속 또는 그 합금으로 이루어진 금속 입자일 수 있고, 나아가, 상기 금속 입자는 상기 금속 중 1종의 금속으로 이루어진 코어 입자 및 상기 코어 입자를 이루는 금속과 상이한 금속으로 이루어진 코팅층을 포함하는 금속 입자(예를 들면, 은이 코팅된 구리 입자, 구리가 코팅된 은 입자 등)일 수도 있으나, 반드시 전술한 금속 입자로 제한되는 것은 아니다. The metal particles constituting the graphene-metal particle composite by being composited with the graphene are silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al), zinc It may be a metal particle made of a pure metal such as (Zn) or an alloy thereof, and further, the metal particle includes a core particle made of one of the metals and a coating layer made of a metal different from the metal constituting the core particle It may be metal particles (eg, silver-coated copper particles, copper-coated silver particles, etc.), but is not necessarily limited to the above-mentioned metal particles.

상기 금속 입자 중 은(Ag) 입자를 예로 들면, 은(Ag) 입자는 리튬(Li)에 녹아들고 리튬이 결정화되는 에너지를 낮추어줌으로써, 리튬이 기공을 발생시키며 불균일하게 성장하지 않고 보다 균일하게 성장하게 함으로써 결과적으로 전고체전지의 성능 향상에 기여한다. Taking a silver (Ag) particle among the metal particles as an example, the silver (Ag) particle dissolves in lithium (Li) and lowers the energy for crystallizing lithium, so that lithium generates pores and grows more uniformly without growing unevenly As a result, it contributes to improving the performance of all-solid-state batteries.

그래핀과 금속 입자를 복합화하여 상기 그래핀-금속 입자 복합체를제조하기 위한 방법으로는, 3차원 다공성 그래핀 구조체와 금속 입자를 볼 밀링(ball-milling) 등의 교반 공정을 통해 균일하게 혼합 및 복합화하는 방법도 가능하지만, 보다 바람직하게는 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자가 균일하게 혼합된 혼합물에 광(light)을 조사해 상기 혼합물을 소결시켜, 금속 입자 간 상호 연결, 그래핀 시트 간 상호 연결, 및 금속 입자와 그래핀 시트 간 상호 연결이 유기적으로 이루어진 3차원 네트워크 구조를 가지는 그래핀-금속 입자 복합체를 제조할 수 있다. As a method for preparing the graphene-metal particle composite by combining graphene and metal particles, the three-dimensional porous graphene structure and metal particles are uniformly mixed through a stirring process such as ball-milling and A composite method is also possible, but more preferably, light is irradiated to a mixture in which the three-dimensional porous graphene structure and the metal particles are uniformly mixed to sinter the mixture, so that the metal particles are interconnected and the graphene sheets are interconnected. A graphene-metal particle composite having a three-dimensional network structure in which connections and interconnections between metal particles and graphene sheets are organically formed may be prepared.

상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지는, 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극, 고체 전해질층, 및 음극 집전체 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극을 포함해 이루어질 수 있다. The all-solid-state battery including the negative electrode active material made of the graphene-metal particle composite includes a positive electrode including a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material made of the negative electrode current collector and the graphene-metal particle composite It may be made including a negative electrode comprising a negative electrode active material layer containing.

이때, 상기 양극 활물질층은, 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함할 수 있으나, 반드시 상기 양극 활물질로 구성 물질이 제한되는 것은 아니다. At this time, the positive electrode active material layer includes a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (NCM), a lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (NCA), a lithium-cobalt composite oxide (LCO), and a lithium-nickel composite. It may include one or more types of cathode active material selected from the group consisting of complex oxide (LNO), but the constituent materials are not necessarily limited to the cathode active material.

또한, 상기 고체 전해질층을 구성하는 고체 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. In addition, the type of solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer is not particularly limited, but may include a sulfide-based solid electrolyte, for example, Li 2 SP 2 S 5 -LiI, Li 2 SP 2 S 5 -LiCl , Li 2 SP 2 S 5 -LiBr, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 It may be one or more selected from the group consisting of S 3 , Li 2 S-GeS2 and Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 .

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Embodiments according to the present specification may be modified in many different forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments detailed below. The embodiments herein are provided to more completely explain the present specification to those skilled in the art.

도 1a는 본 발명에 따른 고체전지용 음극에 포함되는 음극 활물질인 그래핀-금속 입자 복합체를 제조하기 위한 광열 조사 공정을 실시하기 전의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 1A is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing silver particles (Ag) before performing a photothermal irradiation process for preparing a graphene-metal particle composite, which is an anode active material included in a cathode for a solid battery according to the present invention.

도 1a를 참조하면, 광열 조사 전의 은(Ag) 입자는 구형 형상의 입자 지름은 약 5 ㎛를 갖는다. Referring to FIG. 1A , silver (Ag) particles before photothermal irradiation have a spherical particle diameter of about 5 μm.

도 1b는 광열 조사 공정을 실시한 후의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. Figure 1b is a scanning electron microscope (SEM) picture showing silver particles (Ag) after performing a photothermal irradiation process.

도 1b를 참조하면, 광열 조사를 사용하여 은(Ag) 입자의 표면이 용융된 상태에서 인접 입자와 결합 응고된 것으로 확인되며, 일부 입자는 연결되지 않아 빈 공간이 형성된 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 1B , it is confirmed that the surfaces of silver (Ag) particles are bonded and solidified with adjacent particles in a molten state using photothermal irradiation, and it can be seen that some particles are not connected to form empty spaces.

도 1c는 본 발명에 따른 고체전지용 음극에 포함되는 음극 활물질인 그래핀-금속 입자 복합체를 제조하기 위한 광열 조사 공정을 실시하기 전의 다공성 그래핀 구조체(3차원 나노 다공성 그래핀)을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. FIG. 1C is a scanning electron microscope showing a porous graphene structure (3-dimensional nanoporous graphene) before performing a photothermal irradiation process for preparing a graphene-metal particle composite, which is an anode active material included in a cathode for a solid battery according to the present invention. (SEM) This is a picture.

도 1c를 참조하면, 다층 그래핀이 3차원 구조로 겹치거나 굽혀진 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1C , it can be confirmed that the multilayer graphene has a three-dimensional overlapped or bent structure.

도 1d는 본원 실시예에서 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 은 입자(Ag)의 혼합물에 광열 조사 공정을 실시해 제조한 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 1D is a scanning electron microscope showing a graphene-metal particle composite for an anode active material for an all-solid-state battery according to the present invention prepared by performing a photothermal irradiation process on a mixture of a three-dimensional porous graphene structure and silver particles (Ag) in the present example. (SEM) This is a picture.

도 1d를 참조하면, 광열 조사 공정을 통해 은(Ag) 입자와 3차원 다공성 그래핀 구조체가 상호 연결되어 형성된 네트워크 구조를 가지는 그래핀-금속 입자 복합체의 미세구조를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1D , a microstructure of a graphene-metal particle composite having a network structure formed by interconnecting silver (Ag) particles and a three-dimensional porous graphene structure through a photothermal irradiation process can be confirmed.

도 2는 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Graphene-Ag electrode), 그래핀 전극(Graphene electrode) 및 금속 전극(Gold electrode) 각각에 대해 전기화학 측정물질(p-Aminophenol, PAP)의 농도에 따른 전류 측정 결과를 보여주는 그래프이다.2 is an electrochemical measurement material (p- This is a graph showing the current measurement results according to the concentration of Aminophenol (PAP).

각각의 전극에 대해 PAP 농도에 따라 전류 신호의 크기가 점점 커지게 된다. For each electrode, the magnitude of the current signal gradually increases according to the PAP concentration.

또한, 같은 농도의 PAP에 대해서 금속 전극에 비해 표면적과 전자 유입 및 방출의 장점이 있는 그래핀 전극의 신호가 더 크게 되고, 그래핀 전극 대비 저항이 작은 그래핀-금속 입자 복합체 전극의 신호가 더 크게 측정됨을 알 수 있다.In addition, for the same concentration of PAP, the signal of the graphene electrode, which has advantages in surface area and electron inflow and emission, becomes larger than that of the metal electrode, and the signal of the graphene-metal particle composite electrode, which has a smaller resistance than the graphene electrode, is higher It can be seen that the measurement is large.

도 3은 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Hybrid Graphene), 그래핀(Graphene) 및 금속(Metal(Au)) 각각에 대해 같은 농도(1.0ㅧ10-3mM)의 PAP에서의 전류 값을 대비해 보여주는 그래프이다. Figure 3 is the same concentration (1.0 × 10 -3 mM) for each of graphene-metal particle composite (Hybrid Graphene), graphene (Graphene) and metal (Metal (Au)) for all-solid-state battery negative active material according to the present invention It is a graph showing the current value at the PAP of

도 3을 참조하면, 그래핀-금속 입자 복합체 전극의 전류 신호가 비교 전극들에 비해 더 큰 신호를 발생시켜서 SNR(Signal to Noise Ration, 신호대 잡음비)이 비교 전극에 비해 더 크다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3 , it can be seen that the current signal of the graphene-metal particle composite electrode generates a larger signal than that of the comparison electrodes, so that the signal to noise ratio (SNR) is greater than that of the comparison electrode.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (7)

그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하되,
상기 그래핀-금속 입자 복합체는,
광화학 또는 광열반응에 의해 금속 입자와 그래핀 시트 간 상호 연결이 유기적으로 이루어진 네트워크 구조로 상호 연결되며,
여러 층의 그래핀이 적층되고 임의의 방향으로 굽혀져 있는 3차원 그래핀 복합층을 포함하는 것을 특징으로 하는
전고체전지용 음극.
Including a negative electrode active material made of a graphene-metal particle composite,
The graphene-metal particle composite,
The interconnection between the metal particles and the graphene sheet is organically interconnected in a network structure by photochemical or photothermal reaction,
Characterized in that it comprises a three-dimensional graphene composite layer in which several layers of graphene are stacked and bent in an arbitrary direction
Cathode for all-solid-state batteries.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 은 합금 (Ag alloy), 표면이 은(Ag)으로 코팅된 구리(Cu) 및 표면이 구리(Cu)로 코팅된 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 이루어진 인 것을 특징으로 하는
전고체전지용 음극.
According to claim 1,
The metal particles are silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al), zinc (Zn), silver alloy (Ag alloy), surface coated with silver (Ag) Characterized in that it is made of a metal selected from the group consisting of copper (Cu) and silver (Ag) whose surface is coated with copper (Cu).
Cathode for all-solid-state batteries.
삭제delete 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극;
고체 전해질층; 및
제1항 또는 제3항에 따른 음극;
을 포함하는 전고체전지.
a positive electrode including a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer;
a solid electrolyte layer; and
a negative electrode according to claim 1 or 3;
An all-solid-state battery comprising a.
제5항에 있어서,
상기 양극 활물질층은,
리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO) 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지.
According to claim 5,
The positive electrode active material layer,
from the group consisting of lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (NCM), lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (NCA), lithium-cobalt composite oxide (LCO) and lithium-nickel composite oxide (LNO) An all-solid-state battery comprising at least one selected positive electrode active material.
제5항에 있어서,
상기 고체 전해질층은,
Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지.
According to claim 5,
The solid electrolyte layer,
Li 2 SP 2 S 5 -LiI, Li 2 SP 2 S 5 -LiCl, Li 2 SP 2 S 5 -LiBr, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O-LiI , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 S-GeS2 and Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 including at least one solid electrolyte selected from the group consisting of An all-solid-state battery characterized in that.
KR1020210067702A 2021-05-26 2021-05-26 Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same KR102570543B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210067702A KR102570543B1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210067702A KR102570543B1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220159726A KR20220159726A (en) 2022-12-05
KR102570543B1 true KR102570543B1 (en) 2023-08-28

Family

ID=84391887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210067702A KR102570543B1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102570543B1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101594836B1 (en) * 2014-04-07 2016-02-26 전남대학교산학협력단 Graphene-metal nano particle complex, carbon nanofiber composites comprising the complex, and rechargeable battery comprising th composites
US10170749B2 (en) * 2016-06-07 2019-01-01 Nanotek Instruments, Inc. Alkali metal battery having an integral 3D graphene-carbon-metal hybrid foam-based electrode
JP7017123B2 (en) 2018-06-01 2022-02-08 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of positive electrode mixture, all-solid-state battery and positive electrode mixture
KR20200129379A (en) 2019-05-08 2020-11-18 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing of All-Solid Battery and All-Solid Battery Prepared by the Same.
JP7321769B2 (en) * 2019-05-21 2023-08-07 三星電子株式会社 All-solid lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220159726A (en) 2022-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10020514B2 (en) Ionically permeable structures for energy storage devices
CN110993954B (en) Negative current collector of lithium metal secondary battery and preparation method thereof
JP5419885B2 (en) Negative electrode, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017135094A (en) Electrode active material slurry, manufacturing method thereof, and all-solid type secondary battery including electrode active material slurry
JP4229567B2 (en) Secondary battery
US8852804B2 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery including the same
US10923726B2 (en) Artificial solid electrolyte interphase of a metallic anode for a secondary battery including amino-functionalized carbon structures to protect the anode material, a method for producing the anode and a lithium metal secondary battery including the anode produced by the method
JP2009099495A (en) Lithium secondary battery
JP3477981B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same
JP2023508373A (en) Negative electrode for lithium secondary battery in which current collector is oxidized, and manufacturing method thereof
JP2024096478A (en) Anode for lithium secondary battery coated with lithium affinity material and method for manufacturing same
CN114402464A (en) Negative electrode for lithium secondary battery comprising primer-coated current collector and method for manufacturing same
Synodis et al. Vertically integrated high voltage Zn-Air batteries enabled by stacked multilayer electrodeposition
KR20200081305A (en) Electrode comprising particle, method for fabricating the same, and lithium secondary battery
KR102570543B1 (en) Anode for all-solid-state battery including graphene-metal nanoparticle composite and all-solid-state battery including the same
JP2021099958A (en) All-solid-state lithium-ion secondary battery
JP2014022150A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
EP4220750A1 (en) Solid-state battery anode comprising polymer layer for preventing micro-short circuit, and solid-state battery comprising same
KR102545572B1 (en) Battery With Hybrid Graphene Anode
KR102545573B1 (en) Hybrid Graphene Composite Particles
CN114039033A (en) Preparation method of cuprous oxide in-situ coated foamy copper/lithium metal negative electrode material
KR102449415B1 (en) Anode For Lithium Ion Battery Containing Hybrid Graphene
JP2009187700A (en) Secondary battery and its manufacturing method
CN113451658A (en) All-solid-state lithium ion battery with three-dimensional electrode structure and manufacturing method thereof
KR100625958B1 (en) Lithium secondary battery and manufacturiing method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant