KR102587960B1 - Methods of preparing sulfide-based solid electrolytes, sulfide-based solid electrolytes prepared therefrom, and solid state rechargable batteries containing the same - Google Patents

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Abstract

제1 용매 중에서 출발 원료로서 적어도 Li2S, P2S5 및 LiI 을 혼합하여 전구체를 얻는 제1 공정 및 상기 전구체를 제2 용매 중에서 반응시켜, 황화물계 고체 전해질을 얻는 제2 공정을 포함하되, 상기 제1 용매는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기에 의해 치환되거나 치환되지 않은 고리형 에테르 화합물을 포함하고, 상기 제2 용매는 알콕시기 치환 탄화수소를 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법이 개시된다. A first step of obtaining a precursor by mixing at least Li 2 S, P 2 S 5 and LiI as starting materials in a first solvent and a second step of reacting the precursor in a second solvent to obtain a sulfide-based solid electrolyte, , the first solvent contains a cyclic ether compound substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and the second solvent is a sulfide-based solid containing an alkoxy group-substituted hydrocarbon. A method for producing an electrolyte is disclosed.

Description

황화물 고체 전해질의 제조 방법과 이에 의하여 제조된 황화물계 고체 전해질 및 이를 포함하는 고체 이차 전지{Methods of preparing sulfide-based solid electrolytes, sulfide-based solid electrolytes prepared therefrom, and solid state rechargable batteries containing the same}Method for producing sulfide solid electrolyte, sulfide-based solid electrolyte produced thereby, and solid secondary battery containing the same {Methods of preparing sulfide-based solid electrolytes, sulfide-based solid electrolytes prepared therefrom, and solid state rechargable batteries containing the same}

본 발명은 유기 용매를 사용하는 황화물 고체 전해질의 제조 방법과 이에 의하여 제조된 황화물계 고체 전해질 및 이를 포함하는 고체 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a sulfide solid electrolyte using an organic solvent, a sulfide-based solid electrolyte produced thereby, and a solid secondary battery containing the same.

리튬 이온 이차 전지(lithium-ion rechargeable battery)는 에너지 밀도가 높기 때문에 전기 자동차(electric automobiles) 용도, 휴대 정보 단말기 용도 등으로 이용된다. 이러한 고체 이차 전지의 성능을 높이기 위해 높은 이온 전도도(ion conductivity)와 안전성을 구비한 고체 전해질의 연구가 진행되고 있다. Lithium-ion secondary batteries (lithium-ion rechargeable batteries) have high energy density and are used for electric automobiles and portable information terminals. In order to improve the performance of these solid secondary batteries, research is being conducted on solid electrolytes with high ion conductivity and safety.

전해액을 이용하는 리튬 이온 이차 전지는 충방전 과정에서 생성되는 활성 물질의 중간체가 전해액에 용해되어 용량 손실 및 사이클 특성의 저하와 같은 성능 저하 및 안정성 문제가 제기되어 왔다. 반면, 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 이차 전지(이하, 고체 이차 전지라 함)는 전해액을 사용하는 리튬 이온 이차 전지와 비교하여 안전성이 높고, 또한, 경량화, 소형화가 가능함과 동시에 그 구성에 따라서 전지 수명을 길게 하는 것도 가능하다.Lithium-ion secondary batteries using an electrolyte solution have had problems with performance degradation and stability, such as loss of capacity and deterioration of cycle characteristics, as intermediates of active materials generated during the charging and discharging process are dissolved in the electrolyte solution. On the other hand, lithium ion secondary batteries using a solid electrolyte (hereinafter referred to as solid secondary batteries) have higher safety compared to lithium ion secondary batteries using an electrolyte, and can be made lighter and more compact, and depending on their composition, the battery It is also possible to lengthen lifespan.

이러한 고체 이차 전지의 고체 전해질로서 이온 전도도가 뛰어난 황화물계 고체 전해질(Sulfide-based solid electrolytes)이 주목 받고 있다. 이러한 황화물계 고체 전해질은 일반적으로는 기계적 밀링(mechanical milling) 방법 등을 이용하는 고상 합성법에 의해 제조된다(특허 문헌 1). 또한, 출발 원료, 예를 들면, Li2S 및 P2S5를 유기 용매 중에서 혼합하여 황화물계 고체 전해질을 제조하는 용액법이 제안되고 있다(특허 문헌 2).As a solid electrolyte for such solid secondary batteries, sulfide-based solid electrolytes with excellent ionic conductivity are attracting attention. Such sulfide-based solid electrolytes are generally manufactured by a solid-phase synthesis method using a mechanical milling method or the like (Patent Document 1). Additionally, a solution method for producing a sulfide-based solid electrolyte by mixing starting materials, such as Li 2 S and P 2 S 5 in an organic solvent, has been proposed (Patent Document 2).

그러나 기계적 밀링을 이용하는 고상 합성법은 합성시에 투입하는 에너지가 매우 클 뿐만 아니라 합성 시간이 긴 문제가 있다. 따라서 공정의 규모를 크게 하는 것이 곤란하고, 또한 합성 비용을 낮추는 것도 곤란하다. 한편, 용액법은 합성시 투입 에너지가 작고, 반응 시간이 짧아서, 공정 규모를 크게 하면서 합성 비용을 낮추는 것이 가능하므로, 더 나은 특성을 갖는 황화물계 고체 전해질을 제조할 수 있는 용액법에 대한 요구가 이어지고 있다. However, the solid-phase synthesis method using mechanical milling has the problem of not only the energy input during synthesis being very large, but also the synthesis time being long. Therefore, it is difficult to increase the scale of the process and also difficult to reduce the synthesis cost. On the other hand, the solution method requires less energy input during synthesis and has a shorter reaction time, making it possible to lower the synthesis cost while increasing the process scale. Therefore, there is a demand for a solution method that can produce a sulfide-based solid electrolyte with better properties. It continues.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 공보 제2017-117753호[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2017-117753

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 공보 제2015-232965호[Patent Document 2] Japanese Patent Publication No. 2015-232965

일반적으로 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 비교적 높은 편이지만 온도에 의존하기 쉽다. 이온 전도도의 온도 의존성이 높으면 저온 영역에서 이온 전도도가 저하될 수 있다. 이와 같은 이온 전도도의 온도 의존성을 낮추기 위하여 활성화 에너지가 낮은 황화물계 고체 전해질을 이용하는 것이 요구된다. In general, the ionic conductivity of sulfide-based solid electrolytes is relatively high, but it is easily dependent on temperature. If the temperature dependence of ionic conductivity is high, ionic conductivity may decrease in low temperature areas. In order to lower the temperature dependence of ionic conductivity, it is required to use a sulfide-based solid electrolyte with low activation energy.

따라서 본 발명은 활성화 에너지가 낮고 이온 전도도가 뛰어난 황화물계 고체 전해질과 이를 효율적으로 제조할 수 있는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법과 이에 의한 황화물계 고체 전해질 및 이를 이용한 고체 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a sulfide-based solid electrolyte with low activation energy and excellent ionic conductivity, a method for producing a sulfide-based solid electrolyte that can efficiently produce the same, a sulfide-based solid electrolyte resulting from the same, and a solid secondary battery using the same. do.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 용매 중에서 출발 원료로서 적어도 Li2S, P2S5 및 LiI 을 혼합하여 전구체를 얻는 제1 공정; 및 상기 전구체를 제2 용매 중에서 반응시켜, 황화물계 고체 전해질을 얻는 제2 공정;을 포함하되,According to one aspect of the present invention, a first process of obtaining a precursor by mixing at least Li 2 S, P 2 S 5 and LiI as starting materials in a first solvent; And a second step of reacting the precursor in a second solvent to obtain a sulfide-based solid electrolyte.

상기 제1 용매는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기에 의해 치환되거나 치환되지 않은 고리형 에테르 화합물을 포함하고,The first solvent includes a cyclic ether compound substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms,

상기 제2 용매는 알콕시기 치환 탄화수소를 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법이 제공된다. A method for producing a sulfide-based solid electrolyte is provided wherein the second solvent includes an alkoxy group-substituted hydrocarbon.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 의하여 제조되는 황화물계 고체 전해질을 제공한다. According to another aspect of the present invention, a sulfide-based solid electrolyte prepared by the method for producing the sulfide-based solid electrolyte is provided.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 양극 활물질을 함유하는 양극, 음극 활물질을 함유하는 음극, 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 위치하는 고체 전해질층을 갖는 고체 이차 전지로서, 상기 고체 전해질층이 전술한 제조 방법에 의하여 제조된 황화물 고체 전해질을 포함하는 고체 이차 전지가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a solid secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and a solid electrolyte layer located between the positive electrode and the negative electrode, wherein the solid electrolyte layer is A solid secondary battery containing a sulfide solid electrolyte manufactured by the above-described manufacturing method is provided.

본 발명에 따르면, 활성화 에너지가 낮고, 이온 전도도가 뛰어난 황화물계 고체 전해질을 효율적으로 제조할 수 있다.According to the present invention, a sulfide-based solid electrolyte with low activation energy and excellent ionic conductivity can be efficiently produced.

도 1은 고체 이차 전지의 층 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1의 황화물계 고체 전해질의 분말 X-선 회절 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 4, 비교예 2 및 비교예 3의 황화물계 고체 전해질의 분말 X-선 회절 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing the layer structure of a solid secondary battery.
Figure 2 is a graph showing the powder X-ray diffraction spectra of the sulfide-based solid electrolytes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
Figure 3 is a graph showing the powder X-ray diffraction spectra of the sulfide-based solid electrolytes of Example 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 3.

이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들에 대하여 상세하게 설명한다. 덧붙여 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대하여서는 동일한 부호를 사용하여 중복 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are given the same reference numerals and redundant description is omitted.

[황화물계 고체 전해질의 제조 방법][Method for producing sulfide-based solid electrolyte]

본 발명의 일 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 대하여 설명한다. A method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to an embodiment of the present invention will be described.

일 실시 형태에 의한 황화물계 고체 전해질의 제조 방법은 제1 용매 중에서 적어도 Li2S, P2S5 및 LiI을 혼합하여 전구체를 얻는 제1 공정과 상기 전구체를 제2 용매 중에서 반응시켜 황화물계 고체 전해질을 얻는 제2 공정을 포함할 수 있다. A method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to an embodiment includes a first step of obtaining a precursor by mixing at least Li 2 S, P 2 S 5 and LiI in a first solvent, and reacting the precursor in a second solvent to produce a sulfide-based solid. A second process for obtaining an electrolyte may be included.

이때 제1 용매는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기에 의해 치환되거나 또는 치환되지 않은 고리형 에테르 화합물을 포함할 수 있고, 제2 용매는 알콕시기로 치환된 탄화수소를 포함할 수 있다.In this case, the first solvent may contain a cyclic ether compound substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and the second solvent may contain a hydrocarbon substituted with an alkoxy group. there is.

위의 공정에서 황화물계 고체 전해질이 어떠한 반응 경로에 의해 생겼는지 확실하지 않지만, 다음과 같은 반응 경로가 추측된다. 우선, 제1 공정에서 Li2S 및 P2S5가 제1 용매 중에서 반응하여 Li3PS4 등의 용매화물(예를 들면, Li3PS3THF 용매화물)이 생기고, 제2 공정에서 이 용매화물과 할로겐 성분이 반응하여 황화물계 고체 전해질의 결정이 생기는 것이라고 생각할 수 있으나, 이러한 경로가 단정되는 것은 아니다. It is unclear by what reaction path the sulfide-based solid electrolyte was formed in the above process, but the following reaction path is assumed. First, in the first step, Li 2 S and P 2 S 5 react in the first solvent to produce a solvate such as Li 3 PS 4 (for example, Li 3 PS 3THF solvate), and in the second step, It may be thought that this solvate and the halogen component react to form crystals of a sulfide-based solid electrolyte, but this route is not certain.

(제1 공정)(1st process)

제1 공정에서는 제1 용매 내에서 황화물계 고체 전해질의 출발 원료들을 혼합, 처리하여 전구체를 얻는다. In the first process, starting materials for the sulfide-based solid electrolyte are mixed and processed in a first solvent to obtain a precursor.

황화물계 고체 전해질의 출발 원료는 적어도 Li2S, P2S5 및 LiI 를 포함할 수 있다. 또한, 출발 원료는 LiBr 및/또는 LiCl 을 더 포함할 수 있다. 이러한 출발 원료를 이용하여 합성을 실시함으로써 활성화 에너지가 낮고, 이온 전도도가 높은 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다.Starting materials for the sulfide-based solid electrolyte may include at least Li 2 S, P 2 S 5 and LiI. Additionally, the starting raw material may further include LiBr and/or LiCl. By performing synthesis using these starting materials, a sulfide-based solid electrolyte with low activation energy and high ionic conductivity can be obtained.

Li2S, P2S5 및 LiI의 비율은 특별히 한정되지 않고, 제조되는 황화물계 고체 전해질의 조성에 따라 변경 가능하다. 예를 들면, 본 공정과 관련하여 Li2S 와 P2S5 이 반응하여 Li3PS4, Li4P2S6, Li4P2S7, Li7P3S11 등의 화합물을 생성할 수 있다. 따라서 원하는 화합물을 얻을 수 있도록 Li2S 와 P2S5 의 비율을 적절하게 변경하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 위의 화합물 중에서 Li3PS4 을 생성하도록 Li2S 와 P2S5 의 비율을 설정할 수 있다. 이때 상기 출발 원료 함유 성분들의 몰 비율은 이로부터 얻어지는 황화물 함유 성분의 몰 비율과 같으므로, 황화물 고체 전해질을 원하는 조성비로 제조하는 경우, 출발 원료들의 혼합 비율을 조절하여, 출발 원료 함유 성분들의 몰 비율을 황화물의 조성비와 동일하게 하면 된다. The ratio of Li 2 S, P 2 S 5 and LiI is not particularly limited and can be changed depending on the composition of the sulfide-based solid electrolyte to be manufactured. For example, in relation to this process, Li 2 S and P 2 S 5 react to produce compounds such as Li 3 PS 4 , Li 4 P 2 S 6 , Li 4 P 2 S 7 , and Li 7 P 3 S 11 . can do. Therefore, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 can be appropriately changed to obtain the desired compound. For example, among the above compounds, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 can be set to produce Li 3 PS 4 . At this time, since the molar ratio of the components containing the starting raw materials is the same as the molar ratio of the sulfide-containing components obtained therefrom, when preparing the sulfide solid electrolyte with the desired composition ratio, the mixing ratio of the starting raw materials is adjusted to adjust the molar ratio of the components containing the starting raw materials. Just make it the same as the composition ratio of sulfide.

한편, LiX(X는 Br 또는 Cl)의 Li2S 및 P2S5 에 대한 비율은 5 몰% 내지 60 몰% 일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 10 몰% 내지 50 몰%일 수 있다. 이에 의하여 고상법에 의해 얻을 수 있는 고체 전해질 재료와 거의 같은 특성을 용액법을 이용하여 얻는 것이 가능해진다.Meanwhile , the ratio of Li . As a result, it becomes possible to obtain almost the same properties as the solid electrolyte material that can be obtained by the solid-phase method using the solution method.

특히, 아래의 화학식 (1)의 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다. In particular, a sulfide-based solid electrolyte of the formula (1) below can be obtained.

(1-x)LiI·xLiBr·2Li3PS4 (1)(1-x)LiI·xLiBr·2Li3P.S.4 (One)

한편, 제1 유기 용매 중에 출발 원료로서 GeS2, P2S3, P2O5, SiO2, B2S3, Al2S3, B2O3 또는 이들의 1종 이상을 더 추가할 수 있다. 이에 의하여 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도를 더 향상시킬 수 있다. 출발 원료가 이러한 화합물을 포함한 경우, 황화물계 고체 전해질은, 예를 들면, Li2S-SiS2, Li2S-GeS2, Li2S-P2S5-SiS2, 또는 Li2S-P2S5-GeS2 등을 성분으로서 포함할 수 있다.Meanwhile, GeS 2 , P 2 S 3 , P 2 O 5 , SiO 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 , B 2 O 3 or one or more types thereof may be further added as starting materials in the first organic solvent. You can. As a result, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte can be further improved. When the starting raw material contains such compounds, the sulfide-based solid electrolyte may be, for example, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 SP 2 S 5 -SiS 2 , or Li 2 SP 2 S 5 -GeS 2 and the like may be included as components.

또한, 제1 용매는 상술한 바와 같이 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기에 의해 치환되거나 치환되지 않은 고리형 에테르 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 제1 용매를 채용함으로써 원료의 분해를 방지하면서 Li2S 와 P2S5의 반응을 매우 원활하게 진행시킬 수 있다.Additionally, as described above, the first solvent may include a cyclic ether compound substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. By employing this first solvent, the reaction between Li 2 S and P 2 S 5 can proceed very smoothly while preventing decomposition of the raw materials.

이러한 고리형 에테르 화합물을 구성하는 고리형 에테르 골격은, 특별히 한정되지 않지만, 탄소수 4 내지 10의 고리형 에테르일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 탄소수 4 내지 6의 고리형 에테르일 수 있다. 이러한 고리형 에테르의 골격은 구체적으로 옥세탄(oxetane) 골격, 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 골격, 또는 테트라히드로피란(tetrahydropyran) 골격 등을 포함할 수 있다. The cyclic ether skeleton constituting this cyclic ether compound is not particularly limited, but may be a cyclic ether with 4 to 10 carbon atoms, and specifically, for example, may be a cyclic ether with 4 to 6 carbon atoms. The skeleton of this cyclic ether may specifically include an oxetane skeleton, a tetrahydrofuran skeleton, or a tetrahydropyran skeleton.

또한, 고리형 에테르 골격에 치환될 수 있는 치환기는 전술한 바와 같이 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기일 수 있다. 상기 치환기는 구체적으로 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 또는 iso-프로폭시기를 포함할 수 있다.Additionally, the substituent that can be substituted on the cyclic ether skeleton may be an alkyl group with 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group with 1 to 3 carbon atoms, as described above. The substituent may specifically include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, or iso-propoxy group.

고리형 에테르 화합물은 예를 들면, 테트라히드로퓨란, 옥세탄, 테트라히드로피란 등을 포함할 수 있다.Cyclic ether compounds may include, for example, tetrahydrofuran, oxetane, tetrahydropyran, etc.

덧붙여 제1 용매와 출발 원료를 포함한 혼합물 중의 출발 원료의 농도(기질 농도)는 1 내지 10 질량% 일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 2 내지 8 질량%일 수 있다.In addition, the concentration of the starting material (substrate concentration) in the mixture containing the first solvent and the starting material may be 1 to 10 mass%, and specifically, for example, may be 2 to 8 mass%.

또한, 본 제1 공정에서 원료와 제1 용매의 반응 시간(혼합 시간)은 특별히 한정되지 않지만, 0.5 내지 48 시간일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 1시간 내지 24 시간일 수 있다. 이에 의하여 본 제1 공정에서 원료의 반응이 충분히 진행될 수 있다. In addition, the reaction time (mixing time) of the raw material and the first solvent in this first process is not particularly limited, but may be 0.5 to 48 hours, specifically, for example, 1 hour to 24 hours. As a result, the reaction of the raw materials can sufficiently proceed in this first process.

또한, 본 제1 공정 중의 원료와 제1 용매의 혼합 온도는 특별히 한정되지 않지만, 30℃ 내지 80℃일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 35℃ 내지 60℃일 수 있다. 이에 의하여 본 공정에서 원료의 반응이 충분히 진행될 수 있다.Additionally, the mixing temperature of the raw material and the first solvent in this first process is not particularly limited, but may be 30°C to 80°C, and specifically, for example, may be 35°C to 60°C. As a result, the reaction of the raw materials can sufficiently proceed in this process.

또한, 본 제1 공정의 분위기는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스 분위기일 수 있다.Additionally, the atmosphere of this first process may be an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen.

또한, 본 제1 공정과 관련하여 원료의 혼합 시에 균일한 반응을 위하여 교반 등을 실시할 수 있다.Additionally, in relation to this first process, stirring may be performed to ensure a uniform reaction when mixing the raw materials.

위에서 기술한 실시 형태에 따라 황화물계 고체 전해질의 전구체를 포함한 반응액을 얻을 수 있다. 한편, 얻어진 반응액 중의 제1 용매를 적당한 방법으로 제거할 수 있다. 예를 들면, 로터리 증발기, 진공 건조 등에 의한 감압 제거 또는 여과 등의 방법에 의해 제1 용매를 제거할 수 있다. According to the embodiment described above, a reaction solution containing a precursor of a sulfide-based solid electrolyte can be obtained. Meanwhile, the first solvent in the obtained reaction solution can be removed by an appropriate method. For example, the first solvent can be removed by methods such as reduced pressure removal using a rotary evaporator, vacuum drying, etc., or filtration.

(제2 공정)(2nd process)

제2 공정에서는 제1 공정에서 얻어진 전구체를 제2 용매 중에 반응시켜 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다.In the second process, a sulfide-based solid electrolyte can be obtained by reacting the precursor obtained in the first process in a second solvent.

이때 제2 용매는 알콕시기로 치환된 탄화수소를 포함할 수 있다. 제1 공정에서 생성된 전구체가 제2 용매 내에서 더 반응하여 황화물계 고체 전해질이 생성될 수 있다.At this time, the second solvent may include a hydrocarbon substituted with an alkoxy group. The precursor generated in the first process may further react in the second solvent to produce a sulfide-based solid electrolyte.

알콕시기로 치환된 탄화수소를 구성하는 탄화수소 골격은 탄소수 1 내지 10, 구체적으로 예를 들면, 탄소수 2 내지 8의 사슬형 탄화수소이거나 또는 탄소수 3 내지 10, 구체적으로 예를 들면, 탄소수 3 내지 8의 고리형 탄화수소를 포함할 수 있다.The hydrocarbon skeleton constituting the hydrocarbon substituted with an alkoxy group is a chain hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, specifically, for example, 2 to 8 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms, specifically, for example, 3 to 8 carbon atoms. May contain hydrocarbons.

사슬형 탄화수소는 직쇄형 또는 분지형 알칸일 수 있는데, 예를 들면, 메탄, 에탄, 프로판, 2-메틸 프로판, 2, 2-디메틸 프로판, 부탄, 2-메틸 부탄, 2, 2-디메틸 부탄, 2, 3-디메틸 부탄, 펜탄, 2-메틸 펜탄, 2, 2-디메틸 펜탄, 2, 3-디메틸 펜탄, 2, 4-디메틸 펜탄, 3-에틸 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 또는 데칸 등을 포함할 수 있다.Chain hydrocarbons can be straight-chain or branched alkanes, such as methane, ethane, propane, 2-methyl propane, 2, 2-dimethyl propane, butane, 2-methyl butane, 2, 2-dimethyl butane, 2, 3-dimethyl butane, pentane, 2-methyl pentane, 2, 2-dimethyl pentane, 2, 3-dimethyl pentane, 2, 4-dimethyl pentane, 3-ethyl pentane, hexane, heptane, octane, nonane, or decane. It may include etc.

고리형 탄화수소는, 예를 들면, 시클로 프로판, 시클로 부탄, 시클로 펜탄, 시클로 헥산, 시클로헵탄, 시클로 옥탄, 시클로노난, 시클로 데칸, 또는 이들에 대하여 메틸기, 에틸기 등의 알킬기로 치환된 화합물을 포함할 수 있다. 또한 알킬기로 치환된 화합물은, 치환수가 특별히 한정되지 않지만, 1 또는 2 개의 알킬기로 치환될 수 있다. Cyclic hydrocarbons may include, for example, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, or compounds substituted with alkyl groups such as methyl or ethyl groups. You can. Additionally, the number of substitutions for a compound substituted with an alkyl group is not particularly limited, but may be substituted with 1 or 2 alkyl groups.

알콕시기로 치환된 탄화수소를 구성하는 알콕시기는, 예를 들면, 탄소수 1 이상의 직쇄형 또는 분지형 알콕시기를 포함할 수 있다. 이러한 알콕시기는 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-브톡시기, sec-브톡시기, iso-브톡시기, 또는 tert-브톡시기를 포함할 수 있다. 알콕시기는, 더욱 구체적으로, 메톡시기, 에톡시기 또는 iso-프로폭시기일 수 있다. 또한, 알콕시기로 치환된 탄화수소 중에서 알콕시기의 수는, 1 내지 8일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 1 내지 6일 수 있다.The alkoxy group constituting the hydrocarbon substituted with an alkoxy group may include, for example, a straight-chain or branched alkoxy group having 1 or more carbon atoms. Such alkoxy groups may include, for example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n-butoxy group, sec-butoxy group, iso-butoxy group, or tert-butoxy group. . The alkoxy group may be, more specifically, a methoxy group, an ethoxy group, or an iso-propoxy group. In addition, among hydrocarbons substituted with alkoxy groups, the number of alkoxy groups may be 1 to 8, specifically, for example, 1 to 6.

알콕시기로 치환된 탄화수소의 구체적인 예는 디메틸 에테르, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 메틸 n-프로필 에테르, 에틸 n-프로필 에테르, 디-n-프로필 에테르, 메틸 iso-프로필 에테르, 에틸 iso-프로필 에테르, 디-iso-프로필 에테르, n-프로필 iso-프로필 에테르, 메틸 n-부틸 에테르, 에틸 n-부틸 에테르, n-프로필 n-부틸 에테르, iso-프로필 n-부틸 에테르, 메틸 sec-부틸 에테르, 에틸 sec-부틸 에테르, n-프로필 sec-부틸 에테르, iso-프로필 sec-부틸 에테르, 메틸 iso-부틸 에테르, 에틸 iso-부틸 에테르, n-프로필 iso-부틸 에테르, iso-프로필 iso-부틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 에틸 tert-부틸 에테르, n-프로필 tert-부틸 에테르, iso-프로필 tert-부틸 에테르, 디-n-부틸 에테르, 디-sec-부틸 에테르, 디-iso-부틸 에테르, sec-부틸 n-부틸 에테르, iso-부틸 n-부틸 에테르, tert-부틸 n-부틸 에테르, iso-부틸 sec-부틸 에테르, tert-부틸 sec-부틸 에테르, 또는 tert-부틸 iso-부틸 에테르, Specific examples of hydrocarbons substituted with alkoxy groups include dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, methyl n-propyl ether, ethyl n-propyl ether, di-n-propyl ether, methyl iso-propyl ether, ethyl iso-propyl ether. , di-iso-propyl ether, n-propyl iso-propyl ether, methyl n-butyl ether, ethyl n-butyl ether, n-propyl n-butyl ether, iso-propyl n-butyl ether, methyl sec-butyl ether, ethyl sec-butyl ether, n-propyl sec-butyl ether, iso-propyl sec-butyl ether, methyl iso-butyl ether, ethyl iso-butyl ether, n-propyl iso-butyl ether, iso-propyl iso-butyl ether, Methyl tert-butyl ether, ethyl tert-butyl ether, n-propyl tert-butyl ether, iso-propyl tert-butyl ether, di-n-butyl ether, di-sec-butyl ether, di-iso-butyl ether, sec -butyl n-butyl ether, iso-butyl n-butyl ether, tert-butyl n-butyl ether, iso-butyl sec-butyl ether, tert-butyl sec-butyl ether, or tert-butyl iso-butyl ether,

디메톡시 에탄, 디에톡시 에탄, 메톡시 에톡시 에탄, 1,3-디메톡시 프로판, 1,3-디에톡시 프로판, 1-메톡시 3-에톡시 프로판, 1,2-디메톡시 프로판, 1,2-디에톡시 프로판, 1-메톡시 2-에톡시 프로판, 또는 1-에톡시 2-메톡시 프로판,Dimethoxy ethane, diethoxy ethane, methoxy ethoxy ethane, 1,3-dimethoxy propane, 1,3-diethoxy propane, 1-methoxy 3-ethoxy propane, 1,2-dimethoxy propane, 1, 2-diethoxy propane, 1-methoxy 2-ethoxy propane, or 1-ethoxy 2-methoxy propane,

시클로프로필 메틸 에테르, 시클로프로필 에틸 에테르, 시클로부틸 메틸 에테르, 시클로부틸 에틸 에테르, 시클로부틸 n-프로필 에테르, 시클로부틸 iso-프로필 에테르, 시클로펜틸 메틸 에테르, 시클로펜틸 에틸 에테르, 시클로펜틸 n-프로필 에테르, 시클로펜틸 iso-프로필 에테르, 시클로펜틸 n-부틸 에테르, 시클로펜틸 iso-부틸 에테르, 시클로펜틸 sec-부틸 에테르, 시클로펜틸 tert-부틸 에테르, 시클로헥실 메틸 에테르, 시클로헥실 에틸 에테르, 시클로헥실 n-프로필 에테르, 시클로헥실 iso-프로필 에테르, 시클로헥실 n-부틸 에테르, 시클로헥실 iso-부틸 에테르, 시클로헥실 sec-부틸 에테르, 또는 시클로헥실 tert-부틸 에테르 등을 포함할 수 있다.Cyclopropyl methyl ether, cyclopropyl ethyl ether, cyclobutyl methyl ether, cyclobutyl ethyl ether, cyclobutyl n-propyl ether, cyclobutyl iso-propyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclopentyl n-propyl ether , Cyclopentyl iso-propyl ether, Cyclopentyl n-butyl ether, Cyclopentyl iso-butyl ether, Cyclopentyl sec-butyl ether, Cyclopentyl tert-butyl ether, Cyclohexyl methyl ether, Cyclohexyl ethyl ether, Cyclohexyl n- It may include propyl ether, cyclohexyl iso-propyl ether, cyclohexyl n-butyl ether, cyclohexyl iso-butyl ether, cyclohexyl sec-butyl ether, or cyclohexyl tert-butyl ether.

더욱 구체적인 예로서, 제2 용매는 디메톡시 에탄, 디에톡시 에탄, 디에틸 에테르, 디-iso-프로필 에테르, 시클로펜틸메틸 에테르, 또는 이들의 1종 이상을 포함할 수 있다. As a more specific example, the second solvent may include dimethoxy ethane, diethoxy ethane, diethyl ether, di-iso-propyl ether, cyclopentylmethyl ether, or one or more types thereof.

덧붙여 제2 용매와 전구체를 포함한 혼합물 중의 전구체의 농도(기질 농도)는 1 내지 10 질량%일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 2 내지 8 질량%일 수 있다.Additionally, the concentration of the precursor (substrate concentration) in the mixture containing the second solvent and the precursor may be 1 to 10 mass%, and specifically, for example, may be 2 to 8 mass%.

제2 공정은, 예를 들면, 전구체와 제2 용매의 혼합액을 소정 시간 동안 반응시킨 후, 제2 용매를 반응액으로부터 제거함으로써 실시할 수 있다. 본 제2 공정에서 전구체와 제2 용매의 반응 시간(혼합 시간)은 특별히 한정되지 않지만, 0.5 내지 48 시간일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 1 내지 24 시간일 수 있다. 이에 의하여 제2 공정에서 원료의 반응이 충분히 진행될 수 있다.The second process can be performed, for example, by reacting a mixed solution of a precursor and a second solvent for a predetermined time and then removing the second solvent from the reaction solution. The reaction time (mixing time) of the precursor and the second solvent in this second process is not particularly limited, but may be 0.5 to 48 hours, and specifically, for example, 1 to 24 hours. As a result, the reaction of the raw materials can sufficiently proceed in the second process.

또한, 본 제2 공정 중의 전구체와 제2 용매의 혼합 온도는 특별히 한정되지 않지만, 80℃ 내지 200℃일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 100℃ 내지 180℃일 수 있다. 이에 의하여 본 공정에서 전구체의 반응이 충분히 진행될 수 있다.Additionally, the mixing temperature of the precursor and the second solvent in this second process is not particularly limited, but may be 80°C to 200°C, and specifically, for example, may be 100°C to 180°C. As a result, the reaction of the precursor can sufficiently proceed in this process.

또한, 전구체와 제2 용매의 혼합 시의 분위기는 고체 전해질 재료의 산화를 억제하기 위하여 불활성 가스 분위기, 예를 들면, 아르곤 분위기 또는 질소 분위기일 수 있다.Additionally, the atmosphere when mixing the precursor and the second solvent may be an inert gas atmosphere, for example, an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere to suppress oxidation of the solid electrolyte material.

또한, 제2 공정에서 전구체의 혼합 시에 균일한 반응을 위하여 교반 등을 실시할 수 있다. Additionally, when mixing the precursors in the second process, stirring may be performed to ensure a uniform reaction.

또한, 제2 공정에서 전구체와 제2 용매의 혼합액을 가열할 수 있다. 이에 의하여 전구체의 반응을 더욱 촉진시키는 것과 동시에, 반응 결과 얻어지는 황화물계 고체 전해질의 결정 구조를 제어할 수 있다.Additionally, the mixed solution of the precursor and the second solvent may be heated in the second process. As a result, the reaction of the precursor can be further promoted and the crystal structure of the sulfide-based solid electrolyte obtained as a result of the reaction can be controlled.

이때 가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 100℃ 내지 200℃일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 100℃ 내지 180℃일 수 있다. 한편, 가열 시간은 특별히 한정되지 않지만, 30분 내지 300분일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 60분 내지 300분일 수 있다.At this time, the heating temperature is not particularly limited, but may be 100°C to 200°C, and specifically, for example, may be 100°C to 180°C. Meanwhile, the heating time is not particularly limited, but may be 30 minutes to 300 minutes, specifically, for example, 60 minutes to 300 minutes.

또한, 제2 공정의 혼합물의 가열은 감압 분위기 아래에서 실시할 수 있다. 이에 의하여 전구체의 가열과 함께, 제2 용매를 제거하는 것이 가능해진다. 감압시 압력은, 0.01 MPa 내지 2 MPa 일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 0.1 MPa 내지 1 MPa 일 수 있다.Additionally, heating of the mixture in the second step can be performed under a reduced pressure atmosphere. This makes it possible to remove the second solvent along with heating the precursor. The pressure at the time of decompression may be 0.01 MPa to 2 MPa, specifically, for example, 0.1 MPa to 1 MPa.

선택적으로, 제2 공정의 가열은 혼합물로부터 제2 용매의 대부분을 분리한 후에 수행할 수 있다. 이에 의하여 제2 용매의 돌비를 방지할 수 있는 것과 동시에, 반응계 내의 압력의 제어가 보다 용이해 질 수 있다. 제2 용매의 분리는, 예를 들면, 여과 등에 방법에 의하여 실시할 수 있다.Optionally, the heating in the second process can be performed after separating the majority of the second solvent from the mixture. As a result, it is possible to prevent boiling of the second solvent and at the same time, control of the pressure within the reaction system can be made easier. Separation of the second solvent can be performed, for example, by filtration or the like.

전술한 제1 공정과 제2 공정의 수행함으로써 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다. 덧붙여, 얻어진 황화물계 고체 전해질에 대하여 부가적으로 세정·건조 등을 수행할 수 있다.A sulfide-based solid electrolyte can be obtained by performing the first and second processes described above. In addition, the obtained sulfide-based solid electrolyte can be additionally washed and dried.

본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 의하면, 용액법에 의하여 할로겐 성분이 첨가된 황화물계 고체 전해질을 효율적으로 제조할 수 있다. 본 실시 형태와 관련된 제조 방법에 따라 얻을 수 있는 황화물계 고체 전해질은 이온 전도도가 뛰어난 것과 동시에, 활성화 에너지가 비교적 낮다. According to the method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to the present embodiment, a sulfide-based solid electrolyte to which a halogen component is added can be efficiently produced by a solution method. The sulfide-based solid electrolyte obtained by the production method related to the present embodiment has excellent ionic conductivity and relatively low activation energy.

또한, 전술한 제조 방법에 의하여, 예를 들면, 1㎛ 이하의 입자 지름의 황화물계 고체 전해질의 분말을 얻을 수 있다. 이에 의하여 고상 합성법에서 필요하게 되는 분쇄 공정이나 분급 공정을 생략할 수 있다. 따라서 황화물계 고체 전해질의 합성에 요구되는 에너지의 관점으로부터 뿐만 아니라, 합성 후의 처리의 간편성의 관점으로부터도 본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법은 고상 합성법을 채용하는 경우보다 유리하다.In addition, by the above-described production method, for example, a powder of a sulfide-based solid electrolyte with a particle diameter of 1 μm or less can be obtained. As a result, the grinding process or classification process required in the solid phase synthesis method can be omitted. Therefore, the method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to this embodiment is advantageous over the case of employing a solid-phase synthesis method, not only from the viewpoint of the energy required for synthesis of the sulfide-based solid electrolyte, but also from the viewpoint of simplicity of post-synthesis processing.

[황화물계 고체 전해질의 특성][Characteristics of sulfide-based solid electrolyte]

본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 따라 제조된 황화물계 고체 전해질은 특징적인 결정 형태를 가지고 있다. 구체적으로는 본 실시 형태와 관련된 제조 방법에 따라 제조된 황화물계 고체 전해질은 Cu-Kα 선을 이용하여 측정한 X-선 회절 스펙트럼(X-ray diffraction spectrum)에서 2θ가 19.9±0.5°, 23.5±0.5° 및 29.3±0.5° 인 위치에서 각각 피크를 갖는다. 이때 19.9±0.5°의 위치의 피크의 강도를 IA, 17.0±0.5°의 위치의 피크의 강도를 IB으로 했을 때, IB/IA이 0.50 미만일 수 있다. 이러한 피크의 위치 및 피크 세기의 상대적인 비로부터 본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질이 특징적인 결정 형태를 가지고 있음을 알 수 있다.The sulfide-based solid electrolyte prepared according to the method for producing a sulfide-based solid electrolyte related to the present embodiment has a characteristic crystal form. Specifically, the sulfide-based solid electrolyte manufactured according to the manufacturing method related to this embodiment has 2θ of 19.9 ± 0.5° and 23.5 ± 1 in the X-ray diffraction spectrum measured using Cu-Kα line. It has peaks at positions of 0.5° and 29.3±0.5°, respectively. At this time, when the intensity of the peak at the 19.9 ± 0.5° position is IA and the intensity of the peak at the 17.0 ± 0.5° position is IB, IB/IA may be less than 0.50. From the positions of these peaks and the relative ratio of peak intensities, it can be seen that the sulfide-based solid electrolyte related to this embodiment has a characteristic crystal form.

또한, 본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 따라 얻을 수 있는 황화물계 고체 전해질은, 예를 들면, 25℃에서 1.0×10-5 S/cm 이상, 또는 5.0×10-4 S/cm 이상의 이온 전도도를 가진다. 예를 들어, 상기 황화물계 고체 전해질은 25℃에서 1.0×10-5S/cm 내지 1.0×10-2S/cm의 이온 전도도를 가질 수 있다.In addition, the sulfide-based solid electrolyte that can be obtained according to the method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to the present embodiment has, for example, 1.0 × 10 -5 S/cm or more, or 5.0 × 10 -4 S/cm at 25°C. It has an ionic conductivity of more than cm. For example, the sulfide-based solid electrolyte may have an ionic conductivity of 1.0×10 -5 S/cm to 1.0×10 -2 S/cm at 25°C.

더욱이 본 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 따라 얻을 수 있는 황화물계 고체 전해질의 활성화 에너지는 40 kJ/mol 이하일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, 35 kJ/mol 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로, 황화물계 고체 전해질의 활성화 에너지는 30 kJ/mol 내지 40 kJ/mol 일 수 있다. 이와 같은 활성화 에너지는 이온 전도도의 온도 의존성을 저하시켜서 특히 저온 영역에서 이온 전도도의 저하를 방지할 수 있다.Furthermore, the activation energy of the sulfide-based solid electrolyte obtained according to the method for producing the sulfide-based solid electrolyte according to the present embodiment may be 40 kJ/mol or less, and specifically, for example, 35 kJ/mol or less. More specifically, the activation energy of the sulfide-based solid electrolyte may be 30 kJ/mol to 40 kJ/mol. This activation energy reduces the temperature dependence of ionic conductivity, thereby preventing a decrease in ionic conductivity, especially in low-temperature regions.

한편, 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도의 측정 및 활성화 에너지의 산출은 다음과 같은 방법에 의해 실시할 수 있다. 마노(agate) 막자 사발에 의해 분쇄한 황화물계 고체 전해질을 프레스하여 (압력 400 MPa/cm2) 펠렛(pellet)을 제작한다. 이 펠렛의 양면에 In 포일(두께 50㎛)을 붙이고 펠렛의 교류 임피던스를 측정하여 이온 전도도를 구할 수 있다. 또한, 측정된 이온 전도도를 기초로 아레니우스식을 이용하여 활성화 에너지를 산출할 수 있다.Meanwhile, measurement of ionic conductivity and calculation of activation energy of a sulfide-based solid electrolyte can be performed by the following methods. Pellets are produced by pressing the pulverized sulfide-based solid electrolyte using an agate mortar (pressure 400 MPa/cm 2 ). Ion conductivity can be obtained by attaching In foil (50㎛ thickness) to both sides of this pellet and measuring the alternating current impedance of the pellet. Additionally, activation energy can be calculated using the Arrhenius equation based on the measured ionic conductivity.

σ = (σ0/T)exp(-Ea/kT)σ = (σ 0 /T)exp(-Ea/kT)

σ는 이온 전도도이고, σ0 는 지수앞 인자이고, T는 온도이고, Ea는 이온 전도를 위한 활성화 에너지이고, k는 볼쯔만 상수이다. σ is the ionic conductivity, σ 0 is the pre-exponential factor, T is the temperature, Ea is the activation energy for ionic conduction, and k is the Boltzmann constant.

[고체 이차 전지][Solid secondary battery]

이하, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 고체 이차 전지에 관하여 상세하게 설명한다. 도 1은 일 실시 형태에 따른 고체 이차 전지의 층 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 일 실시 형태에 따른 고체 이차 전지(1)은 양극층(10), 음극층(20), 및 양극층(10)과 음극층(20) 사이에 놓인 고체 전해질층(30)을 갖는다. 또한, 고체 이차 전지(1)에서 양극층(10), 음극층(20), 및 고체 전해질층(30) 중 적어도 한 층에 대하여, 예를 들면, 양극층(10) 및 고체 전해질층(30)에 대하여 전술한 황화물계 고체 전해질이 사용될 수 있다.Hereinafter, a solid secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail. 1 is a cross-sectional view schematically showing the layer structure of a solid secondary battery according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the solid secondary battery 1 according to one embodiment includes an anode layer 10, a cathode layer 20, and a solid electrolyte layer ( 30). In addition, in the solid secondary battery 1, for at least one of the positive electrode layer 10, the negative electrode layer 20, and the solid electrolyte layer 30, for example, the positive electrode layer 10 and the solid electrolyte layer 30 ) The sulfide-based solid electrolyte described above can be used.

(양극층)(anode layer)

양극층(10)은 양극 집전체(11) 및 양극 활물질층(12)을 포함할 수 있다. The positive electrode layer 10 may include a positive electrode current collector 11 and a positive electrode active material layer 12.

양극 집전체(11)는, 예를 들면, 인듐(In), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 스텐레스 강, 티탄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 리튬(Li) 또는 이들의 합금으로부터 이루어진 플레이트 또는 포일 등을 포함할 수 있다. 선택적으로 양극 집전체(11)는 생략될 수도 있다. 덧붙여 양극 집전체(11)는 도시되지 않은 단자를 통하여 배선에 접속될 수 있다.The positive electrode current collector 11 is made of, for example, indium (In), copper (Cu), magnesium (Mg), stainless steel, titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), It may include plates or foils made of zinc (Zn), aluminum (Al), germanium (Ge), lithium (Li), or alloys thereof. Optionally, the positive electrode current collector 11 may be omitted. Additionally, the positive electrode current collector 11 may be connected to wiring through a terminal not shown.

양극 활물질층(12)은 양극 활물질 및 고체 전해질을 포함할 수 있다. 덧붙여 양극 활물질층(12)에 포함되는 고체 전해질은 고체 전해질층(30)에 포함되는 고체 전해질과 같거나 다를 수 있다. 고체 전해질의 자세한 사항은 고체 전해질층(30)의 항목에서 상세하게 설명한다.The positive electrode active material layer 12 may include a positive electrode active material and a solid electrolyte. Additionally, the solid electrolyte included in the positive electrode active material layer 12 may be the same as or different from the solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 30. Details of the solid electrolyte are described in detail in the section on the solid electrolyte layer 30.

양극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하는 것이 가능한 양극 활물질일 수 있다. 양극 활물질은, 예를 들면, 리튬코발트산화물(LCO), 리튬니켈산화물(lithium nickel oxide), 리튬니켈코발트산화물(lithium nickel cobalt oxide), 리튬니켈코발트알루미늄산화물(NCA), 리튬니켈코발트망간산화물(NCM), 리튬망간산화물(LMO), 인산철리튬(lithium iron phosphate, LFP) 등의 리튬염, 황화 니켈, 황화구리, 유황, 산화철, 또는 바나듐산화물(vanadium oxide) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 양극 활물질은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.The positive electrode active material may be a positive electrode active material capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The positive electrode active material is, for example, lithium cobalt oxide (LCO), lithium nickel oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA), lithium nickel cobalt manganese oxide ( It can be formed using lithium salts such as NCM), lithium manganese oxide (LMO), lithium iron phosphate (LFP), nickel sulfide, copper sulfide, sulfur, iron oxide, or vanadium oxide. . These positive electrode active materials can be used individually or in combination of two or more types.

양극활물질은, 위에서 예시한 양극활물질 중에서, 특히, 층상암염형 구조를 가지는 전이금속산화물의 리튬염일 수 있다. 본 명세서에서 "층상"이란, 얇은 시트 상태의 형상을 의미하며, "암염형 구조"란, 결정 구조의 1종인 염화나트륨형 구조이며, 양이온 및 음이온의 각각이 형성하는 면심 입방 격자가, 서로 단위격자의 모퉁이의 1/2만 어긋난 구조를 의미한다. 이러한 층상 암염형 구조를 갖는 전이금속 산화물의 리튬염은, 예를 들면, LiNixCoyAlzO2(NCA), 또는 LiNixCoyMnzO2(NCM)(0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, 한편, x+y+z=1) 등의 3원 전이금속 산화물의 리튬염을 포함할 수 있다. 양극 활물질이 전술한 바와 같은 층상 암염형 구조를 갖는 3원 전이금속 산화물의 리튬염을 포함한 경우, 고체 이차 전지(1)의 에너지 밀도 및 열안정성을 향상시킬 수 있다. Among the positive electrode active materials exemplified above, the positive electrode active material may be, in particular, a lithium salt of a transition metal oxide having a layered rock salt type structure. In this specification, “layered” means a thin sheet shape, and “rock salt-type structure” is a sodium chloride-type structure, which is a type of crystal structure, and the face-centered cubic lattice formed by each of the cations and anions is a unit lattice. This means that only 1/2 of the corners are misaligned. The lithium salt of the transition metal oxide having such a layered rock salt structure is, for example, LiNi x Co y Al z O 2 (NCA), or LiNi x Co y Mn z O 2 (NCM) (0 < x < 1, It may include a lithium salt of a ternary transition metal oxide such as 0<y<1, 0<z<1, on the other hand, x+y+z=1). When the positive electrode active material includes a lithium salt of a ternary transition metal oxide having a layered rock salt-type structure as described above, the energy density and thermal stability of the solid secondary battery 1 can be improved.

양극 활물질은 피복층(coating layer)에 의해서 덮여 있을 수 있다. 본 실시 형태의 피복층은 고체 이차 전지의 양극 활물질의 피복층으로서 공지의 것일 수 있다. 피복층은, 예를 들면, Li2O-ZrO2 등을 포함할 수 있다.The positive electrode active material may be covered by a coating layer. The coating layer of this embodiment may be a known coating layer for the positive electrode active material of a solid secondary battery. The coating layer may include, for example, Li 2 O-ZrO 2 .

한편, 양극 활물질이 NCA 또는 NCM 등과 같은 니켈을 포함하는 3원 전이금속 산화물의 리튬염으로 형성되어 있는 경우, 고체 이차 전지(1)의 용량 밀도를 상승시킴으로써 충전 상태의 양극 활물질로부터의 금속용출을 줄일 수 있다. 이에 의하여 본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지(1)은 충전 상태에서의 장기 신뢰성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. On the other hand, when the positive electrode active material is formed of a lithium salt of a ternary transition metal oxide containing nickel, such as NCA or NCM, metal elution from the positive electrode active material in a charged state is prevented by increasing the capacity density of the solid secondary battery 1. It can be reduced. As a result, the solid secondary battery 1 according to the present embodiment can improve long-term reliability and cycle characteristics in a charged state.

여기서, 양극 활물질의 형상은 예를 들면, 구상(spherical shape), 타원 구상(oval shape) 등의 입자 형상을 포함할 수 있다. 또한, 양극 활물질의 입자 직경은 특히 제한되지 않고, 종래의 고체 이차 전지의 양극 활물질에 적용 가능한 범위일 수 있다. 덧붙여 양극 활물질층(12)에서의 양극 활물질의 함유량도 특히 제한되지 않으며, 종래의 고체 이차 전지의 양극층에 적용 가능한 범위일 수 있다.Here, the shape of the positive electrode active material may include, for example, a particle shape such as a spherical shape or an oval shape. Additionally, the particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited and may be within a range applicable to the positive electrode active material of a conventional solid secondary battery. Additionally, the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 12 is not particularly limited, and may be within a range applicable to the positive electrode layer of a conventional solid secondary battery.

또한, 양극 활물질층(12)에는 전술한 양극 활물질 및 고체 전해질에 부가하여, 예를 들면, 도전제(conducting agents), 바인더, 필러(fillers), 분산제(dispersing agents), 이온 도전제(ion conducting agents) 등의 첨가물을 더 포함할 수 있다.In addition to the positive electrode active material and solid electrolyte described above, the positive electrode active material layer 12 may contain, for example, conducting agents, binders, fillers, dispersing agents, and ion conducting agents. It may further contain additives such as agents).

양극 활물질층(12)에 배합 가능한 도전제는, 예를 들면, 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 금속 분말 등을 포함할 수 있다. 또한, 양극 활물질층(12)에 배합 가능한 바인더는, 예를 들면, 스틸렌부타디엔고무(SBR), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌(polyethylene) 등을 포함할 수 있다. 또한, 양극층(10)에 배합 가능한 필러, 분산제, 이온 도전제 등은 일반적으로 고체 이차 전지의 전극에 이용되는 공지의 재료를 이용할 수 있다.Conductive agents that can be mixed into the positive electrode active material layer 12 may include, for example, graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, metal powder, etc. In addition, binders that can be mixed in the positive electrode active material layer 12 may include, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, etc. You can. In addition, fillers, dispersants, ion conductive agents, etc. that can be mixed in the positive electrode layer 10 can be known materials that are generally used in electrodes of solid secondary batteries.

(음극층)(Cathode layer)

음극층(20)은 음극집전체(21) 및 음극 활물질층(22)을 포함할 수 있다. 음극집전체(21)는, 예를 들면, 인듐(In), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 스텐레스 강, 티탄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 리튬(Li) 또는 이들의 합금으로부터 이루어진 플레이트 또는 포일 등을 포함할 수 있다. 선택적으로 음극 집전체(21)는 생략될 수 있다. 덧붙여 음극 집전체(21)는 도시되지 않은 단자를 통하여 배선에 접속될 수 있다.The negative electrode layer 20 may include a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22. The negative electrode current collector 21 is made of, for example, indium (In), copper (Cu), magnesium (Mg), stainless steel, titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), It may include plates or foils made of zinc (Zn), aluminum (Al), germanium (Ge), lithium (Li), or alloys thereof. Optionally, the negative electrode current collector 21 may be omitted. Additionally, the negative electrode current collector 21 may be connected to wiring through a terminal not shown.

음극 활물질층(22)은 금속 리튬 또는 리튬 함유 합금을 포함할 수 있다. 즉, 음극 활물질층(22)은 금속 리튬만으로 구성되거나 금속 리튬과 다른 금속 활물질(인듐(In), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 규소(Si) 등)과의 리튬 함유 합금일 수 있다. 예를 들어, 음극 활물질층(22)이 금속 리튬만으로 구성되는 경우, 즉 금속 리튬층일 경우, 이에 의하여 고체 이차 전지(1)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. The negative electrode active material layer 22 may include metallic lithium or a lithium-containing alloy. That is, the negative electrode active material layer 22 may be composed of only metallic lithium or may be a lithium-containing alloy of metallic lithium and other metallic active materials (indium (In), aluminum (Al), tin (Sn), silicon (Si), etc.). . For example, when the negative electrode active material layer 22 is composed only of metallic lithium, that is, when it is a metallic lithium layer, the energy density of the solid secondary battery 1 can thereby be improved.

(고체 전해질층)(Solid electrolyte layer)

고체 전해질층(30)은 양극층(10) 및 음극층(20)의 사이에 배치되고, 고체 전해질을 포함할 수 있다.The solid electrolyte layer 30 is disposed between the anode layer 10 and the cathode layer 20 and may include a solid electrolyte.

고체 전해질은 본 실시 형태와 관련된 제조 방법에 따라 제조된 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있다.The solid electrolyte may include a sulfide-based solid electrolyte prepared according to the manufacturing method related to this embodiment.

또한, 고체 전해질은 공지의 황화물계 고체 전해질을 더 포함할 수 있다. 황화물계 고체 전해질 재료는, 예를 들면, Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-LiX(X은 할로겐 원소, 예를 들면 I, Cl), 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-P2S5-ZmSn(m, n은 정수이고, Z은 Ge, Zn 또는 Ga 중 하나), Li2S-GeS2, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-SiS2-LipMOq(p, q는 정수이고, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In 중 하나) 등을 포함할 수 있다.Additionally, the solid electrolyte may further include a known sulfide-based solid electrolyte. Sulfide-based solid electrolyte materials include, for example, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiX (X is a halogen element, for example I, Cl), 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 -B2S3-LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5 -Z m S n (m, n are integers, Z is either Ge, Zn or Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li p MO q (p, q are integers, M is one of P, Si, Ge, B, Al, Ga, or In), etc.

또한, 고체 전해질층(30)은 바인더를 더 포함할 수 있다. 고체 전해질층(30)에 포함되는 바인더는, 예를 들면, 스틸렌부타디엔고무(SBR), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌(polyethylene) 등을 포함할 수 있다. 고체 전해질층(30) 내의 바인더는 양극 활물질층(12) 내의 바인더와 같거나 다를 수 있다.Additionally, the solid electrolyte layer 30 may further include a binder. The binder included in the solid electrolyte layer 30 may include, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, etc. . The binder in the solid electrolyte layer 30 may be the same as or different from the binder in the positive electrode active material layer 12.

[고체 이차 전지의 제조 방법][Method for manufacturing solid secondary battery]

이어서 일 실시 형태에 따른 고체 이차 전지(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지(1)은 전술한 방법에 의하여 황화물계 고체 전해질을 제조하고, 그 후 해당 황화물계 고체 전해질을 이용하여, 예를 들면, 양극층(10), 음극층(20), 고체 전해질층(30) 또는 그 구성 재료를 각각 제조한 후 위의 각층을 적층함으로써 제조할 수 있다.Next, a method for manufacturing the solid secondary battery 1 according to one embodiment will be described. The solid secondary battery 1 related to the present embodiment produces a sulfide-based solid electrolyte by the method described above, and then uses the sulfide-based solid electrolyte to form, for example, a positive electrode layer 10 and a negative electrode layer 20. ), it can be manufactured by manufacturing the solid electrolyte layer 30 or its constituent materials separately and then stacking each of the above layers.

(황화물계 고체 전해질의 제조)(Manufacture of sulfide-based solid electrolyte)

본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지의 제조 방법과 관련하여, 전술한 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 의해 황화물계 고체 전해질을 제조한다. 따라서 본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지의 제조 방법은 전술한 제1 공정과 제2 공정을 포함할 수 있다.In relation to the manufacturing method of the solid secondary battery related to this embodiment, the sulfide-based solid electrolyte is manufactured by the above-described manufacturing method of the sulfide-based solid electrolyte. Therefore, the manufacturing method of the solid secondary battery related to this embodiment may include the above-described first process and second process.

(고체 전해질층의 제작)(Production of solid electrolyte layer)

고체 전해질층(30)은 본 실시 형태에 의하여 제조한 황화물계 고체 전해질을 이용하여 제작할 수 있다.The solid electrolyte layer 30 can be manufactured using the sulfide-based solid electrolyte manufactured according to this embodiment.

본 실시 형태에 의하여 제조한 황화물계 고체 전해질을, 예를 들면, 에어로졸 증착법(aerosol deposition), 콜드 스프레이법(cold spray), 스퍼터법(sputter) 등을 이용하여 고체 전해질층(30)으로 제작할 수 있다. 또는, 고체 전해질층(30)은 황화물계 고체 전해질 분말을 가압하여 제작할 수 있다. 또는, 고체 전해질층(30)은 황화물계 고체 전해질과 용매, 및 바인더를 혼합하여 도포 건조하고 가압함으로써 제작할 수 있다.The sulfide-based solid electrolyte prepared according to this embodiment can be manufactured into the solid electrolyte layer 30 using, for example, aerosol deposition, cold spray, sputter, etc. there is. Alternatively, the solid electrolyte layer 30 can be manufactured by pressing sulfide-based solid electrolyte powder. Alternatively, the solid electrolyte layer 30 can be manufactured by mixing a sulfide-based solid electrolyte, a solvent, and a binder, applying, drying, and pressing.

(양극층의 제작)(Production of anode layer)

양극층(10)은, 예를 들면, 다음의 방법으로 제작할 수 있다. 양극 활물질, 전술한 방법으로 제작한 황화물계 고체 전해질 및 각종 첨가제를 혼합하고, 여기에 물 또는 유기용매 등의 용매에 첨가하여 슬러리 또는 페이스트를 형성한다. 이어서 형성된 슬러리 또는 페이스트를 집전체에 도포하여 건조한 후에 압연하여 양극층(10)을 얻을 수 있다. 또는 양극층(10)은 황화물계 고체 전해질, 양극 활물질 및 각종 첨가제의 혼합체를 가압하여 압연함으로써 제작할 수 있다.The anode layer 10 can be manufactured by, for example, the following method. The positive electrode active material, the sulfide-based solid electrolyte prepared by the above-described method, and various additives are mixed and added to a solvent such as water or an organic solvent to form a slurry or paste. The positive electrode layer 10 can then be obtained by applying the formed slurry or paste to the current collector, drying it, and then rolling it. Alternatively, the positive electrode layer 10 can be manufactured by pressurizing and rolling a mixture of a sulfide-based solid electrolyte, a positive electrode active material, and various additives.

(음극층의 제작)(Production of cathode layer)

음극층(20)은 양극층(10)과 같은 방법으로 제작할 수 있다. 구체적으로 음극 활물질 등의 음극 활물질층(22)을 구성하는 재료를 혼합하고, 물 또는 유기용매 등의 용매에 첨가하여 슬러리 또는 페이스트를 형성한다. 이어서 형성된 슬러리 또는 페이스트를 집전체에 도포하여 건조한 후에 압연하여 음극층(20)을 얻을 수 있다. 또는 음극층(20)을 음극집전체(31) 상에 스퍼터링에 의해 음극 활물질을 부여하여 음극 활물질층(22)을 형성함으로써 얻을 수 있다. The cathode layer 20 can be manufactured in the same way as the anode layer 10. Specifically, the materials constituting the negative electrode active material layer 22, such as a negative electrode active material, are mixed and added to a solvent such as water or an organic solvent to form a slurry or paste. The negative electrode layer 20 can then be obtained by applying the formed slurry or paste to a current collector, drying it, and then rolling it. Alternatively, the negative electrode layer 20 can be obtained by applying a negative electrode active material to the negative electrode current collector 31 by sputtering to form the negative electrode active material layer 22.

(고체 이차 전지의 제조)(Manufacture of solid secondary battery)

전술한 방법으로 제작한 고체 전해질층(30), 양극층(10), 및 음극층(20)을 적층함으로써 본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지(1)를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 고체 전해질층(30)이 양극층(10)과 음극층(20) 사이에 배치되도록 고체 전해질층(30), 양극층(10), 및 음극층(20)을 적층하여 가압함으로써 본 실시 형태와 관련된 고체 이차 전지(1)를 제조할 수 있다.The solid secondary battery 1 according to the present embodiment can be manufactured by laminating the solid electrolyte layer 30, the positive electrode layer 10, and the negative electrode layer 20 produced by the above-described method. Specifically, the solid electrolyte layer 30, the anode layer 10, and the cathode layer 20 are stacked and pressed so that the solid electrolyte layer 30 is disposed between the anode layer 10 and the cathode layer 20. The solid secondary battery 1 related to this embodiment can be manufactured.

전술한 바와 같이, 황화물계 고체 전해질의 제조 단계를 2단으로 분할하고, 각 단계에서 특정 용매를 사용함으로써 황화물계 고체 전해질을 용액법에 의해 제조할 수 있다. 그리고 이에 의하여 얻어진 황화물계 고체 전해질은 특징적인 결정 구조를 가짐과 동시에, 그 활성화 에너지가 비교적 낮고, 이온 전도도가 비교적 높다.As described above, the sulfide-based solid electrolyte can be produced by a solution method by dividing the production step of the sulfide-based solid electrolyte into two stages and using a specific solvent in each step. The sulfide-based solid electrolyte thus obtained has a characteristic crystal structure, has a relatively low activation energy, and has a relatively high ionic conductivity.

[실시예][Example]

이하에서는 실시예 및 비교예를 참조하여 실시 형태와 관련된 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 덧붙여, 이하에 나타내는 실시예는 예시적인 목적으로 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 아래와 같은 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the manufacturing method of the sulfide-based solid electrolyte related to the embodiment will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, the examples shown below are provided for illustrative purposes only, and the present invention is not limited to the examples below.

(실시예 1)(Example 1)

Ar 분위기의 글러브 박스(glove box) 안에서 LiI(순도 99.9%, Aldreich), Li2S(순도 99.9%, Mitsuwa Chemicals), 및 P2S5(순도 99%, Aldrich)를 이용하여 Li7P2S8I의 조성이 되도록 분말 1.5g 를 제조하였다.Li 7 P 2 using LiI (99.9% purity, Aldreich), Li 2 S (99.9% purity, Mitsuwa Chemicals), and P 2 S 5 (99% purity, Aldrich) in a glove box under Ar atmosphere. 1.5 g of powder was prepared to have the composition of S 8 I.

Ar 분위기에서 부피 50 ml의 비커 내에서 제1 유기 용매로서 THF(테트라히드로퓨란) 40 ml와 위에서 제조한 분말을 혼합하고, 40℃에서 하룻밤 동안 교반하여 반응이 이루어지도록 하였다. 반응 종료 후 로터리 증발기(rotary evaporator)를 이용하여 약 40℃에서 제1 유기 용매를 제거하여 전구체를 얻었다(제1 공정). The powder prepared above was mixed with 40 ml of tetrahydrofuran (THF) as the first organic solvent in a beaker with a volume of 50 ml in an Ar atmosphere, and stirred at 40°C overnight to allow reaction. After completion of the reaction, the first organic solvent was removed at about 40°C using a rotary evaporator to obtain a precursor (first process).

다음으로 Ar 분위기 및 150℃의 온도에서 이 전구체를 제2 유기 용매로서 DEE(디에틸 에테르) 100 ml 내에서 2 시간 동안 교반하였다. 교반 후 남은 전구체의 분말을 150℃에서 1 시간 동안 진공 건조를 실시함으로써 잔존하는 제2 용매를 완전히 제거하였다. 진공 건조 후 남은 분말을 실온으로 냉각한 후 회수하여 본 실시예의 황화물계 고체 전해질을 얻었다(제2 공정).Next, this precursor was stirred in 100 ml of DEE (diethyl ether) as a second organic solvent for 2 hours in an Ar atmosphere and at a temperature of 150°C. After stirring, the remaining precursor powder was vacuum dried at 150°C for 1 hour to completely remove the remaining second solvent. The powder remaining after vacuum drying was cooled to room temperature and then recovered to obtain the sulfide-based solid electrolyte of this example (second process).

얻어진 황화물계 고체 전해질에 대하여 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X선 회절 시험을 실시하여 재료의 평가를 실시하였다.The obtained sulfide-based solid electrolyte was evaluated by measuring ionic conductivity, calculating activation energy, and performing a powder X-ray diffraction test.

구체적으로 본 실시예에서 제조한 황화물계 고체 전해질의 분말을 직경 10 mm 의 틀에 넣고, 350 mPa 의 압력으로 가압하여 펠렛으로 성형하였다. 이 펠렛의 양면에 인듐(In) 박막을 입혀서 이온 전도도의 측정을 위한 시료를 만들었다. 이 시료에 대하여 AUTOLAB PGSTAT30 (Metrohm Autolab 社製)를 이용하여 25℃에서 이온 전도도를 측정하였다. 나아가 17℃ 로부터 140℃의 온도 범위에서 이온 전도도를 측정하여 아레니우스의 식에 의한 활성화 에너지를 산출했다. Specifically, the powder of the sulfide-based solid electrolyte prepared in this example was placed in a mold with a diameter of 10 mm and pressed at a pressure of 350 mPa to form a pellet. A thin film of indium (In) was coated on both sides of this pellet to create a sample for measuring ionic conductivity. For this sample, the ionic conductivity was measured at 25°C using AUTOLAB PGSTAT30 (Metrohm Autolab). Furthermore, the ionic conductivity was measured in a temperature range from 17°C to 140°C, and the activation energy was calculated according to the Arrhenius equation.

위의 측정으로부터 얻어진 이온 전도도는 25℃에서 6.9×10-4 S/cm 였고, 활성화 에너지는 35.0 kJ/mol 이었다.The ionic conductivity obtained from the above measurements was 6.9×10 -4 S/cm at 25°C, and the activation energy was 35.0 kJ/mol.

분말 X-선 회절 장치 Emperean(Panalytical 社製)를 이용하여 실시예 1의 황화물계 고체 전해질의 분말에 대하여 분말 X-선 회절 스펙트럼을 측정하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. The powder X-ray diffraction spectrum was measured for the powder of the sulfide-based solid electrolyte of Example 1 using a powder .

도 2에 나타난 바와 같이, 2θ=19.9˚ 및 2θ=23.5˚에서 명확한 피크가 관측되었다. 한편, 2θ=29.3˚의 피크는 그 신호 강도가 미약하기 때문에 도 2에서는 명확하게 확인할 수 없지만, 별도의 해석 결과, 같은 분말 X-선 회절 스펙트럼 중에 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 2θ=19.9˚의 피크의 회절 강도를 IA로 하고, 2θ=17.0±0.5°의 피크의 회절 강도를 IB로 했을 때에, IB/IA의 값은 0.5°미만이었다. 한편, 도 2의 그래프에서 삼각형으로 표시된 피크는 LiBr 상(phase)에서 기인하는 피크로 여겨지고, 원형으로 표시된 피크는 높은 이온 전도도를 갖는 상에서 기인하는 피크로 여겨진다. As shown in Figure 2, clear peaks were observed at 2θ=19.9° and 2θ=23.5°. Meanwhile, the peak at 2θ = 29.3° cannot be clearly confirmed in FIG. 2 because its signal intensity is weak, but as a result of separate analysis, it was confirmed that it exists in the same powder X-ray diffraction spectrum. When the diffraction intensity of the peak at 2θ = 19.9° was set to IA and the diffraction intensity of the peak at 2θ = 17.0 ± 0.5° was set to IB, the value of IB/IA was less than 0.5°. Meanwhile, in the graph of FIG. 2, the peak indicated by a triangle is considered to be a peak resulting from the LiBr phase, and the peak indicated by a circle is considered to be a peak resulting from a phase having high ionic conductivity.

이러한 재료 평가 결과로부터 실시예 1의 황화물계 고체 전해질 안에 특정한 결정상이 존재하는 것이 시사되었다. These material evaluation results suggested that a specific crystalline phase existed in the sulfide-based solid electrolyte of Example 1.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1과 같은 방법을 사용하여, LI7P2S8I0.67Br0.33 의 조성이 되도록 황화물계 고체 전해질 분말을 제조하였다. Using the same method as Example 1, sulfide-based solid electrolyte powder was prepared to have a composition of LI 7 P 2 S 8 I 0.67 Br 0.33 .

실시예 2의 황화물계 고체 전해질 분말에 대하여서, 실시예 1와 마찬가지로 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X-선 회절 스펙트럼 측정을 수행하여 재료 평가를 실시하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. Regarding the sulfide-based solid electrolyte powder of Example 2, the material was evaluated by measuring ion conductivity, calculating activation energy, and measuring powder X-ray diffraction spectrum, as in Example 1, and the powder X-ray diffraction spectrum was is shown in Figure 2.

이온 전도도의 측정 결과, 실시예 2의 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 25℃에 대하여 1.1Х10-3 S/cm, 활성화 에너지는 33.2 kJ/mol 이었다. 또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 2의 황화물계 고체 전해질에 대한 분말 X-선 회절 스펙트럼에서 2θ=19.9°, 23.5°, 및 29.3°에 대하여 명확한 피크가 관측되었다. 한편, 2θ=19.9° 의 피크의 회절 강도를 IA으로 하고, 2θ=17.0±0.5° 의 피크의 회절 강도를 IB으로 했을 때, IB/IA의 값은 0.50 미만이었다. As a result of ionic conductivity measurement, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte of Example 2 was 1.1Х10 -3 S/cm at 25°C, and the activation energy was 33.2 kJ/mol. Additionally, as shown in Figure 2, clear peaks were observed for 2θ = 19.9°, 23.5°, and 29.3° in the powder X-ray diffraction spectrum for the sulfide-based solid electrolyte of Example 2. On the other hand, when the diffraction intensity of the peak at 2θ = 19.9° was set to IA and the diffraction intensity of the peak at 2θ = 17.0 ± 0.5° was set to IB, the value of IB/IA was less than 0.50.

이러한 재료 평가 결과로부터 실시예 2의 황화물계 고체 전해질 안에 특정한 결정상이 존재하는 것이 시사되었다.These material evaluation results suggested that a specific crystalline phase existed in the sulfide-based solid electrolyte of Example 2.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 같은 방법을 사용하여, LI7P2S8I0.5Br0.5 의 조성이 되도록 황화물계 고체 전해질 분말을 제조하였다. Using the same method as Example 1, sulfide-based solid electrolyte powder was prepared to have a composition of LI 7 P 2 S 8 I 0.5 Br 0.5 .

실시예 3의 황화물계 고체 전해질 분말에 대하여서, 실시예 1와 마찬가지로 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X-선 회절 스펙트럼 측정을 수행하여 재료 평가를 실시하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. Regarding the sulfide-based solid electrolyte powder of Example 3, the material was evaluated by measuring ionic conductivity, calculating activation energy, and measuring powder X-ray diffraction spectrum as in Example 1, and the powder X-ray diffraction spectrum was is shown in Figure 2.

이온 전도도의 측정 결과, 실시예 3의 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 25℃에 대하여 2.1Х10-3 S/cm, 활성화 에너지는 33.6 kJ/mol 이었다. 또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 3의 황화물계 고체 전해질에 대한 분말 X-선 회절 스펙트럼에서 2θ=19.9°, 23.5°, 및 29.3°에 대하여 명확한 피크가 관측되었다. 한편, 2θ=19.9° 의 피크의 회절 강도를 IA으로 하고, 2θ=17.0±0.5° 의 피크의 회절 강도를 IB으로 했을 때, IB/IA의 값은 0.50 미만이었다. As a result of ionic conductivity measurement, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte of Example 3 was 2.1Х10 -3 S/cm at 25°C, and the activation energy was 33.6 kJ/mol. Additionally, as shown in Figure 2, clear peaks were observed for 2θ = 19.9°, 23.5°, and 29.3° in the powder X-ray diffraction spectrum for the sulfide-based solid electrolyte of Example 3. On the other hand, when the diffraction intensity of the peak at 2θ = 19.9° was set to IA and the diffraction intensity of the peak at 2θ = 17.0 ± 0.5° was set to IB, the value of IB/IA was less than 0.50.

이러한 재료 평가 결과로부터 실시예 3의 황화물계 고체 전해질 안에 특정한 결정상이 존재하는 것이 시사되었다.These material evaluation results suggested that a specific crystalline phase existed in the sulfide-based solid electrolyte of Example 3.

[실시예 4][Example 4]

황화물계 고체 전해질 분말 제조를 위한 제2 공정에서 제2 유기 용매로서 디메톡시에탄을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법을 사용하여, LI7P2S8I0.5Br0.5 의 조성이 되도록 황화물계 고체 전해질 분말을 제조하였다. In the second process for producing sulfide-based solid electrolyte powder, the same method as Example 1 was used, except that dimethoxyethane was used as the second organic solvent, so that the composition was LI 7 P 2 S 8 I 0.5 Br 0.5 . Sulfide-based solid electrolyte powder was prepared.

실시예 4의 황화물계 고체 전해질 분말에 대하여서, 실시예 1와 마찬가지로 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X-선 회절 스펙트럼 측정을 수행하여 재료 평가를 실시하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. Regarding the sulfide-based solid electrolyte powder of Example 4, the material was evaluated by measuring ionic conductivity, calculating activation energy, and measuring powder X-ray diffraction spectrum, as in Example 1, and the powder X-ray diffraction spectrum was is shown in Figure 3.

이온 전도도의 측정 결과, 실시예 4의 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 25℃에 대하여 2.6Х10-4 S/cm, 활성화 에너지는 35.0 kJ/mol 이었다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 4의 황화물계 고체 전해질에 대한 분말 X-선 회절 스펙트럼에서 2θ=19.9°, 23.5°, 및 29.3°에 대하여 명확한 피크가 관측되었다. 한편, 2θ=19.9° 의 피크의 회절 강도를 IA으로 하고, 2θ=17.0±0.5° 의 피크의 회절 강도를 IB으로 했을 때, IB/IA의 값은 0.50 미만이었다. As a result of ionic conductivity measurement, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte of Example 4 was 2.6Х10 -4 S/cm at 25°C, and the activation energy was 35.0 kJ/mol. Additionally, as shown in Figure 3, clear peaks were observed for 2θ = 19.9°, 23.5°, and 29.3° in the powder X-ray diffraction spectrum for the sulfide-based solid electrolyte of Example 4. On the other hand, when the diffraction intensity of the peak at 2θ = 19.9° was set to IA and the diffraction intensity of the peak at 2θ = 17.0 ± 0.5° was set to IB, the value of IB/IA was less than 0.50.

이러한 재료 평가 결과로부터 실시예 4의 황화물계 고체 전해질 안에 특정한 결정상이 존재하는 것이 시사되었다.These material evaluation results suggested that a specific crystalline phase existed in the sulfide-based solid electrolyte of Example 4.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1과 같은 방법을 사용하여, LI7P2S8Br 의 조성이 되도록 황화물계 고체 전해질 분말을 제조하였다. Using the same method as Example 1, LI 7 P 2 S 8 Br A sulfide-based solid electrolyte powder was prepared to have the composition.

비교예 1의 황화물계 고체 전해질 분말에 대하여서, 실시예 1와 마찬가지로 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X-선 회절 스펙트럼 측정을 수행하여 재료 평가를 실시하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. For the sulfide-based solid electrolyte powder of Comparative Example 1, the material was evaluated by measuring ion conductivity, calculating activation energy, and measuring powder X-ray diffraction spectrum as in Example 1, and the powder X-ray diffraction spectrum was is shown in Figure 3.

이온 전도도의 측정 결과, 비교예 1의 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 25℃에 대하여 3.7Х10-4 S/cm, 활성화 에너지는 35.7 kJ/mol 이었다. 또한, 비교예 1의 황화물계 고체 전해질에 대한 분말 X-선 회절 스펙트럼에서 2θ=19.9°, 및 29.3°에 대하여 명확한 피크가 관측되었으나, 2θ=23.5°에서는 피크가 관측되지 않았다. 한편, 2θ=19.9° 의 피크의 회절 강도를 IA으로 하고, 2θ=17.0±0.5° 의 피크의 회절 강도를 IB으로 했을 때, IB/IA의 값은 0.50 미만이었다. As a result of ionic conductivity measurement, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 1 was 3.7Х10 -4 S/cm at 25°C, and the activation energy was 35.7 kJ/mol. In addition, clear peaks were observed at 2θ = 19.9° and 29.3° in the powder On the other hand, when the diffraction intensity of the peak at 2θ = 19.9° was set to IA and the diffraction intensity of the peak at 2θ = 17.0 ± 0.5° was set to IB, the value of IB/IA was less than 0.50.

이러한 재료 평가 결과로부터 비교예 1의 황화물계 고체 전해질 안에는 실시예 1 내지 실시예 4의 황화물계 고체 전해질에서 시사되는 특정한 결정상이 존재하지 않는 것으로 시사되었다.From these material evaluation results, it was suggested that the specific crystalline phase suggested in the sulfide-based solid electrolytes of Examples 1 to 4 did not exist in the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 1.

[비교예 2][Comparative Example 2]

황화물계 고체 전해질 분말 제조를 위한 제2 공정에서 제2 유기 용매로서 N-디메틸포름아미드를 이용한 것을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법을 사용하여 비교예 1과 같은 조성이 되도록 황화물계 고체 전해질 분말을 제조하였다. A sulfide-based solid electrolyte powder was prepared to have the same composition as Comparative Example 1 using the same method as Comparative Example 1, except that N-dimethylformamide was used as the second organic solvent in the second process for producing sulfide-based solid electrolyte powder. was manufactured.

비교예 2의 황화물계 고체 전해질 분말에 대하여서, 비교예 1과 마찬가지로 이온 전도도의 측정, 활성화 에너지의 산출 및 분말 X-선 회절 스펙트럼 측정을 수행하여 재료 평가를 실시하였고, 이 분말 X-선 회절 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. Regarding the sulfide-based solid electrolyte powder of Comparative Example 2, the material was evaluated by measuring ion conductivity, calculating activation energy, and measuring powder X-ray diffraction spectrum, as in Comparative Example 1, and the powder X-ray diffraction spectrum was is shown in Figure 3.

이온 전도도의 측정 결과, 비교예 2의 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도는 25℃에 대하여 5.6Х10-8 S/cm 이었다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 비교예 2의 황화물계 고체 전해질에 대한 분말 X-선 회절 스펙트럼에서 2θ=19.9° 및 23.5° 에 대하여 명확한 피크가 관측되지 않았다. As a result of ionic conductivity measurement, the ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 2 was 5.6Х10 -8 S/cm at 25°C. In addition, as shown in FIG. 3, no clear peaks were observed for 2θ = 19.9° and 23.5° in the powder X-ray diffraction spectrum for the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 2.

이러한 재료 평가 결과로부터 비교예 2의 황화물계 고체 전해질 안에는 실시예 1 내지 실시예 4의 황화물계 고체 전해질에서 시사되는 특정한 결정상이 존재하지 않는 것으로 시사되었다.From these material evaluation results, it was suggested that the specific crystalline phase suggested in the sulfide-based solid electrolytes of Examples 1 to 4 did not exist in the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 2.

이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있고, 각종의 변경예 또는 수정예에 도출할 수 있는 것은 분명하고, 이것들에 대하여서도, 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것과 이해된다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the attached drawings, the present invention is not limited thereto. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can derive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and about these. However, it is naturally understood that it falls within the technical scope of the present invention.

본 개시의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 개시된 구현예의 구조에 대하여 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것일 수 있다. 전술한 관점에서, 본 개시는 다음의 특허 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 본 개시의 수정 및 변형을 포괄하는 것으로 의도된다. It may be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations may be made to the structure of the disclosed embodiments without departing from the scope or spirit of the present disclosure. In light of the foregoing, the present disclosure is intended to cover modifications and variations of the present disclosure that fall within the scope of the following claims and their equivalents.

1: 고체 이차 전지 10: 양극층
11: 양극집전체 12: 양극 활물질층
20: 음극층 21: 음극집전체
22: 음극 활물질층 30: 고체 전해질층
1: solid secondary battery 10: anode layer
11: positive electrode current collector 12: positive electrode active material layer
20: cathode layer 21: cathode current collector
22: negative electrode active material layer 30: solid electrolyte layer

Claims (20)

제1 용매 중에서 출발 원료로서 적어도 Li2S, P2S5 및 LiI 을 혼합하여 전구체를 얻는 제1 공정; 및
상기 전구체를 제2 용매 중에서 반응시켜, 황화물계 고체 전해질을 얻는 제2 공정;을 포함하되,
상기 제1 용매는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기에 의해 치환되거나 치환되지 않은 고리형 에테르 화합물을 포함하고,
상기 제2 용매는 알콕시기 치환 탄화수소를 포함하고,
상기 제2 공정 중, 상기 전구체를 제2 용매 중에서 반응시키는 온도는 100℃ 내지 200℃이고, 상기 반응 시간은 30분 내지 300분인, 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.
A first step of obtaining a precursor by mixing at least Li 2 S, P 2 S 5 and LiI as starting materials in a first solvent; and
A second process of reacting the precursor in a second solvent to obtain a sulfide-based solid electrolyte,
The first solvent includes a cyclic ether compound substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms,
The second solvent contains an alkoxy group-substituted hydrocarbon,
During the second process, the temperature at which the precursor is reacted in the second solvent is 100°C to 200°C, and the reaction time is 30 minutes to 300 minutes.
제1 항에 있어서, 상기 제1 용매는 옥세탄(oxetane) 골격, 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 골격, 또는 테트라히드로피란(tetrahydropyran) 골격을 갖는 화합물을 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first solvent includes a compound having an oxetane skeleton, a tetrahydrofuran skeleton, or a tetrahydropyran skeleton. 제1 항에 있어서, 상기 제1 용매는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)인 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first solvent is tetrahydrofuran. 제1 항에 있어서, 상기 제1 공정에서 제1 유기 용매 중에 GeS2, P2S3, P2O5, SiO2, B2S3, Al2S3, B2O3 또는 이들의 1종 이상을 더 추가하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein GeS 2 , P 2 S 3 , P 2 O 5 , SiO 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 , B 2 O 3 or one of these is added to the first organic solvent in the first process. A method for producing a sulfide-based solid electrolyte by adding more than one species. 제1 항에 있어서, 상기 제1 용매와 출발 원료를 포함한 혼합물 중의 상기 출발 원료의 농도는 1 내지 10 질량% 인 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the concentration of the starting material in the mixture containing the first solvent and the starting material is 1 to 10% by mass. 제1 항에 있어서, 상기 제1 공정 중의 상기 출발 원료와 제1 용매의 혼합물의 온도는 30℃ 내지 80℃인 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the temperature of the mixture of the starting material and the first solvent during the first process is 30°C to 80°C. 제1 항에 있어서, 상기 알콕시기 치환 탄화수소의 탄화수소 골격은 탄소수 1 내지 10인 사슬형 탄화수소, 또는 탄소수 3 내지 10인 고리형 탄화수소를 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the hydrocarbon skeleton of the alkoxy group-substituted hydrocarbon includes a chain hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms. 제1 항에 있어서, 상기 제2 용매는 디메틸 에테르, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 메틸 n-프로필 에테르, 에틸 n-프로필 에테르, 디-n-프로필 에테르, 메틸 iso-프로필 에테르, 에틸 iso-프로필 에테르, 디-iso-프로필 에테르, n-프로필 iso-프로필 에테르, 메틸 n-부틸 에테르, 에틸 n-부틸 에테르, n-프로필 n-부틸 에테르, iso-프로필 n-부틸 에테르, 메틸 sec-부틸 에테르, 에틸 sec-부틸 에테르, n-프로필 sec-부틸 에테르, iso-프로필 sec-부틸 에테르, 메틸 iso-부틸 에테르, 에틸 iso-부틸 에테르, n-프로필 iso-부틸 에테르, iso-프로필 iso-부틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 에틸 tert-부틸 에테르, n-프로필 tert-부틸 에테르, iso-프로필 tert-부틸 에테르, 디-n-부틸 에테르, 디-sec-부틸 에테르, 디-iso-부틸 에테르, sec-부틸 n-부틸 에테르, iso-부틸 n-부틸 에테르, tert-부틸 n-부틸 에테르, iso-부틸 sec-부틸 에테르, tert-부틸 sec-부틸 에테르, tert-부틸 iso-부틸 에테르,
디메톡시 에탄, 디에톡시 에탄, 메톡시 에톡시 에탄, 1,3-디메톡시 프로판, 1,3-디에톡시 프로판, 1-메톡시 3-에톡시 프로판, 1,2-디메톡시 프로판, 1,2-디에톡시 프로판, 1-메톡시 2-에톡시 프로판, 1-에톡시 2-메톡시 프로판,
시클로프로필 메틸 에테르, 시클로프로필 에틸 에테르, 시클로부틸 메틸 에테르, 시클로부틸 에틸 에테르, 시클로부틸 n-프로필 에테르, 시클로부틸 iso-프로필 에테르, 시클로펜틸 메틸 에테르, 시클로펜틸 에틸 에테르, 시클로펜틸 n-프로필 에테르, 시클로펜틸 iso-프로필 에테르, 시클로펜틸 n-부틸 에테르, 시클로펜틸 iso-부틸 에테르, 시클로펜틸 sec-부틸 에테르, 시클로펜틸 tert-부틸 에테르, 시클로헥실 메틸 에테르, 시클로헥실 에틸 에테르, 시클로헥실 n-프로필 에테르, 시클로헥실 iso-프로필 에테르, 시클로헥실 n-부틸 에테르, 시클로헥실 iso-부틸 에테르, 시클로헥실 sec-부틸 에테르, 또는 시클로헥실 tert-부틸 에테르를 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the second solvent is dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, methyl n-propyl ether, ethyl n-propyl ether, di-n-propyl ether, methyl iso-propyl ether, ethyl iso- Propyl ether, di-iso-propyl ether, n-propyl iso-propyl ether, methyl n-butyl ether, ethyl n-butyl ether, n-propyl n-butyl ether, iso-propyl n-butyl ether, methyl sec-butyl Ether, ethyl sec-butyl ether, n-propyl sec-butyl ether, iso-propyl sec-butyl ether, methyl iso-butyl ether, ethyl iso-butyl ether, n-propyl iso-butyl ether, iso-propyl iso-butyl Ether, methyl tert-butyl ether, ethyl tert-butyl ether, n-propyl tert-butyl ether, iso-propyl tert-butyl ether, di-n-butyl ether, di-sec-butyl ether, di-iso-butyl ether , sec-butyl n-butyl ether, iso-butyl n-butyl ether, tert-butyl n-butyl ether, iso-butyl sec-butyl ether, tert-butyl sec-butyl ether, tert-butyl iso-butyl ether,
Dimethoxy ethane, diethoxy ethane, methoxy ethoxy ethane, 1,3-dimethoxy propane, 1,3-diethoxy propane, 1-methoxy 3-ethoxy propane, 1,2-dimethoxy propane, 1, 2-diethoxy propane, 1-methoxy 2-ethoxy propane, 1-ethoxy 2-methoxy propane,
Cyclopropyl methyl ether, cyclopropyl ethyl ether, cyclobutyl methyl ether, cyclobutyl ethyl ether, cyclobutyl n-propyl ether, cyclobutyl iso-propyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclopentyl n-propyl ether , Cyclopentyl iso-propyl ether, Cyclopentyl n-butyl ether, Cyclopentyl iso-butyl ether, Cyclopentyl sec-butyl ether, Cyclopentyl tert-butyl ether, Cyclohexyl methyl ether, Cyclohexyl ethyl ether, Cyclohexyl n- A method for producing a sulfide-based solid electrolyte comprising propyl ether, cyclohexyl iso-propyl ether, cyclohexyl n-butyl ether, cyclohexyl iso-butyl ether, cyclohexyl sec-butyl ether, or cyclohexyl tert-butyl ether.
제1 항에 있어서, 상기 제2 용매는 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디에틸 에테르, 디-iso-프로필 에테르, 시클로펜틸메틸 에테르 또는 이들의 1종 이상의 혼합물을 포함하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The preparation of a sulfide-based solid electrolyte according to claim 1, wherein the second solvent includes dimethoxyethane, diethoxyethane, diethyl ether, di-iso-propyl ether, cyclopentylmethyl ether, or one or more mixtures thereof. method. 제1 항에 있어서, 상기 제1 공정에서 상기 전구체는 제1 용매로 용매화된 용매화물인 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the first process, the precursor is a solvate solvated with a first solvent. 제10 항에 있어서, 상기 제2 공정에서 상기 용매화물이 반응하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to claim 10, wherein the solvate reacts in the second step. 제1 항에 있어서, 상기 전구체의 가열은 감압 분위기 하에서 수행되는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the heating of the precursor is performed under a reduced pressure atmosphere. 제1 항에 있어서, 상기 제1 공정과 상기 제2 공정은 불활성 가스 분위기 하에서 수행되는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first process and the second process are performed under an inert gas atmosphere. 제1 항에 있어서, 상기 제2 공정 후 얻어진 황화물계 고체 전해질에 대하여 세정 또는 건조를 더 수행하는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to claim 1, wherein the sulfide-based solid electrolyte obtained after the second process is further washed or dried. 제1 항에 있어서, 상기 황화물계 고체 전해질은 이하의 화학식 (1)에 의하여 표현될 수 있는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법:
(1-x)LiI·xLiBr·2Li3PS4 (1)
상기 화학식 (1) 중, x는 0<x<1.0 이다.
The method of claim 1, wherein the sulfide-based solid electrolyte can be expressed by the following formula (1):
(1-x)LiI·xLiBr·2Li 3 PS 4 (1)
In the above formula (1), x is 0<x<1.0.
제1 항에 있어서, 상기 황화물계 고체 전해질은 Cu-Kα 선을 이용한 X-선 회절 스펙트럼 측정에 대하여, 2θ가 19.9±0.5°, 23.5±0.5° 및 29.3±0.5°인 위치에서 각각 피크를 갖고,
2θ가 19.9±0.5°인 위치의 피크의 강도를 IA, 2θ가 17.0±0.5°인 위치의 피크의 강도를 IB라고 했을 때에, IB/IA이 0.50 미만인 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the sulfide-based solid electrolyte has peaks at positions where 2θ is 19.9±0.5°, 23.5±0.5°, and 29.3±0.5°, respectively, in X-ray diffraction spectrum measurement using Cu-Kα line. ,
When the intensity of the peak at the position where 2θ is 19.9 ± 0.5° is IA, and the intensity of the peak at the position where 2θ is 17.0 ± 0.5° is IB, IB/IA is less than 0.50. A method for producing a sulfide-based solid electrolyte.
제1 항에 있어서, 상기 황화물계 고체 전해질은 25℃에서 1.0Х10-5S/cm 내지 1.0Х10-2S/cm의 이온 전도도를 갖는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the sulfide-based solid electrolyte has an ionic conductivity of 1.0Х10 -5 S/cm to 1.0Х10 -2 S/cm at 25°C. 제1 항에 있어서, 상기 황화물계 고체 전해질은 30 kJ/mol 내지 40 kJ/mol 의 활성화 에너지를 갖는 황화물계 고체 전해질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the sulfide-based solid electrolyte has an activation energy of 30 kJ/mol to 40 kJ/mol. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 의한 황화물계 고체 전해질의 제조 방법에 의하여 제조되는 황화물계 고체 전해질. A sulfide-based solid electrolyte produced by the method for producing a sulfide-based solid electrolyte according to any one of claims 1 to 18. 양극 활물질을 함유하는 양극, 음극 활물질을 함유하는 음극, 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 위치하는 고체 전해질층을 갖는 고체 이차 전지로서,
상기 고체 전해질층이 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 황화물 고체 전해질을 포함하는 고체 이차 전지.
A solid secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and a solid electrolyte layer located between the positive electrode and the negative electrode,
A solid secondary battery wherein the solid electrolyte layer includes a sulfide solid electrolyte prepared according to any one of claims 1 to 18.
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