KR102595758B1 - Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same - Google Patents

Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR102595758B1
KR102595758B1 KR1020220115025A KR20220115025A KR102595758B1 KR 102595758 B1 KR102595758 B1 KR 102595758B1 KR 1020220115025 A KR1020220115025 A KR 1020220115025A KR 20220115025 A KR20220115025 A KR 20220115025A KR 102595758 B1 KR102595758 B1 KR 102595758B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid
solid electrolyte
sintering aid
present
state battery
Prior art date
Application number
KR1020220115025A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박태호
김길호
임마누엘
김대현
누르하디
최푸름
Original Assignee
주식회사 베이스
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 주식회사 베이스 filed Critical 주식회사 베이스
Priority to KR1020220115025A priority Critical patent/KR102595758B1/en
Priority to PCT/KR2022/016294 priority patent/WO2024058302A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102595758B1 publication Critical patent/KR102595758B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/122Silica-free oxide glass compositions containing oxides of As, Sb, Bi, Mo, W, V, Te as glass formers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/18Compositions for glass with special properties for ion-sensitive glass
    • 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

Abstract

본 발명은 전고체 전지용 고체 전해질의 소결조제 및 이를 포함하는 고체 전해질에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 고체 전해질은 나시콘형 결정 구조의 고체 전해질 및 소결 조제를 포함하고, 소결조제는 Li, Ag 및 V를 포함하는 산화물로 이루어진다.The present invention relates to a sintering aid for a solid electrolyte for an all-solid-state battery and a solid electrolyte containing the same. The solid electrolyte for an all-solid-state battery according to an embodiment of the present invention includes a solid electrolyte with a nasicone-type crystal structure and a sintering aid, and the sintering aid is made of an oxide containing Li, Ag, and V.

Description

전고체 전지용 고체 전해질의 소결조제 및 이를 포함하는 고체 전해질{SINTERING AID OF SOLID ELECTROLYET FOR SOLID-STATE BATTERY AND SOLID ELECTROLYET COMPRISING THE SAME}Sintering aid for solid electrolyte for all-solid-state battery and solid electrolyte containing same {SINTERING AID OF SOLID ELECTROLYET FOR SOLID-STATE BATTERY AND SOLID ELECTROLYET COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전고체 전지용 고체 전해질의 소결조제 및 이를 포함하는 고체 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a sintering aid for a solid electrolyte for an all-solid-state battery and a solid electrolyte containing the same.

최근 휴대폰 등의 IT 기기에서 전기차, 에너지 저장장치에 이르기까지 다양한 분야에서 이차전지의 이용이 크게 증가하고 있다.Recently, the use of secondary batteries has increased significantly in various fields, from IT devices such as mobile phones to electric vehicles and energy storage devices.

이차전지로는 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 전지가 가장 널리 사용되고 있다. 하지만, 액체 전해질은 전지에 외부 충격에 가해지는 경우 누액의 위험이 있고, 이에 따라 안전성을 확보하기 위한 추가적인 부품, 장치가 필요하게 된다.As secondary batteries, lithium-ion batteries using liquid electrolyte are most widely used. However, liquid electrolyte has a risk of leakage when external shock is applied to the battery, and thus additional parts and devices are needed to ensure safety.

최근, 이차전지의 안전성을 향상시키기 위하여 전해질로서 고체 전해질을 사용하는 전고체 전지에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 전고체 전지의 고체 전해질로는 고분자계 전해질, 산화물계 전해질, 황화물계 전해질 등이 있다. 이 중 황화물계 고체 전해질은 이온 전도도가 가장 높지만, 수분과 반응하여 황화수소가스가 발생하는 문제가 있다. 고분자계 전해질은 상대적으로 공정이 간단하고 기존 리튬이온 전지 공정을 사용할 수 있다는 장점이 있으나, 이온 전도도가 현저히 낮다는 단점이 있다.Recently, in order to improve the safety of secondary batteries, development of all-solid-state batteries that use solid electrolytes as electrolytes is actively underway. Solid electrolytes in all-solid-state batteries include polymer electrolytes, oxide electrolytes, and sulfide electrolytes. Among these, sulfide-based solid electrolytes have the highest ionic conductivity, but have the problem of generating hydrogen sulfide gas when they react with moisture. Polymer electrolytes have the advantage of having a relatively simple process and being able to use existing lithium-ion battery processes, but have the disadvantage of having significantly low ionic conductivity.

산화물계 전해질은 황화물계 전해질보다 이온 전도도가 낮지만 비교적 높은 편이며, 안전성이 우수하다는 장점이 있다. 하지만, 산화물계 전해질은 일반적으로 1,000℃ 이상의 높은 소결 온도가 요구되며, 이로 인해 제조 비용이 크게 증가할 수 있다.Oxide-based electrolytes have lower ionic conductivity than sulfide-based electrolytes, but are relatively high and have the advantage of excellent safety. However, oxide-based electrolytes generally require a high sintering temperature of 1,000°C or more, which can significantly increase manufacturing costs.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 산화물계 전해질을 저온 소결할 수 있으면서도 우수한 이온 전도도를 갖는 소결조제와 이를 포함하는 고체 전해질을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a sintering aid that can sinter an oxide-based electrolyte at low temperature and has excellent ionic conductivity, and a solid electrolyte containing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 고체 전해질은 나시콘형 결정 구조의 고체 전해질 및 소결 조제를 포함하고, 소결조제는 Li, Ag 및 V를 포함하는 산화물로 이루어진다.The solid electrolyte for an all-solid-state battery according to an embodiment of the present invention includes a solid electrolyte with a nasicone-type crystal structure and a sintering aid, and the sintering aid is made of an oxide containing Li, Ag, and V.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결조제는 Li2O 45~61 mol%, V2O5 25~40 mol% 및 Ag2O 6~25 mol%로부터 제조될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering aid may be prepared from 45-61 mol% of Li 2 O, 25-40 mol% of V 2 O 5 , and 6-25 mol% of Ag 2 O.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결조제는 Li2O, V2O5 및 Ag2O를 포함하고, Li2O, V2O5 및 Ag2O의 몰비는 2:1:1일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering aid includes Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O, and the molar ratio of Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O may be 2:1:1. there is.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 고체 전해질의 소결 온도는 550℃ 이하일 수 있다.The sintering temperature of the solid electrolyte for an all-solid-state battery according to an embodiment of the present invention may be 550°C or lower.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 고체 전해질의 상온에서의 이온 전도도는 0.3 X 10-5 내지 1.4 X 10-4 S/cm일 수 있다.The ion conductivity of the solid electrolyte for an all-solid-state battery according to an embodiment of the present invention at room temperature may be 0.3 X 10 -5 to 1.4 X 10 -4 S/cm.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나시콘형 결정 구조의 고체 전해질은 LAGP 고체 전해질 또는 LATP 고체 전해질일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the solid electrolyte with a nasicone-type crystal structure may be a LAGP solid electrolyte or a LATP solid electrolyte.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 전지용 고체 전해질의 소결조제는 Li, Ag 및 V을 포함하는 산화물로 이루어진다.The sintering aid for the solid electrolyte for an all-solid-state battery according to an embodiment of the present invention is composed of oxides containing Li, Ag, and V.

이 외에도, 본 발명에 따른 전고체 전지용 고체 전해질 및 소결조제는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성을 더 포함할 수 있다.In addition to this, the solid electrolyte and sintering aid for an all-solid-state battery according to the present invention may further include other additional components without impairing the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Li, Ag 및 V를 포함하는 소결조제를 통하여 고체 전해질의 저온 소결이 가능하게 된다. 또한, 이러한 소결조제를 포함한 고체 전해질은 우수한 이온 전도도를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, low-temperature sintering of a solid electrolyte is possible through a sintering aid containing Li, Ag, and V. Additionally, a solid electrolyte containing such a sintering aid may have excellent ionic conductivity.

도 1은 전고체 전지의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a cross section of an all-solid-state battery.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that a person skilled in the art can easily implement the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In order to clearly explain the present invention, descriptions of parts unrelated to the present invention have been omitted, and like reference numerals are assigned to like components throughout the specification. The specific shape, structure, and characteristics described in the specification may be changed and implemented from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention, and the location or arrangement of individual components may also be implemented within the spirit and scope of the present invention. It should be understood as something that can be changed without deviating from it.

따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.Accordingly, the detailed description described below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be taken to encompass the scope of the claims and all equivalents thereof.

도 1은 전고체 전지의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a diagram schematically showing a cross section of an all-solid-state battery.

도 1을 참조하면, 전고체 전지(10)는 양극(11), 음극(12) 및 고체 전해질층(13)을 포함한다. 고체 전해질층(13)은 양극(11)과 음극(12) 사이에 배치되며, 양극(11) 및 음극(12)과 각각 접촉할 수 있다. 양극(11)과 음극(12)은 각각 양극 활물질층과 음극 활물질층을 구비할 수 있으며, 양극 활물질층과 음극 활물질층이 각각 고체 전해질층(13)과 접촉할 수 있다.Referring to FIG. 1, the all-solid-state battery 10 includes an anode 11, a cathode 12, and a solid electrolyte layer 13. The solid electrolyte layer 13 is disposed between the anode 11 and the cathode 12 and may be in contact with the anode 11 and the cathode 12, respectively. The positive electrode 11 and the negative electrode 12 may each have a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may each be in contact with the solid electrolyte layer 13.

양극(11)과 음극(12)은 각각 소결에 의해 고체 전해질층(13)과 접합될 수 있다. 즉, 양극(11), 음극(12) 및 고체 전해질층(13)은 일체로 소결될 수 있다.The anode 11 and the cathode 12 may each be bonded to the solid electrolyte layer 13 by sintering. That is, the anode 11, cathode 12, and solid electrolyte layer 13 can be sintered as one piece.

도 1에는 전고체 전지(10)가 양극(11), 음극(12) 및 고체 전해질층(13)을 각 한 개의 층 포함하는 형태로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며 양극, 음극 및 고체 전해질층이 각기 복수의 층으로 이루어진 형태로 전고체 전지를 구성할 수도 있다. 또는, 양극, 음극 및 고체 전해질층이 교번하여 복수 적층된 형태의, 소위 적층형 전고체 전지로 구성될 수도 있다.In Figure 1, the all-solid-state battery 10 is shown as including one layer each of the anode 11, the cathode 12, and the solid electrolyte layer 13, but the present invention is not limited thereto and includes the anode, the cathode, and the solid electrolyte layer. An all-solid-state battery may be constructed in a form in which the solid electrolyte layer is each composed of a plurality of layers. Alternatively, it may be configured as a so-called stacked all-solid-state battery in which a plurality of anodes, cathodes, and solid electrolyte layers are alternately stacked.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질층(13)은 고체 전해질로서 산화물계 전해질을 포함한다. 일 실시예에서, 고체 전해질은 나시콘(Nasicon)형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 나시콘형 결정 구조의 산화물은 LAGP(Li1+xAlxGe2-x(PO4)3) 또는 LATP(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) 일 수 있다.The solid electrolyte layer 13 according to an embodiment of the present invention includes an oxide-based electrolyte as a solid electrolyte. In one embodiment, the solid electrolyte may include an oxide having a Nasicon-type crystal structure. In one embodiment, the oxide of nasicone-type crystal structure is LAGP (Li 1+x Al x Ge 2-x (PO 4 ) 3 ) or LATP (Li 1+x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 ). You can.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질층(13)에 포함되는 고체 전해질은 소결조제를 더 포함한다.The solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 13 according to an embodiment of the present invention further includes a sintering aid.

통상적으로 나시콘형 결정 구조의 산화물계 전해질은 1,000℃ 이상의 고온에서 소결된다. 이 경우, 상술한 바와 같이 어느 정도 우수한 이온 전도도를 얻을 수 있으나, 고온 소결에 따른 제조 비용 증가를 피할 수 없다.Typically, oxide-based electrolytes with a nasicone-type crystal structure are sintered at a high temperature of 1,000°C or higher. In this case, as described above, some excellent ionic conductivity can be obtained, but an increase in manufacturing cost due to high temperature sintering cannot be avoided.

본 발명의 일 실시예에서는 나시콘형 결정 구조의 산화물계 전해질에 소결조제를 첨가함으로써, 소결 온도를 현저히 낮추면서 우수한 이온 전도도를 확보할 수 있다.In one embodiment of the present invention, by adding a sintering aid to an oxide-based electrolyte with a Nasicon-type crystal structure, excellent ionic conductivity can be secured while significantly lowering the sintering temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결조제는 Li, V 및 Ag를 포함하는 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결조제는 Li2O, V2O5 및 Ag2O를 포함할 수 있다.The sintering aid according to an embodiment of the present invention may be composed of a compound containing Li, V, and Ag. For example, the sintering aid according to an embodiment of the present invention may include Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O.

소결조제를 이루는 산화물에서 Li2O는 Li 이온을 제공하는 역할을 하여 이온 전도도를 향상시키는 역할을 한다.In the oxide that forms the sintering aid, Li 2 O serves to provide Li ions and improve ionic conductivity.

V2O5는 저온화 성분으로서 소결 온도를 낮추는 역할을 한다. 또한, V 이온은 5가 이온으로 존재하여, V 이온이 증가함에 따라 비연결 산소(nonbridging oxygen)가 증가하게 되고 망목 구조에서의 추가적인 이온 유동 경로가 생성됨에 따라, 이온 전도도가 향상될 수 있다.V 2 O 5 is a temperature lowering component and plays a role in lowering the sintering temperature. Additionally, V ions exist as pentavalent ions, so as V ions increase, nonbridging oxygen increases and additional ion flow paths are created in the network structure, thereby improving ionic conductivity.

Ag2O는 소결 온도를 낮추는 역할을 하고 이와 함께 화합물 내에서 망목 수식제로서 역할을 한다. Ag2O는 메인 유리 형성 네트워크의 연결을 끊고 도전성 이온의 유동을 가능하게 함으로써 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.Ag 2 O serves to lower the sintering temperature and also acts as a network modifier within the compound. Ag 2 O can improve ionic conductivity by disconnecting the main glass-forming network and enabling the flow of conductive ions.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결조제는 Li2O, V2O5 및 Ag2O를 포함함으로써, V2O5가 메인 유리 형성제로서 기능하면서 Li 이온의 유동 경로를 넓힐 수 있고, Ag2O가 유리 네트워크를 끊고 소결 온도를 낮추는 역할을 할 수 있다.In this way, the sintering aid according to an embodiment of the present invention includes Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O, so that V 2 O 5 can function as the main glass former and expand the flow path of Li ions. , Ag 2 O can play a role in breaking the glass network and lowering the sintering temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결조제의 소결 온도는 약 500℃ 내지 약 600℃이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소결조제는 상기 온도에서 소결된 경우 약 1.5 X 10-5 내지 약 1.6 X 10-5 S/cm의 이온 전도도를 보인다.The sintering temperature of the sintering aid according to one embodiment of the present invention is about 500°C to about 600°C. The sintering aid according to an embodiment of the present invention exhibits an ionic conductivity of about 1.5

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질은 나시콘형 결정 구조의 산화물계 전해질 95 질량% 이상과 소결조제 5 질량% 이하를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전해질을 500℃ 내지 600℃에서 소결한 경우 이온 전도도는 약 1.4 X 10-4 내지 약 1.5 X 10-4 S/cm를 나타낸다.The solid electrolyte according to an embodiment of the present invention may include 95% by mass or more of an oxide-based electrolyte with a Nasicon-type crystal structure and 5% by mass or less of a sintering aid. When the solid electrolyte according to an embodiment of the present invention is sintered at 500° C to 600°C, the ionic conductivity is about 1.4

이하에서는, 본 발명의 구체적인 실시예와 시험예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Below, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples and test examples of the present invention.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

Li2O 48 mol%, V2O5 27 mol% 및 Ag2O 25 mol%를 혼합하여 소결조제의 제조를 위한 전구체 파우더를 준비하였다. 전구체 파우더를 혼합한 후 용융로에 넣어 약 1,100℃의 온도에서 약 1시간 용융시켰다. 이후, 균질화된 용융물을 ??칭 롤러(quenching roller)에 부어 상온까지 냉각시키고, 이를 분쇄한 후 체로 걸러 200 ㎛ 이하 크기의 파유리 형태로 소결조제를 얻었다.A precursor powder for the production of a sintering aid was prepared by mixing 48 mol% of Li 2 O, 27 mol% of V 2 O 5 and 25 mol% of Ag 2 O. After mixing the precursor powder, it was placed in a melting furnace and melted at a temperature of about 1,100°C for about 1 hour. Afterwards, the homogenized melt was poured onto a quenching roller, cooled to room temperature, pulverized, and then sieved to obtain a sintering aid in the form of cullet with a size of 200 ㎛ or less.

추가적인 실시예 및 비교예Additional Examples and Comparative Examples

Li2O, V2O5 25 및 Ag2O의 조성비를 달리하여 전구체 파우더를 준비하고, 조성비에 따라 800℃ 내지 1,200℃의 온도에서 약 1시간 용융하였으며, 이후 실시예 1과 동일한 과정을 통해 파유리 형태의 소결조제를 얻었다.Precursor powder was prepared by varying the composition ratios of Li 2 O, V 2 O 5 25 and Ag 2 O, and melted at a temperature of 800°C to 1,200°C for about 1 hour depending on the composition ratio, and then through the same process as Example 1. A sintering aid in the form of cullet was obtained.

이상 설명한 각 실시예 및 비교예에 따른 소결조제의 조성비는 표 1에 기재된 바와 같다.The composition ratio of the sintering aid according to each of the examples and comparative examples described above is as shown in Table 1.

구분division 소결조제 조성(mol%)Sintering aid composition (mol%) 용융온도 (℃)Melting temperature (℃) Li2OLi 2 O V2O5 V 2 O 5 Ag2OAg 2 O 실시예 1Example 1 5050 2525 2525 1,1001,100 실시예 2Example 2 4848 2727 2525 1,1001,100 실시예 3Example 3 5050 4040 1010 1,1001,100 실시예 4Example 4 6161 3333 66 1,1001,100 비교예 1Comparative Example 1 4040 5959 1One 1,0001,000 비교예 2Comparative Example 2 4040 6060 00 1,0001,000 비교예 3Comparative Example 3 3838 5757 55 1,0001,000 비교예 4Comparative Example 4 3636 5454 1010 1,0001,000

표 1의 실시예 및 비교예의 소결조제를 LAGP와 혼합하고 소결하여 고체 전해질을 제조하였다. 구체적으로, 각각의 실시예 및 비교예의 소결조제 약 3 질량%를 Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 약 97 질량%와 혼합하고, 약 550℃에서 약 12시간 소결하여 고체 전해질을 제조하였다.The sintering aids of Examples and Comparative Examples in Table 1 were mixed with LAGP and sintered to prepare a solid electrolyte. Specifically, about 3% by mass of the sintering aid of each Example and Comparative Example was mixed with about 97% by mass of Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 and sintered at about 550° C. for about 12 hours to prepare a solid electrolyte. .

위와 같이 제조한 고체 전해질의 전이점, 결정화 온도 및 이온 전도도를 측정한 결과는 표 2에 기재된 바와 같다.The results of measuring the transition point, crystallization temperature, and ionic conductivity of the solid electrolyte prepared as above are shown in Table 2.

구분division 전이점
(℃)
transition point
(℃)
결정화 온도
(℃)
crystallization temperature
(℃)
이온 전도도
(S/cm)
ionic conductivity
(S/cm)
실시예 1Example 1 367367 390390 1.46 X 10-4 1.46 실시예 2Example 2 376376 391391 9.76 X 10-6 9.76 실시예 3Example 3 380380 385385 8.00 X 10-6 8.00 실시예 4Example 4 367367 390390 3.19 X 10-6 3.19 비교예 1Comparative Example 1 551551 583583 3.16 X 10-6 3.16 비교예 2Comparative Example 2 541541 584584 1.63 X 10-5 1.63 비교예 3Comparative Example 3 460460 473473 2.57 X 10-6 2.57 비교예 4Comparative Example 4 443443 454454 2.05 X 10-6 2.05

표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 소결조제를 포함하여 제조된 고체 전해질은 380℃ 이하의 전이점과 400℃ 이하의 결정화 온도를 갖는 것으로 확인된다. 이에 비하여, 비교예 1 내지 4에 따른 소결조제를 포함하여 제조된 고체 전해질은 440℃ 이상의 전이점과 450℃ 이상의 결정화 온도를 갖는다. 즉, 실시예 1 내지 4에 따른 소결조제를 포함하여 제조된 고체 전해질은 저온 소결이 가능한 특성을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it is confirmed that the solid electrolyte prepared including the sintering aid according to Examples 1 to 4 of the present invention has a transition point of 380°C or less and a crystallization temperature of 400°C or less. In comparison, the solid electrolyte prepared including the sintering aid according to Comparative Examples 1 to 4 has a transition point of 440°C or higher and a crystallization temperature of 450°C or higher. That is, it can be confirmed that the solid electrolyte prepared including the sintering aid according to Examples 1 to 4 has characteristics enabling low-temperature sintering.

본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 소결조제를 포함하여 제조된 고체 전해질은 3.19 X 10-6 S/cm 이상의 이온 전도도를 갖는 반면에, 비교예 1 내지 4에 따른 소결조제를 포함하여 제조된 고체 전해질은 이보다 작은 이온 전도도를 갖는다. 특히, 실시예 1에 따른 소결조제(즉, Li2O 50mol%, V2O5 25mol%, Ag2O 25mol%를 포함하여 각각의 몰비가 2:1:1로 이루어진 소결조제)를 포함하여 제조된 고체 전해질의 경우 현저하게 우수한 이온 전도도를 보이는 것으로 확인된다.The solid electrolyte prepared including the sintering aid according to Examples 1 to 4 of the present invention had an ionic conductivity of 3.19 Solid electrolytes have ionic conductivities less than this. In particular, including the sintering aid according to Example 1 (i.e., a sintering aid comprising 50 mol% of Li 2 O, 25 mol% of V 2 O 5 , and 25 mol% of Ag 2 O at a molar ratio of 2:1:1) It was confirmed that the prepared solid electrolyte showed remarkably excellent ionic conductivity.

이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.Although the present invention has been described above with reference to specific details such as specific components and limited examples, the examples are provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Anyone with ordinary knowledge in the relevant technical field can make various modifications and transformations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and all modifications equivalent to or equivalent to the claims as well as the claims described below shall fall within the scope of the spirit of the present invention. will be.

10: 전고체전지
11: 양극
12: 음극
13: 고체 전해질층
10: All-solid-state battery
11: anode
12: cathode
13: solid electrolyte layer

Claims (9)

나시콘형 결정 구조의 고체 전해질 및 소결조제를 포함하고,
상기 소결조제는 Li, Ag 및 V를 포함하는 산화물로 이루어지고,
상기 소결조제는 Li2O 45~61 mol%, V2O5 25~40 mol% 및 Ag2O 6~25 mol%로부터 제조되는,
전고체 전지용 고체 전해질.
Contains a solid electrolyte and a sintering aid with a nasicon-type crystal structure,
The sintering aid consists of oxides containing Li, Ag, and V,
The sintering aid is manufactured from 45-61 mol% of Li 2 O, 25-40 mol% of V 2 O 5 , and 6-25 mol% of Ag 2 O.
Solid electrolyte for all-solid-state batteries.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 소결조제는 Li2O, V2O5 및 Ag2O를 포함하고, Li2O, V2O5 및 Ag2O의 몰비는 2:1:1인,
전고체 전지용 고체 전해질.
According to paragraph 1,
The sintering aid includes Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O, and the molar ratio of Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O is 2:1:1,
Solid electrolyte for all-solid-state batteries.
제1항에 있어서,
소결 온도가 550℃ 이하인, 전고체 전지용 고체 전해질.
According to paragraph 1,
A solid electrolyte for an all-solid-state battery having a sintering temperature of 550°C or lower.
제1항에 있어서,
상온에서의 이온 전도도가 0.3 X 10-5 내지 1.4 X 10-4 S/cm인,
전고체 전지용 고체 전해질.
According to paragraph 1,
Ionic conductivity at room temperature is 0.3
Solid electrolyte for all-solid-state batteries.
제1항에 있어서,
상기 나시콘형 결정 구조의 고체 전해질은 LAGP 고체 전해질 또는 LATP 고체 전해질인,
전고체 전지용 고체 전해질.
According to paragraph 1,
The solid electrolyte of the Nasicon type crystal structure is a LAGP solid electrolyte or a LATP solid electrolyte.
Solid electrolyte for all-solid-state batteries.
전고체 전지용 고체 전해질의 소결조제로서,
Li, Ag 및 V을 포함하는 산화물로 이루어지고,
Li2O 45~61 mol%, V2O5 25~40 mol% 및 Ag2O 6~25 mol%로부터 제조되는,
소결조제.
As a sintering aid for a solid electrolyte for an all-solid-state battery,
It consists of oxides containing Li, Ag and V,
Prepared from 45-61 mol% of Li 2 O, 25-40 mol% of V 2 O 5 and 6-25 mol% of Ag 2 O,
Sintering aid.
삭제delete 제7항에 있어서,
Li2O, V2O5 및 Ag2O를 포함하고, Li2O, V2O5 및 Ag2O의 몰비는 2:1:1인,
소결조제.
In clause 7,
Comprising Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O, and the molar ratio of Li 2 O, V 2 O 5 and Ag 2 O is 2:1:1,
Sintering aid.
KR1020220115025A 2022-09-13 2022-09-13 Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same KR102595758B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220115025A KR102595758B1 (en) 2022-09-13 2022-09-13 Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same
PCT/KR2022/016294 WO2024058302A1 (en) 2022-09-13 2022-10-24 Sintering aid of solid electrolyte for all-solid-state batteries and solid electrolyte including same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220115025A KR102595758B1 (en) 2022-09-13 2022-09-13 Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102595758B1 true KR102595758B1 (en) 2023-10-31

Family

ID=88543125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220115025A KR102595758B1 (en) 2022-09-13 2022-09-13 Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102595758B1 (en)
WO (1) WO2024058302A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050118200A (en) * 2003-04-18 2005-12-15 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Solid electrolyte and all-solid cell containing same
KR20110002815A (en) * 2009-07-02 2011-01-10 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤 Conductive materials and positive electrode material for li ion secondary battery using the same
JP2012209256A (en) * 2011-03-15 2012-10-25 Ohara Inc All-solid secondary battery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5110850B2 (en) * 2006-10-31 2012-12-26 株式会社オハラ Lithium ion conductive solid electrolyte and method for producing the same
KR101100349B1 (en) * 2009-08-11 2011-12-30 연세대학교 산학협력단 Fabrication methods of solid electrolyte of solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell using the same
KR20150043153A (en) * 2013-10-14 2015-04-22 주식회사 엘지화학 Solid oxide fuel cell and manufacturing method for the same
WO2019044902A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 株式会社村田製作所 Co-firing type all-solid state battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050118200A (en) * 2003-04-18 2005-12-15 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Solid electrolyte and all-solid cell containing same
KR20110002815A (en) * 2009-07-02 2011-01-10 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤 Conductive materials and positive electrode material for li ion secondary battery using the same
JP2012209256A (en) * 2011-03-15 2012-10-25 Ohara Inc All-solid secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024058302A1 (en) 2024-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Solid‐state sodium batteries
Hou et al. Solid electrolytes and interfaces in all-solid-state sodium batteries: Progress and perspective
Gu et al. A hybrid electrolyte for long-life semi-solid-state lithium sulfur batteries
KR101605929B1 (en) Barrier layer for thin film battery
KR102067764B1 (en) Positive electrode for Lithium battery and lithium metal battery using the same
JP4873925B2 (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
EP1760819A2 (en) Lithium ion secondary battery and solid electrolyte therefor
Vineeth et al. Progress in the development of solid-state electrolytes for reversible room-temperature sodium–sulfur batteries
Tao et al. Thio‐/LISICON and LGPS‐type solid electrolytes for all‐solid‐state lithium‐ion batteries
CN105374980A (en) An interface infiltrated quasi-solid alkali metal cell, electrodes of the cell and a preparing method of the cell
CN107394120A (en) Sulfide solid electrolyte material, positive electrode and battery
KR20160096068A (en) Electrode mixture for sodium ion batteries, production method therefor, and all-solid-state sodium battery
KR20190079171A (en) Hybrid solid electrolyte and secondary battery using the same
Shi et al. Nanohybrid electrolytes for high-energy lithium-ion batteries: recent advances and future challenges
US10998583B1 (en) Composite solid electrolyte without self-discharge, battery unit cell having same, and method of manufacturing composite solid electrolyte
KR102583909B1 (en) Electrolyte for thermal battery, thermal battery including the same and manufacturing method for thermal battery
JP2015053158A (en) Laminated solid battery
KR102177718B1 (en) Solid electrolyte, lithium ion battery comprising the same and manufacturing method thereof
JP2015069842A (en) Method for manufacturing all-solid battery
KR102595758B1 (en) Sintering aid of solid electrolyet for solid-state battery and solid electrolyet comprising the same
KR20180000941A (en) Anode architecture, and Electrochemical cell comprising anode architecture
KR102595779B1 (en) Sintering aid of solid electrolyte for solid-state battery and solid electrolyte comprising the same
KR102595766B1 (en) Solid electrolyet for solid-state battery
KR102603329B1 (en) Solid electrolyte for solid-state battery, which comprises sintering aid
KR102595773B1 (en) Solid electrolyte for solid-state battery

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant