KR102601450B1 - Manufacturing method of all-solid-state lithium-ion battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전고체 리튬이온전지의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 전고체 리튬이온전지 제조방법에 있어서, 압착 고체전해질 층 상에 플라즈마 처리하여 개질 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및 상기 개질 고체전해질 층 상에 열증착 방법으로 음극층을 제조단계;를 포함하는 것이 특징인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing an all-solid lithium ion battery. Specifically, the all-solid-state lithium ion battery manufacturing method includes manufacturing a modified solid electrolyte layer by plasma treatment on a pressed solid electrolyte layer; and manufacturing a negative electrode layer on the modified solid electrolyte layer by a thermal evaporation method.

Description

전고체 리튬이온전지의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF ALL-SOLID-STATE LITHIUM-ION BATTERY}Manufacturing method of all-solid-state lithium-ion battery {MANUFACTURING METHOD OF ALL-SOLID-STATE LITHIUM-ION BATTERY}

본 발명은 전고체 리튬이온전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an all-solid lithium ion battery.

리튬 이온전지의 다양한 용도와 응용 가능성이 제시되고 현실화되면서 고용량, 고출력을 비롯해 안정성에 대한 중요성이 부각되고 있다. 다만, 리튬 이온전지는 가연성 유기용매 전해질을 포함함에 따라 발화 및 폭발사고 등이 빈번하게 발생하고 있다. As the various uses and application possibilities of lithium-ion batteries are presented and realized, the importance of high capacity, high output, and stability is emerging. However, since lithium-ion batteries contain flammable organic solvent electrolytes, ignition and explosion accidents frequently occur.

이를 대체하기 위해 전고체 리튬이온전지가 연구되고 있다. 상기 전고체 리튬이온전지는 종래의 액체 전해질을 고체로 대체하여 전해액의 분해 반응 등에 의한 폭발 반응이 전혀 발생하지 않아 우수한 안정성을 가질 수 있다.To replace this, all-solid lithium ion batteries are being researched. The all-solid-state lithium ion battery replaces the conventional liquid electrolyte with a solid one, so that no explosion reaction due to a decomposition reaction of the electrolyte solution occurs at all, so it can have excellent stability.

다만, 전고체 이차전지는 액체 전해질을 사용한 이차전지보다 이온전도도가 낮은 문제점이 있다. 이에 따라 전고체 이차전지를 상용화하기 위해서는 고체 전해질의 이온 전도성을 향상시켜야 하며, 전극과 전해질의 계면 상태를 최적화하여 전지의 성능 저하를 막아야한다.However, all-solid-state secondary batteries have a problem of lower ionic conductivity than secondary batteries using liquid electrolytes. Accordingly, in order to commercialize an all-solid-state secondary battery, the ionic conductivity of the solid electrolyte must be improved and the interface state between the electrode and the electrolyte must be optimized to prevent degradation of battery performance.

특히, 상기 전고체 리튬이차전지는 전극과 고체 전해질 사이의 계면 불일치로 인해 많은 수의 보이드(Void)가 존재하여 계면에서 큰 저항이 발생하는 문제점이 있어, 이를 해결하고자하는 연구가 지속적으로 진행되고 있다. In particular, the all-solid lithium secondary battery has a problem in which a large number of voids exist due to the interface mismatch between the electrode and the solid electrolyte, resulting in a large resistance at the interface, and research to solve this problem is continuously conducted. there is.

대한민국 특허공개공보 제 10-2019-0079171 호 (2019.07.05.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0079171 (2019.07.05.)

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전고체 리튬이온전지에 포함된 고체전해질 및 음극과의 계면 저항을 액체 전해질 추가 없이 공정만으로 낮출 수 있는 전고체 리튬이온전지 제조방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide an all-solid lithium ion battery that can lower the interface resistance between the solid electrolyte and the negative electrode contained in the all-solid lithium ion battery through a process alone without adding a liquid electrolyte. The purpose is to provide a method for manufacturing an ion battery.

또한, 본 발명의 목적은 전고체 리튬이온전지를 제조함에 있어서, 난연성이 우수하며, 장기 안정성 및 넓은 작동 전위 범위를 가질 수 있는 전고체 리튬이온전지 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing an all-solid lithium ion battery that has excellent flame retardancy, long-term stability, and a wide operating potential range.

본 발명은 전고체 리튬이온전지 제조방법에 있어서, 압착 고체전해질 층 상에 플라즈마 처리하여 개질 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및 상기 개질 고체전해질 층 상에 열증착 방법으로 음극층을 제조단계;를 포함하는 것이 특징인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to an all-solid-state lithium ion battery manufacturing method, comprising the steps of producing a modified solid electrolyte layer by plasma treatment on a pressed solid electrolyte layer; and manufacturing a negative electrode layer on the modified solid electrolyte layer by a thermal evaporation method.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 압착 고체전해질은 10 내지 50 MPa 압력으로 압착되는 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the compressed solid electrolyte may include being compressed at a pressure of 10 to 50 MPa.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 압착 고체전해질은 50 내지 100℃ 온도에서 압착되는 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the pressed solid electrolyte may include being pressed at a temperature of 50 to 100°C.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 플라즈마 처리는 에어 플라즈마로 처리되는 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the plasma treatment may include treatment with air plasma.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 에어 플라즈마 처리는 1.0 X 10-3 내지 1.0 X 10 torr에서 처리되는 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the air plasma treatment may include treatment at 1.0 X 10 -3 to 1.0 X 10 torr.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 에어 플라즈마에 투입되는 에어의 총량은 10 내지 500 cc 일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the total amount of air introduced into the air plasma may be 10 to 500 cc.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 에어 플라즈마 처리는 1 내지 10 분 동안 처리되는 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the air plasma treatment may be performed for 1 to 10 minutes.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 열증착 방법의 압력은 1.0 X 10-7 내지 1.0 X 10-4 torr인 것인 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the pressure of the thermal evaporation method may be 1.0 X 10 -7 to 1.0 X 10 -4 torr.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 열증착 방법의 온도는 150 내지 250 ℃인 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the temperature of the thermal evaporation method may be 150 to 250 °C.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 양극 박막층의 재질은 Ti2O3, TiO, VO2, V2O3, V2O5, VO, Mn2O3, MnO, FeO, Co2O3, CoO, Co3O4, Mo2O5, MoO2, Mo2O3, MoO, W2O5, WO2, W2O3 및 NiO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the material of the anode thin film layer is Ti 2 O 3 , TiO, VO 2 , V 2 O 3 , V 2 O 5 , VO, Mn 2 O 3 , MnO, FeO, Co 2 O 3 , It may include at least one selected from the group consisting of CoO, Co 3 O 4 , Mo 2 O 5 , MoO 2 , Mo 2 O 3 , MoO, W 2 O 5 , WO 2 , W 2 O 3 and NiO.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 고체전해질은 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체 및 리튬염이 포함된 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the solid electrolyte may contain a polyvinylidene fluoro-based copolymer and a lithium salt.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 고체전해질은 가넷(Garnet)형 산화물을 더 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the solid electrolyte may further include garnet type oxide.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 고체전해질에 포함되는 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체 및 가넷형 공중합체의 중량비가 1: 0.5 내지 5인 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the solid electrolyte may include a weight ratio of the polyvinylidene fluoro-based copolymer and the garnet-type copolymer of 1:0.5 to 5.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 음극층은 리튬 금속인 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the cathode layer may include lithium metal.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 음극층 상에 구리 금속을 더 증착시키는 것을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it may include further depositing copper metal on the cathode layer.

본 발명은 상기 전고체 리튬이온전지의 제조방법으로 제조된 전고체 리튬이온전지를 제공할 수 있다.The present invention can provide an all-solid lithium ion battery manufactured by the above all-solid lithium ion battery manufacturing method.

본 발명은 전고체 리튬이온전지를 제조함에 있어서, 고체전해질에 플라즈마 처리 및 음극재 열증착을 통하여, 추가적인 액체 전해질을 포함하지 않아도 음극과 고체전해질 간의 계면 밀착도를 더욱 높일 수 있다.In manufacturing an all-solid-state lithium ion battery, the present invention can further increase the interfacial adhesion between the negative electrode and the solid electrolyte without including additional liquid electrolyte through plasma treatment and thermal deposition of the negative electrode material on the solid electrolyte.

또한, 상기 전고체 리튬이온전지 상기 고체전해질에 액체 전해질을 더 추가하지 않아 안정성이 우수하며, 특히, 난연성이 매우 높아지는 장점이 있다.In addition, the all-solid-state lithium ion battery has excellent stability because no additional liquid electrolyte is added to the solid electrolyte, and in particular, flame retardancy is greatly improved.

또한, 상기 전고체 리튬이온전지는 음극과 고체전해질간의 계면이 우수하여 저항 값이 낮으며, 충방전을 반복하여도 충방전 용량이 일정하게 유지되는 장점이 있다.In addition, the all-solid-state lithium ion battery has an excellent interface between the negative electrode and the solid electrolyte, has a low resistance value, and has the advantage of maintaining a constant charge and discharge capacity even after repeated charge and discharge.

도 1은 본 발명의 전고체 리튬이온전지 제조 공정의 개략도이다.
도 2는 실시예 1 내지 4의 고체전해질의 이온전도도를 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 임피던스 데이터를 측정한 그래프이다.
도 4는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 사이클 특성을 측정한 그래프이다.
도 5는 고체전해질을 난연성 테스트 한 사진이다.
1 is a schematic diagram of the all-solid-state lithium ion battery manufacturing process of the present invention.
Figure 2 is a graph measuring the ionic conductivity of the solid electrolytes of Examples 1 to 4.
Figure 3 is a graph measuring impedance data of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
Figure 4 is a graph measuring the cycle characteristics of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
Figure 5 is a photograph of a flame retardancy test of a solid electrolyte.

이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples or examples including the attached drawings. However, the following specific examples or examples are only a reference for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Additionally, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The terminology used in the description herein is merely to effectively describe specific embodiments and is not intended to limit the invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Additionally, as used in the specification and the appended claims, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

전고체 리튬이온전지에 포함되는 고체전해질의 경우, 액체 전해질을 사용할 경우보다 안정성이 뛰어난 장점이 있지만 양극 또는 음극과 고체전해질 간의 계면 안정성이 매우 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라 종래에는 고체전해질에 액체 전해질을 소량 첨가하여 상기 계면 안정성을 높이려는 시도는 하였으나, 상기 액체 전해질이 더 포함됨에 따라 안정성이 떨어지고 화재의 위험성이 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.The solid electrolyte included in an all-solid-state lithium ion battery has the advantage of greater stability than when using a liquid electrolyte, but there is a problem in that the stability of the interface between the anode or cathode and the solid electrolyte is very poor. Accordingly, in the past, attempts were made to increase the interfacial stability by adding a small amount of liquid electrolyte to the solid electrolyte, but as more liquid electrolyte is included, problems such as lower stability and increased risk of fire may occur.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 전고체 리튬이온전지 제조방법에 있어서, 압착 고체전해질 층 상에 플라즈마 처리하여 개질 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및 상기 개질 고체전해질 층 상에 열증착 방법으로 음극층을 제조단계;를 포함하는 것이 특징인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법을 제공한다.Accordingly, in order to solve the above problem, the present invention provides a method for manufacturing an all-solid lithium ion battery, comprising the steps of producing a modified solid electrolyte layer by plasma treatment on a pressed solid electrolyte layer; and manufacturing a negative electrode layer on the modified solid electrolyte layer by a thermal evaporation method.

본 발명은 고체전해질에 추가적인 첨가물, 즉 액체 전해질 등을 주입하지 않고, 상기 공정만으로도 음극 또는 양극의 계면과 고체전해질의 계면간의 보이드(Void)가 줄어들어 계면안정성이 매우 우수해지는 장점이 있다. 또한, 액체 전해질이 더 추가되지 않으므로, 난연성이 매우 뛰어날 뿐 아니라 안정성까지 대폭 증가하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of excellent interfacial stability by reducing voids between the interface of the cathode or anode and the interface of the solid electrolyte through this process alone, without injecting additional additives, such as liquid electrolyte, into the solid electrolyte. In addition, since no additional liquid electrolyte is added, not only is flame retardancy excellent, but stability is also greatly increased.

본 발명의 일 양태에 따라, 전고체 리튬이온전지를 제공함에 있어서, 기판 상에 스퍼터링 방법으로 양극 박막층을 제조하는 단계; 상기 박막 층 상에 고체전해질 층을 제조하고 압착하는 단계; 압착 고체전해질 층 상에 플라즈마 처리하여 개질 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및 상기 개질 고체전해질 층 상에 열증착 방법으로 음극층을 제조단계;를 포함하는 것이 특징인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, providing an all-solid lithium ion battery includes the steps of manufacturing an anode thin film layer on a substrate by a sputtering method; manufacturing and pressing a solid electrolyte layer on the thin film layer; Producing a modified solid electrolyte layer by plasma treating the compressed solid electrolyte layer; and manufacturing a negative electrode layer on the modified solid electrolyte layer by a thermal evaporation method. A method for manufacturing an all-solid-state lithium ion battery can be provided.

상기 기판은 제한되지는 않으나, 스테인리스-스틸 기판(SS기판)을 사용할 수 있다. 상기 SS 기판의 경우, 기계적 강도 및 유연성이 유리재질기판보다 우수한 장점이 있다.The substrate is not limited, but a stainless steel substrate (SS substrate) can be used. The SS substrate has the advantage of being superior to a glass substrate in terms of mechanical strength and flexibility.

상기 기판 상에 양극 박막층의 재질은 금속산화물일 수 있으며, 구체적으로는 Ti2O3, TiO, VO2, V2O3, V2O5, VO, Mn2O3, MnO, FeO, Co2O3, CoO, Co3O4, Mo2O5, MoO2, Mo2O3, MoO, W2O5, WO2, W2O3 및 NiO 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 Ti2O3, TiO, VO2, V2O3, V2O5, VO, Mn2O3, MnO 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 가장 바람직하게는 V2O5일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The material of the anode thin film layer on the substrate may be metal oxide, specifically Ti 2 O 3 , TiO, VO 2 , V 2 O 3 , V 2 O 5 , VO, Mn 2 O 3 , MnO, FeO, Co 2 O 3 , CoO, Co 3 O 4 , Mo 2 O 5 , MoO 2 , Mo 2 O 3 , MoO, W 2 O 5 , WO 2 , W 2 O 3 and NiO. , preferably any one or two or more selected from Ti 2 O 3 , TiO, VO 2 , V 2 O 3 , V 2 O 5 , VO, Mn 2 O 3 and MnO, and most preferably V 2 O It may be 5 , but is not limited thereto.

상기 기판 상에 양극 박막층을 스퍼터링 방식으로 제조할 수 있으며, 바람직 하게는 RF-스퍼터링 방식으로 양극박막층을 제조할 수 있다. 상기 RF-스퍼터링 방식은 부도체의 타겟도 효과적으로 증착이 가능한 장점이 있다.The anode thin film layer can be manufactured on the substrate by sputtering, and preferably, the anode thin film layer can be manufactured by RF-sputtering. The RF-sputtering method has the advantage of being able to effectively deposit nonconductor targets.

상기 금속산화물 타겟을 스퍼터링하여 기판 상에 증착시킬 수 있다. 상기 증착 조건에서 방출전력은 30 내지 100 W일 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 90W일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 50 내지 85 W일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 증착 조건에서 진공은 1 내지 20 mTorr일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 10 mTorr일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3 내지 7 Torr일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The metal oxide target can be deposited on the substrate by sputtering. Under the above deposition conditions, the emission power may be 30 to 100 W, preferably 40 to 90 W, and more preferably 50 to 85 W, but is not limited thereto. Additionally, in the above deposition conditions, the vacuum may be 1 to 20 mTorr, preferably 2 to 10 mTorr, and more preferably 3 to 7 Torr, but is not limited thereto.

상기 전력 및 진공 조건에서 스퍼터링 시에 양극 박막층이 기판 상에 깨끗하고 균질하게 증착될 수 있다.During sputtering under the above power and vacuum conditions, the anode thin film layer can be deposited cleanly and homogeneously on the substrate.

상기 양극 박막층 상에 고체전해질을 도포할 수 있으며, 상기 고체전해질은 고분자 첨가제와 리튬염을 포함하는 것일 수 있다.A solid electrolyte may be applied on the positive electrode thin film layer, and the solid electrolyte may include a polymer additive and a lithium salt.

상기 고분자 첨가제는 일반적으로 고체전해질에 포함되는 고분자일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌옥사이드(poly(ethylene oxide), PEO )계 공중합체 및 폴리비닐리덴플루오로(Poly(vinylidene fluoride, pvdf))계 공중합체일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오로-헥사플루오로프로필렌(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, pvdf-HFP)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The polymer additive may be a polymer generally included in a solid electrolyte, and is preferably a polyethylene oxide (poly(ethylene oxide), PEO)-based copolymer and a poly(vinylidene fluoride, pvdf)-based copolymer. It may be a composite, more preferably poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, pvdf-HFP), but is not limited thereto.

또한, 상기 리튬염은 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI), 및 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI) 및 리튬 비스(펜타플루오로에틸설포닐)이미드(LiBETI)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the lithium salt includes lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), and lithium bis(pentafluoroethylsulfonyl)imide ( LiBETI) may be any one or two or more selected from the group, but is not limited thereto.

상기 고체전해질에 고분자 첨가제와 상기 리튬염이 포함됨에 따라 이온전도도가 더욱 우수할 수 있다.As the polymer additive and the lithium salt are included in the solid electrolyte, ionic conductivity may be further improved.

상기 고체전해질에 포함되는 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체와 리튬염의 중량비는 1: 0.1 내지 2일 수 있으며, 바람직하게는 1: 0.3 내지 1.5 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 0.5 내지 1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The weight ratio of the polyvinylidene fluoro-based copolymer and lithium salt contained in the solid electrolyte may be 1:0.1 to 2, preferably 1:0.3 to 1.5, and more preferably 1:0.5 to 1 day. However, it is not limited to this.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 고체전해질은 가넷(Garnet)형 산화물을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 가넷형 산화물이 상기 고체전해질에 포함됨에 따라, 고체전해질의 전위창이 비교적 넓어지고 수분 반응성이 낮을 뿐만 아니라, 금속 리튬과의 반응성이 적은 장점이 있다.According to one aspect of the present invention, the solid electrolyte may further include garnet type oxide. As the garnet-type oxide is included in the solid electrolyte, the potential window of the solid electrolyte is relatively wide and has the advantage of low water reactivity and low reactivity with metallic lithium.

상기 가넷형 산화물은 Li7La3Ta2O12 (LLTaO)와 Li7La3Zr2O12(LLZO)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 가넷형 산화물은 리튬금속에 대한 안정된 성질이 있으며 공기 및 수분에 대한 탁월한 성능 및 화학적 호환성을 가지는 장점이 있다.The garnet-type oxide may include Li 7 La 3 Ta 2 O 12 (LLTaO) and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO), but is not limited thereto. The garnet-type oxide has the advantage of being stable to lithium metal, excellent performance against air and moisture, and chemical compatibility.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고체전해질에 포함되는 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체 및 가넷형 산화물의 중량비는 1: 0.1 내지 5일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 0.5 내지 2 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1: 0.8 내지 1.2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the weight ratio of the polyvinylidene fluoro-based copolymer and the garnet-type oxide contained in the solid electrolyte may be 1:0.1 to 5, preferably 1:0.5 to 2, More preferably, it may be 1:0.8 to 1.2, but is not limited thereto.

상기 중량비를 만족하는 고체전해질은 이온전도도가 매우 우수하며, 특히, 상기 중량비가 1: 0.8 내지 1.2 일 경우에는 이유는 정확히 알 수는 없으나, 이온전도도 값이 매우 우수한 것으로 확인되었다.The solid electrolyte that satisfies the above weight ratio has very excellent ionic conductivity. In particular, when the weight ratio is 1:0.8 to 1.2, the ionic conductivity value is confirmed to be very excellent, although the exact reason is not known.

상기 고체전해질은 유기용매에 용해되어 고체전해질 용액으로 제조할 수 있다.The solid electrolyte can be dissolved in an organic solvent to prepare a solid electrolyte solution.

상기 유기용매는 메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone: NMP), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide:DMF), 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide: DMA), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran: THF), 디메틸 설프옥사이드(dimethyl sulfoxide: DMSO) 및 아세톤(acetone) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합용액일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The organic solvent is methylpyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP), dimethylformamide (DMF), dimethyl acetamide (DMA), tetrahydrofuran (THF), and dimethyl sulfide. It may be one or a mixed solution of two or more selected from dimethyl sulfoxide (DMSO) and acetone, but is not limited thereto.

상기 양극 박막층 상에 상기 고체전해질 용액을 도포하고 이를 건조하여 고체전해질 층을 제조할 수 있다. 상기 건조 조건은 50 내지 100 ℃에서 건조될 수 있으나, 상기 온도범위는 고체전해질 층에 기포가 발생되지 않는 조건이라면 크게 제한되는 것은 아니다.A solid electrolyte layer can be manufactured by applying the solid electrolyte solution on the anode thin film layer and drying it. The drying conditions may be from 50 to 100° C., but the temperature range is not greatly limited as long as bubbles are not generated in the solid electrolyte layer.

상기 고체전해질 층은 핫프레서 등으로 압착되어, 압착 고체전해질을 층으로 제조될 수 있다. 상기 고체전해질 층을 압착함으로 인해 이온전도도가 더욱 상승할 수 있다. The solid electrolyte layer may be compressed using a hot press or the like to produce a pressed solid electrolyte layer. Ion conductivity can be further increased by compressing the solid electrolyte layer.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 압착 고체전해질은 10 내지 50 MPa 압력으로 압착될 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 40 MPa 압력으로 압착될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 MPa 압력으로 압착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the compressed solid electrolyte may be compressed at a pressure of 10 to 50 MPa, preferably at a pressure of 15 to 40 MPa, and more preferably at a pressure of 20 to 30 MPa. However, it is not limited to this.

또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 압착 고체전해질은 50 내지 120 ℃ 온도에서 압착될 수 있으며, 바람직하게는 60 내지 100 ℃ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 70 내지 90 ℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것이 아니다.Additionally, according to one aspect of the present invention, the pressed solid electrolyte may be pressed at a temperature of 50 to 120°C, preferably 60 to 100°C, and more preferably 70 to 90°C. It is not limited.

상기 압착조건에서 고체전해질 층을 압착함에 따라, 고체전해질 층이 망가지지 않으면서 이온전도도는 매우 우수한 장점이 있다. As the solid electrolyte layer is compressed under the above compression conditions, the solid electrolyte layer is not damaged and the ionic conductivity is excellent.

상기 고체전해질의 두께는 10 내지 100 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 60 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The thickness of the solid electrolyte may be 10 to 100 ㎛, preferably 15 to 60 ㎛, more preferably 20 to 40 ㎛, but is not limited thereto.

상기 압착된 고체전해질 상에 플라즈마로 표면처리할 수 있다. 종래의 고체전해질은 음극과의 계면이 좋지 않아 계면 저항값이 높은 단점이 있다. 이에 본 발명은 상기 전고체 리튬이온전지를 제조시 압착된 고체전해질 층 상 표면에 플라즈마 처리를 함으로써, 원인은 알 수 없으나 상기 고체전해질 층과 음극과의 계면과의 상호작용을 통해 계면 저항값이 매우 낮아지는 효과를 가질 수 있다.The compressed solid electrolyte can be surface treated with plasma. Conventional solid electrolytes have the disadvantage of having a high interfacial resistance value due to a poor interface with the cathode. Accordingly, the present invention performs plasma treatment on the surface of the solid electrolyte layer pressed when manufacturing the all-solid-state lithium ion battery, so that the interfacial resistance value is increased through interaction between the interface between the solid electrolyte layer and the cathode, although the cause is unknown. It can have a very lowering effect.

이에 따라, 추가적인 액체 전해질을 투입하지 않아도 낮은 계면 저항을 유지할 수 있어, 안정성 및 난연성이 매우 우수한 장점이 있다.Accordingly, low interfacial resistance can be maintained without adding additional liquid electrolyte, which has the advantage of excellent stability and flame retardancy.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 플라즈마 처리는 아르곤, 질소, 산소 및 에어(Air)로 처리할 수 있으나, 바람직하게는 에어로 플라즈마처리 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the plasma treatment can be performed with argon, nitrogen, oxygen, and air, but preferably, the plasma treatment can be performed with air.

또한 본 발명의 일 양태에 따른, 상기 에어 플라즈마 처리는 1.0 X 10-3 내지 1.0 X 10 torr에서 처리될 수 있으며, 바람직하게는 1.0 X 10-3 내지 1.0 Torr에서 처리될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 X 10-2 내지 1 X 10-1 Torr에서 처리될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Additionally, according to one aspect of the present invention, the air plasma treatment may be performed at 1.0 Can be processed at 1 X 10 -2 to 1 X 10 -1 Torr, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른, 상기 에어 플라즈마에 투입되는 에어의 총량은 10 내지 500 cc인 것일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 400 cc일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 내지 300 cc일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, according to one aspect of the present invention, the total amount of air introduced into the air plasma may be 10 to 500 cc, preferably 50 to 400 cc, and more preferably 100 to 300 cc. However, it is not limited to this.

상기 플라즈마 처리시 상기 에어 총량을 만족함에 따라, 고체전해질 층 표면이 더욱 개질되어 음극과 접합 시, 더 낮은 계면 저항을 가질 수 있다.As the total amount of air is satisfied during the plasma treatment, the surface of the solid electrolyte layer is further modified and can have lower interfacial resistance when bonded to the cathode.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른, 상기 에어 플라즈마 처리는 1 내지 10 분 동안 처리될 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 7 분 동안 처리될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4 내지 6분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, according to one aspect of the present invention, the air plasma treatment may be performed for 1 to 10 minutes, preferably for 3 to 7 minutes, and more preferably for 4 to 6 minutes. It is not limited.

에어 플라즈마 처리를 상기 시간동안 처리함에 따라, 양극과 고체전해질이 박리되는 것을 억제하면서 고체전해질 층이 변질되지 않고, 충분히 개질되는 장점이 있어, 차후 음극과의 접촉시 더욱 낮은 계면 저항을 나타낼 수 있다.By performing air plasma treatment for the above-mentioned time, there is an advantage in that the solid electrolyte layer is not deteriorated and is sufficiently reformed while suppressing separation of the anode and the solid electrolyte, resulting in lower interfacial resistance when contacted with the cathode in the future. .

상기 플라즈마 처리 된 고체고분자 층 상에 음극을 도포할 수 있다. 상기 음극은 리튬 금속으로 도포 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.A cathode can be applied on the plasma-treated solid polymer layer. The cathode may be coated with lithium metal, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 플라즈마 처리 된 고체고분자 층 상에 음극을 열증착방법(Thermal Evaporation)으로 도포할 수 있다. 상기 플라즈마 처리된 고체고분자 층 상에 음극을 열 증착방법으로 도포함에 따라, 고체전해질 상의 계면과 도포된 음극의 계면과의 계면 저항 값이 더욱 낮아 질 수 있다.According to one aspect of the present invention, the cathode can be applied on the plasma-treated solid polymer layer by thermal evaporation. As the cathode is applied on the plasma-treated solid polymer layer using a thermal deposition method, the interface resistance value between the interface of the solid electrolyte and the interface of the applied cathode can be further lowered.

본 발명의 일 양태에 따른, 상기 열증착 방법의 압력은 1.0 X 10-7 내지 1.0 X 10-4 torr인 것일 수 있으며, 바람직하게는 1.0 X 10-6 내지 1.0 X 10-5 torr 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the pressure of the thermal evaporation method may be 1.0 , but is not limited to this.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른, 상기 열증착 방법의 온도는 150 내지 250 ℃인 것일 수 있으며, 바람직하게는 170 내지 230 ℃일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 190 내지 220 ℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, according to one aspect of the present invention, the temperature of the thermal evaporation method may be 150 to 250 ℃, preferably 170 to 230 ℃, and more preferably 190 to 220 ℃. It is not limited.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 음극층 상에 구리 금속을 더 증착시킬 수 있다. 상기 리튬 금속 음극 상에 구리 금속을 열증착 방법으로 더 도포함으로써, 상기 리튬 금속 음극을 산화환원 및 외부의 수분 등으로부터 보호해줄 수 있다. According to one aspect of the present invention, copper metal may be further deposited on the cathode layer. By further applying copper metal on the lithium metal anode using a thermal evaporation method, the lithium metal anode can be protected from redox and external moisture.

또한, 본 발명은 상기 전고체 리튬이온전지의 제조방법으로 전고체 리튬이온전지를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce an all-solid lithium ion battery using the above all-solid lithium ion battery manufacturing method.

상기 방법으로 제조된 전고체 리튬이온전지는 종래의 전고체 리튬이온전지보다 이온전도도가 우수하며, 특히 음극과 전고체전해질과의 계면 저항이 낮은 장점이 있다.The all-solid lithium ion battery manufactured by the above method has superior ionic conductivity than conventional all-solid lithium ion batteries, and in particular has the advantage of low interfacial resistance between the cathode and the all-solid electrolyte.

또한, 계면 저항을 낮추기 위해 추가적인 액체 전해질을 투입할 필요가 없어 난연성 또한 우수한 장점이 있다. In addition, there is no need to add additional liquid electrolyte to lower the interfacial resistance, so it has the advantage of excellent flame retardancy.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail below based on examples and comparative examples. However, the following Examples and Comparative Examples are only one example to explain the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples.

[측정 방법][measurement method]

[이온전도도 측정][Measurement of ionic conductivity]

이온전도도 특성 평가는 임피던스 측정기(ZIVE SP1, Wonatech, 대한민국)을 이용하여 20 내지 80℃에서 측정하였다. 제조한 코인 셀을 온도별로 저항을 측정하여 두께를 저항과 면적으로 나눠 전도도 값을 계산하였다.Evaluation of ionic conductivity characteristics was measured at 20 to 80°C using an impedance meter (ZIVE SP1, Wonatech, Korea). The resistance of the manufactured coin cell was measured at each temperature, and the conductivity value was calculated by dividing the thickness into resistance and area.

[사이클 측정][Cycle measurement]

충방전 특성 평가는 전지 충방전 테스터(WBCS3000, Wonatech)을 이용하여 50 oC에서 측정하였다. 코인 셀을 2.15 V까지 방전시킨 뒤 3.8 V까지 충전시키는 반복적인 과정을 통해 사이클 데이터를 얻었다. Evaluation of charge/discharge characteristics was measured at 50 o C using a battery charge/discharge tester (WBCS3000, Wonatech). Cycle data was obtained through a repeated process of discharging the coin cell to 2.15 V and then charging it to 3.8 V.

[제조예 1][Production Example 1]

PVDF-HFP(Mw = 450,000, Sigma-Aldrich) 및 bis(trifluoromethane) sulfonimide lithium salt (LiTFSI, Sigma-Aldrich)를 2 : 1 중량비로 N-Methyl-2-pyrrolidone(NMP, Sigma-Aldrich)에 용해시키고 초음파(sonication) 처리하여 균일한 용액을 제조하였다.PVDF-HFP (Mw = 450,000, Sigma-Aldrich) and bis(trifluoromethane) sulfonimide lithium salt (LiTFSI, Sigma-Aldrich) were dissolved in N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP, Sigma-Aldrich) at a weight ratio of 2:1. A uniform solution was prepared by sonication.

이후, 상기 균일한 용매에 LLZO(particle size ≤ 500 nm, MSE Supplies)를 PVDF-HFP 대비 LLZO 1 : 1 중량비로 투입하여 고체전해질 용액을 제조하였다.Afterwards, LLZO (particle size ≤ 500 nm, MSE Supplies) was added to the uniform solvent at a weight ratio of LLZO to PVDF-HFP of 1:1 to prepare a solid electrolyte solution.

[제조예 2][Production Example 2]

제조예 1에서 투입되는 LLZO의 중량비가 PVDF-HFP 대비 LLZO 1 : 1 중량비 대신에 1 : 0.5 중량비로 투입된 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Preparation Example 1 was carried out in the same manner except that the weight ratio of LLZO added to PVDF-HFP was 1:0.5 instead of 1:1 weight ratio of LLZO to PVDF-HFP.

[제조예 3][Production Example 3]

제조예 1에서 투입되는 LLZO의 중량비가 PVDF-HFP 대비 LLZO 1 : 1 중량비 대신에 1 : 1.5 중량비로 투입된 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Preparation Example 1 was carried out in the same manner, except that the weight ratio of LLZO to PVDF-HFP was added at a weight ratio of 1:1.5 instead of a weight ratio of 1:1.

[제조예 4][Production Example 4]

제조예 1에서 투입되는 LLZO의 중량비가 PVDF-HFP 대비 LLZO 1 : 1 중량비 대신에 1 : 2 중량비로 투입된 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Preparation Example 1 was performed in the same manner, except that the weight ratio of LLZO to PVDF-HFP was added at a weight ratio of 1:2 instead of a 1:1 weight ratio of LLZO to PVDF-HFP.

[실시예 1][Example 1]

음극층은 V2O5 타겟 (3 inch, 99.99%)를 RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 기판위에 제조되었다. 상기 스퍼터링은 RF 전력 80W (1.75W cm-2)으로 5mTorr 압력으로 시행되었으며, 상기 타겟과 기판사이의 작동거리는 54 mm으로 고정하였다.The cathode layer was manufactured on the substrate using a V 2 O 5 target (3 inch, 99.99%) using the RF magnetron sputtering method. The sputtering was performed at a pressure of 5 mTorr with RF power of 80 W (1.75 W cm -2 ), and the operating distance between the target and the substrate was fixed at 54 mm.

상기 기판은 SS(stainless steel) 기판(직경 16mm)을 사용하였으며, 상기 기판은 일반적으로 Ti와 Pt가 증착된 것으로 사용하였다.The substrate was a stainless steel (SS) substrate (diameter 16 mm), and the substrate generally had Ti and Pt deposited on it.

상기 음극층에 제조예 1에서 제조된 고체전해질을 도포하고 이후 80℃에서 24시간동안 건조하여 고체전해질 층을 제조하였다.The solid electrolyte prepared in Preparation Example 1 was applied to the cathode layer and then dried at 80° C. for 24 hours to prepare a solid electrolyte layer.

상기 고체전해질층이 형성된 기판을 핫플레서(hot pressure)를 이용하여 80℃에서 25 MPa의 압력으로 압착(pressing)하였다.The substrate on which the solid electrolyte layer was formed was pressed at a pressure of 25 MPa at 80°C using a hot presser.

상기 압착된 고체전해질 층상에 양극과의 접촉 및 계면 안정성을 향상시키기 위하여, 공기플라즈마 처리를 5 X 10-2 Torr에서 5분 동안 200 cc 공기를 주입한 상태에서 처리하여 상기 고체전해질의 표면을 개질하였다.In order to improve contact with the anode and interfacial stability on the compressed solid electrolyte layer, air plasma treatment was performed with 200 cc air injected for 5 minutes at 5 did.

상기 개질된 고체전해질 층상에 양극을 열증착방법으로 증착시켜 전고체 리튬이온전지를 제조하였다.An all-solid-state lithium ion battery was manufactured by depositing a positive electrode on the modified solid electrolyte layer using a thermal evaporation method.

상기 열증착 방법은 Li 금속 양극 (두께 = 10 μm)과 Cu 집전체 (두께 = 1 μm)를 동일한 챔버에서 순차적으로 증착시켰으며, 상기 증착공정동안 압력은 2.0 × 10-6 Torr로 유지하였다.In the thermal evaporation method, a Li metal anode (thickness = 10 μm) and a Cu current collector (thickness = 1 μm) were sequentially deposited in the same chamber, and the pressure was maintained at 2.0 × 10 -6 Torr during the deposition process.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1에서 제조예 1 고체전해질 대신에 제조예 2 고체전해질을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 was performed in the same manner except that the solid electrolyte of Preparation Example 2 was used instead of the solid electrolyte of Preparation Example 1.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1에서 제조예 1 고체전해질 대신에 제조예 3 고체전해질을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 was performed in the same manner except that the solid electrolyte of Preparation Example 3 was used instead of the solid electrolyte of Preparation Example 1.

[실시예 4][Example 4]

실시예 1에서 제조예 1 고체전해질 대신에 제조예 4 고체전해질을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 was performed in the same manner except that the solid electrolyte of Preparation Example 4 was used instead of the solid electrolyte of Preparation Example 1.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1에서 고체전해질 상에 리튬 금속을 열증착하여 양극을 제조하는 방식 대신에 리튬 포일(Lithium foil)을 도포하여 양극을 제조한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 was performed in the same manner as in Example 1, except that instead of manufacturing the positive electrode by thermally depositing lithium metal on the solid electrolyte, the positive electrode was manufactured by applying lithium foil.

[비교예 2][Comparative Example 2]

실시예 1에서 리튬 금속을 열 증착하기 전에 고체전해질 상에 플라즈마를 처리하지 않고 열 증착한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 was performed in the same manner as in Example 1, except that lithium metal was thermally deposited on the solid electrolyte without plasma treatment.

하기 도 2는 이온전도도를 측정한 그래프로, PVDF-HFP : LLZO의 함량이 1:1인 실시예 1이 이온전도도가 가장 높았으며, 오히려 LLZO의 함량이 높은 실시예 3 및 4의 경우에는 오히려 실시예 1 보다 이온전도도가 낮은 것을 확인 할 수 있었다.Figure 2 below is a graph measuring ionic conductivity. Example 1, where the PVDF-HFP:LLZO content was 1:1, had the highest ionic conductivity, and Examples 3 and 4, which had a high LLZO content, had the highest ionic conductivity. It was confirmed that the ionic conductivity was lower than that of Example 1.

또한, 하기 도 3에 기재된 바와 같이, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 저항을 측정하였을 때, 실시예 1이 비교예들보다 저항 값이 낮은 것을 알 수 있다. 상기 비교예 1의 경우에는 고체전해질과 리튬 포일 간의 보이드(Void) 발생으로 인하여, 계면 저항 값이 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예1 과 비교예 2를 비교해 보면 정확한 이유는 알 수 없으나, 상기 고체전해질 표면에 플라즈마 처리를 하고 이후 리튬 금속을 열증착시킨 전고체 리튬이온전지가 더욱 낮은 저항을 갖는 것을 확인 할 수 있었다.In addition, as shown in FIG. 3 below, when the resistance of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured, it can be seen that Example 1 had a lower resistance value than the Comparative Examples. In the case of Comparative Example 1, it can be seen that the interfacial resistance value increased due to the generation of voids between the solid electrolyte and the lithium foil. In addition, when comparing Example 1 and Comparative Example 2, although the exact reason is unknown, it can be confirmed that the all-solid lithium ion battery in which the surface of the solid electrolyte was plasma treated and lithium metal was subsequently thermally deposited had a lower resistance. there was.

또한, 하기 도 4에서는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 사이클 횟수에 따른 충방전 용량을 나타낸 그래프이다. 비교예 1의 경우에는 충방전 용량이 처음부터 매우 낮게 나왔으며, 비교예 2의 경우에는 사이클 횟수가 증가할 때마다 충반전 용량이 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 실시예 1의 경우에는 사이클 횟수가 증가하더라도 충방전 효과가 유지되는 장점을 확인 할 수 있었다.Additionally, Figure 4 below is a graph showing the charge/discharge capacity according to the number of cycles for Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. In the case of Comparative Example 1, the charge/discharge capacity was very low from the beginning, and in the case of Comparative Example 2, it can be seen that the charge/discharge capacity decreases as the number of cycles increases. On the other hand, in the case of Example 1, it was confirmed that the charging and discharging effect was maintained even if the number of cycles increased.

마지막으로, 하기 도 5에서 a)는 종래의 고체전해질(Celgard 2400 separator)에 액체 전해질(LE (1.0 M LiPF6))을 투입한 후 가연성 테스트를 한 것이며, b)는 실시예 1에서 제조된 고체전해질의 난연성을 테스트한 이미지이다.Lastly, in Figure 5 below, a) is a flammability test performed after adding a liquid electrolyte (LE (1.0 M LiPF 6 )) to a conventional solid electrolyte (Celgard 2400 separator), and b) is a flammability test performed after adding the liquid electrolyte (LE (1.0 M LiPF 6)) prepared in Example 1. This is an image testing the flame retardancy of a solid electrolyte.

상기 실시예1의 고체전해질은 불을 붙여도 타지 않는 것을 확인할 수 있다. It can be confirmed that the solid electrolyte of Example 1 does not burn even when ignited.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details, limited embodiments, and drawings, but these are provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Anyone skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all modifications that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (16)

전고체 리튬이온전지 제조방법에 있어서,
기판 상에 스퍼터링 방법으로 양극 박막층을 제조하는 단계; 상기 양극 박막 층 상에 고체전해질 층을 제조하고 압착하여 압착 고체전해질 층을 제조하는 단계;
상기 압착 고체전해질 층 상에 플라즈마 처리하여 개질 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및
상기 개질 고체전해질 층 상에 열증착 방법으로 음극층을 제조단계;를 포함하며,
상기 개질 고체전해질은 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체, 가넷(Garnet)형 산화물 및 리튬염 중량비가 1: 0.5 내지 5 : 0.1 내지 2 로 포함된 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
In the all-solid-state lithium ion battery manufacturing method,
Manufacturing an anode thin film layer on a substrate by sputtering; Manufacturing a solid electrolyte layer on the anode thin film layer and pressing it to produce a pressed solid electrolyte layer;
Producing a modified solid electrolyte layer by plasma treating the compressed solid electrolyte layer; and
It includes manufacturing a cathode layer on the modified solid electrolyte layer by thermal evaporation,
The modified solid electrolyte is a method of manufacturing an all-solid-state lithium ion battery, wherein the modified solid electrolyte contains polyvinylidene fluoro-based copolymer, garnet type oxide, and lithium salt at a weight ratio of 1:0.5 to 5:0.1 to 2.
제 1항에 있어서,
상기 압착 고체전해질은 10 내지 50 MPa 압력으로 압착된, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the compressed solid electrolyte is compressed at a pressure of 10 to 50 MPa.
제 2항에 있어서,
상기 압착 고체전해질은 50 내지 100℃ 온도에서 압착되는 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 2,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the compressed solid electrolyte is compressed at a temperature of 50 to 100 ° C.
제 1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리는 에어 플라즈마로 처리되는 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the plasma treatment is performed with air plasma.
제 4항에 있어서,
상기 에어 플라즈마 처리는 1.0 X 10-3 내지 1.0 X 10 torr에서 처리되는 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 4,
The air plasma treatment is a method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the air plasma treatment is performed at 1.0
제 5항에 있어서,
상기 에어 플라즈마에 투입되는 에어의 총량은 10 내지 500 cc인 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 5,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the total amount of air introduced into the air plasma is 10 to 500 cc.
제 6항에 있어서,
상기 에어 플라즈마 처리는 1 내지 10 분 동안 처리되는 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 6,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the air plasma treatment is performed for 1 to 10 minutes.
제 1항에 있어서,
상기 열증착 방법의 압력은 1.0 X 10-7 내지 1.0 X 10-4 torr인 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
A method of manufacturing an all - solid lithium ion battery, wherein the pressure of the thermal evaporation method is 1.0
제 8항에 있어서,
상기 열증착 방법의 온도는 150 내지 250 ℃인 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법
According to clause 8,
A method for manufacturing an all-solid-state lithium ion battery, wherein the temperature of the thermal evaporation method is 150 to 250 ° C.
제 1항에 있어서,
상기 양극 박막층의 재질은 Ti2O3, TiO, VO2, V2O3, V2O5, VO, Mn2O3, MnO, FeO, Co2O3, CoO, Co3O4, Mo2O5, MoO2, Mo2O3, MoO, W2O5, WO2, W2O3 및 NiO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
The material of the anode thin film layer is Ti 2 O 3 , TiO, VO 2 , V 2 O 3 , V 2 O 5 , VO, Mn 2 O 3 , MnO, FeO, Co 2 O 3 , CoO, Co 3 O 4 , Mo 2 O 5 , MoO 2 , Mo 2 O 3 , MoO, W 2 O 5 , WO 2 , W 2 O 3 and at least one selected from the group consisting of NiO, a method of manufacturing an all-solid-state lithium ion battery.
제 1항에 있어서,
상기 고체전해질은 폴리비닐리덴플루오로계 공중합체 및 리튬염이 포함된 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the solid electrolyte contains a polyvinylidene fluoro-based copolymer and a lithium salt.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 음극층은 리튬 금속인 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 1,
A method of manufacturing an all-solid lithium ion battery, wherein the negative electrode layer is lithium metal.
제 14항에 있어서,
상기 음극층 상에 구리 금속을 더 증착시키는 것인, 전고체 리튬이온전지의 제조방법.
According to clause 14,
A method of manufacturing an all-solid-state lithium ion battery, comprising further depositing copper metal on the cathode layer.
제 1항 내지 제11항 및 제 14항 내지 제 15항에서 선택되는 어느 한 항의 전고체 리튬이온전지의 제조방법으로 제조된 전고체 리튬이온전지
An all-solid lithium ion battery manufactured by the all-solid lithium ion battery manufacturing method of any one of claims 1 to 11 and 14 to 15.
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