KR20120039447A - Solid electrolyte, rechargeable lithium battery comprising the same, method for preparing solid electrolyte particles and solid electrolyte particles - Google Patents

Solid electrolyte, rechargeable lithium battery comprising the same, method for preparing solid electrolyte particles and solid electrolyte particles Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A solid electrolyte, a lithium secondary battery including thereof, a manufacturing method of the solid electrolyte, and solid electrolyte particles are provided to simplify solid electrolyte application process and improve capacity and lifetime. CONSTITUTION: A solid electrolyte comprises Li_(1+x)Ti_(2-x)Al_x(PO_4)_3 particle which has a true density of 2.20-2.50 g/cm^3. The lithium secondary battery comprises cathode, anode, and solid electrolyte. A manufacturing method of solid electrolyte particles comprises the following steps: a step of preparing a mixture by mixing a first mixture which includes lithium raw material and PO4 raw material and a second mixture including alcohol, complex agent, and titanium alkoxide; a step of forming chelate/metal sol by heating the mixture at 40-80 deg. Celsius; a step of forming a gel precursor by heating the sol at 200-300 deg. Celsius; and a step of plasticizing the gel precursor at 650-950 deg. Celsius.

Description

고체 전해질, 상기 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지, 상기 고체 전해질용 입자의 제조방법 및 고체 전해질용 입자{SOLID ELECTROLYTE, RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY COMPRISING THE SAME, METHOD FOR PREPARING SOLID ELECTROLYTE PARTICLES AND SOLID ELECTROLYTE PARTICLES}Solid electrolyte, lithium secondary battery comprising the solid electrolyte, the method for producing the solid electrolyte particles and the solid electrolyte particles TECHNICAL FIELD

고체 전해질, 상기 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지, 상기 고체 전해질용 입자의 제조방법 및 고체 전해질용 입자에 관한 것이다.It relates to a solid electrolyte, a lithium secondary battery containing the solid electrolyte, a method for producing the solid electrolyte particles, and particles for a solid electrolyte.

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차 전지는 유기 전해액을 사용함에 따라, 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 나타내며, 그 결과 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.A lithium secondary battery, which has recently been spotlighted as a power source for portable electronic devices, has a discharge voltage twice as high as that of a conventional battery using an alkaline aqueous solution, resulting in high energy density.

그러나, 리튬 이차 전지에서 유기 전해액의 안전성이 문제시되면서, 유기 전해액을 쓰지 않는 전 고체 전지가 대두 되고 있다. 전 고체 전지에서 가장 중요한 것은 고체 전해질인데, 고체 전해질은 크게 폴리머 고체 전해질과 세라믹 고체 전해질로 나눌 수 있다.However, as the safety of the organic electrolyte in the lithium secondary battery is a problem, all-solid-state batteries without using the organic electrolyte have emerged. The most important thing in all solid-state batteries is a solid electrolyte, which can be roughly divided into a polymer solid electrolyte and a ceramic solid electrolyte.

 기존의 세라믹 고체전해질 합성은 주로 고상법으로 이루어진다. 고상법으로 합성하는 경우 복합상을 합성하면서 열처리 온도가 높아지고 입자가 조대해지며, 시작물질의 혼합상태가 균일하지 못할 경우, 미반응 상들이 생기기 쉬운 단점이 있다. 또한 고상법으로 합성한 물질은 기공율 및 입계저항이 커서, 이온전도도 측면에서는 불리하게 작용한다.Conventional ceramic solid electrolyte synthesis mainly consists of a solid phase method. In the case of synthesizing by the solid phase method, the heat treatment temperature is increased while the composite phase is synthesized, and the particles are coarse. In addition, the material synthesized by the solid phase method has a high porosity and grain boundary resistance, which adversely acts in terms of ion conductivity.

본 발명의 일 구현예는 이온 전도도가 큰 세라믹 고체 전해질을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention to provide a ceramic solid electrolyte having a high ion conductivity.

본 발명의 다른 구현예는 이온 전도도가 큰 세라믹 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지가 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a lithium secondary battery including a ceramic solid electrolyte having a high ion conductivity.

본 발명의 또 다른 구현예는 이온 전도도가 큰 세라믹 고체 전해질용 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a method for producing particles for a ceramic solid electrolyte having a high ion conductivity.

본 발명의 일 측면은 진밀도가 2.20 내지 2.50 g/㎤인 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 포함하는 고체 전해질을 제공한다.One aspect of the invention provides a solid electrolyte comprising Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles having a true density of 2.20 to 2.50 g / cm 3 do.

상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 이론밀도 대비 진밀도가 77 내지 80 부피%일 수 있다.The true density of the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles may be 77 to 80% by volume.

상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 분말상일 수 있다.The Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles may be powdery.

상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 졸겔법으로 합성될 수 있다.The Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles may be synthesized by the sol-gel method.

상기 졸겔법으로 합성된 1차 입자의 D50이 250nm 내지 500nm이고, D90이 350nm 내지 700nm의 입자크기 분포를 가질 수 있다.D50 of the primary particles synthesized by the sol-gel method may have a particle size distribution of 250 nm to 500 nm and D90 of 350 nm to 700 nm.

상기 고체 전해질의 이온 전도도가 상온기준 2.33 × 10-4 S/cm 내지 2.43 × 10-4 S/cm 일 수 있다.The ionic conductivity of the solid electrolyte may be 2.33 × 10 −4 S / cm to 2.43 × 10 −4 S / cm at room temperature.

본 발명의 다른 측면은 음극 활물질을 포함하는 음극; 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 상기 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another aspect of the invention the negative electrode including a negative electrode active material; A positive electrode including a positive electrode active material; And it provides a lithium secondary battery comprising the solid electrolyte.

본 발명의 또 다른 측면은 리튬 원료 물질 및 PO4 원료 물질을 포함하는 제1 혼합 용액과 알콜, 착화제 및 티타늄 알콕사이드를 포함하는 제2 혼합 용액을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 40 내지 80℃에서 가열하여 킬레이트/금속졸(chelate/metal sol)을 형성하는 단계; 상기 졸을 200 내지 300 ℃에서 가열하여 겔 전구체(gel precursor)를 형성하는 단계; 및 상기 겔 전구체를 650 내지 950 ℃에서 소성하는 단계를 포함하는 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is to prepare a mixture by mixing a first mixed solution comprising a lithium raw material and a PO 4 raw material and a second mixed solution comprising an alcohol, a complexing agent and a titanium alkoxide; Heating the mixture at 40 to 80 ° C. to form a chelate / metal sol; Heating the sol at 200 to 300 ° C. to form a gel precursor; And calcining the gel precursor at 650 to 950 ° C. for a method of preparing Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for a solid electrolyte. to provide.

상기 제1 혼합 용액이 알루미늄 원료 물질을 더 포함할 수 있다.The first mixed solution may further include an aluminum raw material.

본 발명의 또다른 측면은 상기 제조방법에 의해 제조된 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for a solid electrolyte prepared by the above method.

상기 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 진밀도가 2.20 내지 2.50 g/㎤일 수 있다.The true density of the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for the solid electrolyte may be 2.20 to 2.50 g / cm 3.

상기 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 이론밀도 대비 진밀도가 77 내지 80 부피%일 수 있다.The true density of the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for the solid electrolyte may be 77 to 80% by volume.

이온 전도도가 향상된 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 제공할 수 있고, 이를 포함하여 리튬 이차 전지는 고체 전해질 입자 분쇄 등의 공정이 필요 없게 되어 그 고체 전해질 적용 공정이 간소화될 수 있다.Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for a solid electrolyte having improved ion conductivity, and the lithium secondary battery including the solid electrolyte particles A process such as pulverization is unnecessary, and the solid electrolyte application process can be simplified.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 합성된 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따라 합성된 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 SEM 사진이다.
도 3은 상기 실시예 및 비교예에 따라 합성된 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자에 대하여 이온 전도도를 측정하여 도시한 그래프이다.
1 is a SEM image of Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles synthesized according to an embodiment of the present invention.
2 is a SEM photograph of Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles synthesized according to a comparative example of the present invention.
3 is a graph illustrating ion conductivity measurements of Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles synthesized according to the Examples and Comparative Examples. to be.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

본 발명의 일 구현예에서, 2.20 내지 2.50 g/㎤의 진밀도를 구현한 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 제공한다. In one embodiment of the invention, 2.20 to 2.50 Provided are Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for a solid electrolyte, which realize a true density of g / cm 3 .

상기 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 졸겔법에 의해 합성될 수 있다.The Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for the solid electrolyte may be synthesized by the sol-gel method.

본 발명의 다른 구현예에서, 리튬 원료 물질 및 PO4 원료 물질을 포함하는 제1 혼합 용액과 알콜, 착화제 및 티타늄 알콕사이드를 포함하는 제2 혼합 용액을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 40 내지 80℃에서 가열하여 킬레이트/금속졸(chelate/metal sol)을 형성하는 단계; 상기 졸을 200 내지 300℃에서 가열하여 겔 전구체(gel precursor)를 형성하는 단계; 및 상기 겔 전구체를 650 내지 950 ℃에서 소성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해서 상기 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1)입자를 합성할 수 있다.In another embodiment of the present invention, preparing a mixture by mixing a first mixed solution comprising a lithium raw material and a PO 4 raw material and a second mixed solution including an alcohol, a complexing agent and a titanium alkoxide; Heating the mixture at 40 to 80 ° C. to form a chelate / metal sol; Heating the sol at 200 to 300 ° C. to form a gel precursor; And Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) for the solid electrolyte, by the manufacturing method comprising the step of firing the gel precursor at 650 to 950 ° C. Particles can be synthesized.

상기 제1 혼합 용액은 알루미늄 원료 물질을 더 포함할 수 있다. 제1 혼합 용액이 알루미늄 원료 물질을 포함하게 되면, 고체 전해질용 입자 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0<x≤1)를 합성할 수 있고, 알루미늄 원료 물질을 포함하지 않게 되면 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자에서 x=0인 경우, 즉, LiTi2(PO4)3를 합성할 수 있다.The first mixed solution may further include an aluminum raw material. When the first mixed solution includes an aluminum raw material, particles for solid electrolyte Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 <x≤1) may be synthesized and aluminum When not including the raw material, x = 0 in the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for the solid electrolyte, that is, LiTi 2 (PO 4 ) 3 can be synthesized.

상기 제1 혼합 용액을 제조하기 위해, 예를 들면, 각 원료물질, 리튬 원료 물질 및 PO4 원료 물질을 용해시키기 위해 물과 혼합시 HNO3를 일정 비율 혼합하여 금속염 수용액으로서 제조할 수 있다.In order to prepare the first mixed solution, for example, HNO 3 may be mixed as a predetermined amount when mixed with water to dissolve each raw material, a lithium raw material, and a PO 4 raw material to prepare as an aqueous metal salt solution.

바람직하게는, 소성온도는 750 내지 800 ℃일 수 있다.Preferably, the firing temperature may be 750 to 800 ℃.

상기 제조방법은 비교적 낮은 공정 온도에서 수행되기 때문에, 고온 공정을 거치는 경우에 비해 입자 크기가 작아질 수 있다.Since the manufacturing method is performed at a relatively low process temperature, the particle size may be smaller than that of the high temperature process.

상기 니켈 원료 물질은, 예를 들어 니켈 설페이트, 질산 니켈 등과 같은 니켈 화합물이 사용될 수 있으며, 이종 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다. 바람직하게는 니켈 설페이트가 사용될 수 있다.As the nickel raw material, for example, a nickel compound such as nickel sulfate, nickel nitrate, or the like may be used, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Preferably nickel sulfate may be used.

상기 PO4 원료 물질은, 예를 들어 NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4, H3PO4 등과 같은 포스페이트 화합물이 사용될 수 있으며, 이종 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다.As the PO 4 raw material, for example, a phosphate compound such as NH 4 H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , H 3 PO 4, or the like may be used. May be used.

상기 알루미늄 원료 물질은, 예를 들어 Al(NO3)3×9H2O 등이 사용될 수 있다.As the aluminum raw material, for example, Al (NO 3 ) 3 × 9H 2 O may be used.

상기 제2 혼합 용액 중 알코올은, 예를 들어 메탄올, 에탄올 등의 알코올이 사용될 수 있다.As the alcohol in the second mixed solution, alcohols such as methanol and ethanol may be used.

상기 2 혼합 용액 중 착화제는 암모니아, 에틸렌디아민, 초산 및 아세틸아세톤으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.The complexing agent in the two mixed solutions may be at least one selected from the group consisting of ammonia, ethylenediamine, acetic acid and acetylacetone.

본 발명의 또다른 구현예에서, 상기 졸겔법의 제조 방법으로 합성된 1차 입자의 D50이 250nm 내지 500nm이고, D90이 350nm 내지 700nm의 입자크기 분포를 가질 수 있다. D50은 50%-점 누적 입자 크기 분포를 의미하고, D90은 90%-점 누적 입자 크기 분포를 의미한다.In another embodiment of the present invention, D50 of the primary particles synthesized by the method of preparing the sol-gel method may have a particle size distribution of 250 nm to 500 nm and D90 of 350 nm to 700 nm. D50 means 50% -point cumulative particle size distribution and D90 means 90% -point cumulative particle size distribution.

이와 같이, 상기 제조 방법에 의해 합성된 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 그 입자 크기가 작아, 고밀도의 분말 층을 형성하기에 적합하며, 또한 다른 제조 방법, 예를 들면, 고상법에 의해 제조되는 경우에 비해서 작은 크기의 입자가 합성됨에 따라 보다 치밀한 소결이 가능하게 되므로, 상기 범위의 진밀도를 갖는 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 구현할 수 있게 된다.As described above, Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for solid electrolyte synthesized by the above production method have a small particle size and high density powder. Li having a true density in the above range is suitable for forming a layer, and more compact sintering is possible as particles of smaller size are synthesized as compared to when manufactured by another manufacturing method, for example, a solid phase method. (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles can be realized.

상기와 같이 제조된 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 포함하는 고체 전해질은 입계의 저항이 작아 이온전도도가 향상된다.The solid electrolyte including Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles prepared as described above has a small grain boundary resistance, thereby improving ion conductivity.

상기 제조방법으로 합성된 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 그 크기가 작으면서도 균일하므로, 팩킹이 더욱 우수하여, Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 이론밀도 대비 진밀도가 77 내지 80 부피%가 되도록 구현할 수 있다. Since the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles synthesized by the above method are small and uniform in size, the packing is more excellent, and Li ( 1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) can be implemented so that the true density is 77 to 80% by volume relative to the theoretical density of the particles.

본 발명의 또다른 구현예에서, 상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 포함하는 고체 전해질의 이온 전도도는 상온(약 25℃) 기준 2.33 × 10-4 S/cm 내지 2.43 × 10-4 S/cm 일 수 있다.In another embodiment of the invention, the ionic conductivity of the solid electrolyte comprising the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles is room temperature (about 25 ° C) 2.33 × 10 -4 S / cm to 2.43 × 10 -4 S / cm.

본 발명의 또다른 구현예에서, 음극 활물질을 포함하는 음극; 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 포함하는 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another embodiment of the invention, the negative electrode including a negative electrode active material; A positive electrode including a positive electrode active material; And it provides a lithium secondary battery comprising a solid electrolyte comprising the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles.

상기 리튬 이차 전지는 이온 전도도가 향상된 고체 전해질을 사용하므로 전고체 전지에 고체 전해질로 적용시, 용량 증가 및 수명 특성 향상 등의 우수한 충방전 특성을 보인다. 특히, 입자 사이즈가 작기 때문에, 공정상 활물질과의 접촉 면적을 넓히기가 용이하고, 이것은 이온의 전달경로를 확대하여 충방전에 유리한 조건이 된다. Since the lithium secondary battery uses a solid electrolyte having improved ion conductivity, when applied as a solid electrolyte to an all-solid-state battery, the lithium secondary battery exhibits excellent charge and discharge characteristics such as an increase in capacity and an improvement in life characteristics. In particular, since the particle size is small, it is easy to widen the contact area with the active material in the process, which is an advantageous condition for charging and discharging by expanding the ion transport path.

전고체 전지가 아닌 전지시스템에서도 전지 내 물질 표면에 코팅될 경우, 물질 표면의 부반응을 줄이면서 이온전도 역할을 하는 코팅층으로서도 활용될 수 있다.
In a battery system other than an all-solid-state battery, when coated on the surface of a material in the battery, it can be used as a coating layer that plays a role of ion conduction while reducing side reaction of the material surface.

상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and a negative active material layer formed on the current collector, and the negative active material layer includes a negative active material.

상기 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 또는 전이 금속 산화물을 포함한다. The anode active material includes a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and undoping lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, any carbonaceous anode active material commonly used in lithium ion secondary batteries can be used as the carbonaceous material. Typical examples thereof include crystalline carbon , Amorphous carbon, or a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous type. Examples of the amorphous carbon include soft carbon (soft carbon) Or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 또는 Sn의 금속과의 합금이 사용될 수 있다.Examples of the alloy of the lithium metal include lithium and metals of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, or Sn. Alloys can be used.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-M 합금(상기 M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-M(상기 M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 M으로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the material capable of doping and undoping lithium include Si, SiO x (0 <x <2), Si-M alloys (wherein M is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, Rare earth elements or combinations thereof, not Si), Sn, SnO 2 , Sn-M (wherein M is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, a rare earth element, or a combination thereof, Sn is not used), and at least one of these and SiO 2 may be mixed and used. Examples of the element M include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe , Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S , Se, Te, Po or a combination thereof.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다. Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

상기 음극 활물질 층은 또한 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다. The negative electrode active material layer also includes a binder, and optionally may further include a conductive material.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder adheres the anode active material particles to each other well, and also serves to adhere the anode active material to the current collector well, and representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, and carboxylation. Polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylic ray Tied styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and may be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change in the battery to be constructed. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. Carbon-based materials such as carbon fibers; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The current collector may be copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam (foam), copper foam, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof.

상기 양극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. The positive electrode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bRbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 - bRbO4 - cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobRcO2-αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Zα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4.As the cathode active material, a compound (lithiated intercalation compound) capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specifically, one or more of complex oxides of metal and lithium of cobalt, manganese, nickel or a combination thereof may be used, and specific examples thereof may be a compound represented by any one of the following formulas. Li a A 1 - b R b D 2 ( in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 and 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a E 1 - b R b O 2 - ( in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, and 0 ≤ c ≤ 0.05) c D c; LiE 2 - b R b O 4 - ( in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) c D c; Li a Ni 1 -b- c Co b R c D α ( wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, ≤ c ≤ 0.05, and a 0 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b R c O 2-α Z α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05 and 0 <α <2); Li a Ni 1 -b - c Co b R c O 2 Z 2 , wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2; Li a Ni 1 -b - c Mn b R c D α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2); Li a Ni 1 -b - c Mn b R c O 2 Z α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05 and 0 <α <2); Li a Ni 1 -b - c Mn b R c O 2 Z 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05 and 0 <α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, and 0.001 ≦ d ≦ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, and 0.001 ≦ e ≦ 0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1); Li a MnG b O 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.8 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiTO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≦ f ≦ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≦ f ≦ 2); And LiFePO 4.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn or a combination thereof; R is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements or combinations thereof; D is O, F, S, P or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; Z is F, S, P or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn or a combination thereof; T is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu or a combination thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 코팅층은 코팅 원소 화합물로서, 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트를 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a compound having a coating layer may be mixed with the compound. The coating layer may include an oxide of a coating element, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, or a hydroxycarbonate of a coating element. The compounds constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof may be used. The coating layer forming process may use any coating method as long as it does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using such elements in the compound (for example, spray coating, dipping, etc.). Details that will be well understood by those in the field will be omitted.

상기 양극 활물질 층은 또한 바인더 및 도전재를 포함한다.The cathode active material layer also includes a binder and a conductive material.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder adheres positively to the positive electrode active material particles, and also serves to adhere the positive electrode active material to the current collector well, and examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, and polyvinyl. Chloride, carboxylated polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymer comprising ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene- Butadiene rubber, acrylic styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon and the like can be used, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the current collector, Al may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 음극과 상기 양극은 각각 활물질, 도전재 및 결착제를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 전류 집전체에 도포하여 제조한다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The negative electrode and the positive electrode are each prepared by mixing an active material, a conductive material and a binder in a solvent to prepare an active material composition, and applying the composition to a current collector. The method of manufacturing the electrode is well known in the art, and therefore, a detailed description thereof will be omitted herein. N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

상기 전해질은 전술한 바와 같은 고체 전해질이다.The electrolyte is a solid electrolyte as described above.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 도 있다. 상기 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of the lithium secondary battery, a separator may exist between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / poly It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator can be used.

상기 리튬 이차 전지의 제조방법은 특별히 한정되지 않고 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 먼저 양극 집전체 상에 활물질 조성물을 코팅 및 건조하여 양극 활물질 층을 형성하여 양극을 제조한다. 이와 별도로, 음극 활물질인 리튬 금속이나 리튬 합금을 음극 집전체 상에 롤 프레싱하여 음극 활물질 층을 형성함으로써 음극을 만든다. 상기 양극과 음극 사이에 상기 고체 전해질을 개재한 다음, 이를 순서대로 적층하고, 진공 조건하에서 실링하여 리튬 이차 전지를 얻는다.The manufacturing method of the lithium secondary battery is not particularly limited and may be manufactured by a known method. For example, first, an active material composition is coated and dried on a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer to prepare a positive electrode. Separately, a negative electrode is made by forming a negative electrode active material layer by rolling a lithium metal or a lithium alloy as a negative electrode active material on a negative electrode current collector. The solid electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and then stacked in this order and sealed under vacuum conditions to obtain a lithium secondary battery.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. Such following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

(( 실시예Example ))

실시예Example 1 One

Li2CO3 0.961g, Al(NO3)3?9H2O 2.251g 및 NH4H2PO4 7.923g을 HNO3 7ml에 용해시켜 금속염 수용액을 준비하였다. 다른 한편으로, 에탄올 9ml, 아세틸아세톤 3ml 및 Ti(OC4H9)4 11.57g의 혼합 용액을 준비한 다음, 상기 금속염 수용액과 혼합하였다. 상기 혼합물을 80℃에서 가열하여 킬레이트/금속졸(chelate/metal sol)을 형성시켰다. 상기 형성된 졸을 300℃에서 가열하여 겔 전구체(gel precursor)를 형성시켰다. 상기 겔 전구체를 950℃에서 소성하여 고체 전해질용 Li1 .3Ti1 .7Al0 .3(PO4)3 입자 분말을 얻었다.
0.961 g of Li 2 CO 3, 2.251 g of Al (NO 3 ) 3 ˜H 2 O 4 and 7.923 g of NH 4 H 2 PO 4 were dissolved in 7 ml of HNO 3 to prepare an aqueous metal salt solution. On the other hand, a mixed solution of 9 ml of ethanol, 3 ml of acetylacetone and 11.57 g of Ti (OC 4 H 9 ) 4 was prepared and then mixed with the aqueous metal salt solution. The mixture was heated at 80 ° C. to form a chelate / metal sol. The formed sol was heated at 300 ° C. to form a gel precursor. The gel precursor to a calcination at 950 ℃ Li 1 .3 for a solid electrolyte Ti 1 .7 Al 0 .3 (PO 4) 3 to obtain a particulate powder.

도 1은 상기 얻어진 실시예 1에서 Li1 .3Ti1 .7Al0 .3(PO4)3 분말에 대한 SEM 사진이다.
Figure 1 is a SEM photo of Li 1 .3 Ti 1 .7 Al 0 .3 (PO 4) 3 powder in Example 1. The obtained.

비교예Comparative example 1 One

Al(NO3)3 15.3g, TiO2 135.8g, NH4H2PO4 396.2g 및 Li2CO3 48.0g의 혼합물을 준비한 다음, 상기 혼합물을 300℃에서 48 시간 동안 건조한 다음, 이어서, 900℃에서 2 시간 동안 1차 어닐링한 후, 다시 1100℃에서 2시간 동안 2차 어닐링하여 Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3 분말을 얻었다.
A mixture of 15.3 g Al (NO 3 ) 3 , 135.8 g TiO 2, 396.2 g NH 4 H 2 PO 4, and 48.0 g Li 2 CO 3 was prepared, and then the mixture was dried at 300 ° C. for 48 hours and then 900 After primary annealing at 2 ° C. for 2 hours and further annealing at 1100 ° C. for 2 hours, Li 1.3 Ti 1.7 Al 0.3 (PO 4 ) 3 powder was obtained.

도 2는 상기 얻어진 비교예 1에서 Li1 .3Ti1 .7Al0 .3(PO4)3 분말에 대한 SEM 사진이다.
Figure 2 is a SEM photo of Li 1 .3 Ti 1 .7 Al 0 .3 (PO 4) 3 powder obtained in the Comparative Example 1.

실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 Li1 .3Ti1 .7Al0 .3(PO4)3 분말에 대하여 LCR 미터 HP4194 A를 이용하여 온도에 따른 이온 전도도를 측정하였고, 도 3은 그 결과를 도시한 그래프이다.
Example 1 and Comparative Example 1 was Li 1 .3 Ti obtained in 1 .7 Al 0 .3 (PO 4 ) 3 with respect to the powder using a LCR meter, HP4194 A measuring the ion conductivity according to the temperature, Figure 3 is the result Is a graph.

실시예 1에서 합성된 파우더 입자의 진밀도는 2.35 g/cm3   이고, 비교예 1에서 합성된 분말 입자의 진밀도는 2.13 g/cm3  으로 측정되었다. LTAP의 이론밀도는 약 2.984 g/cm3  로 졸겔법으로 제작한 실시예 1의 분말의 진밀도의 경우, 이론 밀도의 약 79% 수준을 얻을 수 있었고, 비교예 1의 분말의 진밀도는 71%의 밀도값을 가져 졸겔법으로 합성된 경우의 밀도가 향상됨을 알 수 있다.The true density of the powder particles synthesized in Example 1 is 2.35 g / cm 3    The true density of the powder particles synthesized in Comparative Example 1 is 2.13   g / cm 3   Was measured. The theoretical density of LTAP is about 2.984 g / cm 3   In the case of the true density of the powder of Example 1 prepared by the furnace sol-gel method, about 79% of the theoretical density was obtained, and the true density of the powder of Comparative Example 1 had a density value of 71%, which was synthesized by the sol-gel method. It can be seen that the density of the case is improved.

Claims (12)

진밀도가 2.20 내지 2.50 g/㎤인 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자를 포함하는 고체 전해질.A solid electrolyte comprising Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles having a true density of 2.20 to 2.50 g / cm 3 . 제1항에 있어서,
상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 이론밀도 대비 진밀도가 77 내지 80 부피%인 것인 고체 전해질.
The method of claim 1,
The solid electrolyte of the Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particle with respect to the theoretical density of 77 to 80% by volume.
제1항에 있어서,
상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 분말상인 것인 고체 전해질.
The method of claim 1,
The Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles are in the form of a powder.
제1항에 있어서,
상기 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자는 졸겔법으로 합성된 것인 고체 전해질.
The method of claim 1,
The Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles are synthesized by the sol-gel method.
제4항에 있어서,
상기 졸겔법으로 합성된 1차 입자의 D50이 250nm 내지 500nm이고, D90이 350nm 내지 700nm의 입자크기 분포를 갖는 것인 고체 전해질.
The method of claim 4, wherein
D50 of the primary particles synthesized by the sol-gel method is 250nm to 500nm, D90 has a particle size distribution of 350nm to 700nm.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질의 이온 전도도가 상온(약 25℃) 기준 2.33 × 10-4 S/cm 내지 2.43 × 10-4 S/cm 인 고체 전해질.
The method of claim 1,
A solid electrolyte having an ionic conductivity of 2.33 × 10 −4 S / cm to 2.43 × 10 −4 S / cm based on room temperature (about 25 ° C.).
음극 활물질을 포함하는 음극;
양극 활물질을 포함하는 양극; 및
상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고체 전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지.
A negative electrode comprising a negative electrode active material;
A positive electrode including a positive electrode active material; And
The solid electrolyte of any one of claims 1 to 6
&Lt; / RTI &gt;
리튬 원료 물질 및 PO4 원료 물질을 포함하는 제1 혼합 용액과 알콜, 착화제 및 티타늄 알콕사이드를 포함하는 제2 혼합 용액을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
상기 혼합물을 40 내지 80℃에서 가열하여 킬레이트/금속졸(chelate/metal sol)을 형성하는 단계;
상기 졸을 200 내지 300 ℃에서 가열하여 겔 전구체(gel precursor)를 형성하는 단계; 및
상기 겔 전구체를 650 내지 950 ℃에서 소성하는 단계
를 포함하는 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 제조방법.
Preparing a mixture by mixing a first mixed solution including a lithium raw material and a PO 4 raw material and a second mixed solution including an alcohol, a complexing agent, and a titanium alkoxide;
Heating the mixture at 40 to 80 ° C. to form a chelate / metal sol;
Heating the sol at 200 to 300 ° C. to form a gel precursor; And
Calcining the gel precursor at 650 to 950 ° C.
Method for producing a Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for a solid electrolyte comprising a.
제8항에 있어서,
상기 제1 혼합 용액이 알루미늄 원료 물질을 더 포함하는 것인 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자의 제조방법.
The method of claim 8,
A method for producing Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for a solid electrolyte, wherein the first mixed solution further includes an aluminum raw material.
제8항의 제조방법에 의해 제조된 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자.Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for a solid electrolyte prepared by the method of claim 8. 제10항에 있어서,
진밀도가  2.20 내지 2.50 g/㎤인 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자.
The method of claim 10,
Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 1) particles for solid electrolytes, with a true density of 2.20 to 2.50 g / cm 3 .
제10항에 있어서,
이론밀도 대비 진밀도가 77 내지 80 부피%인 고체 전해질용 Li(1+x)Ti(2-x)Alx(PO4)3(0≤x≤1) 입자.
The method of claim 10,
Li (1 + x) Ti (2-x) Al x (PO 4 ) 3 (0≤x≤1) particles for a solid electrolyte having a true density of 77 to 80% by volume.
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