KR20170071236A - Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof - Google Patents

Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20170071236A
KR20170071236A KR1020150179317A KR20150179317A KR20170071236A KR 20170071236 A KR20170071236 A KR 20170071236A KR 1020150179317 A KR1020150179317 A KR 1020150179317A KR 20150179317 A KR20150179317 A KR 20150179317A KR 20170071236 A KR20170071236 A KR 20170071236A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
ion conductive
coating layer
solid electrolyte
conductive coating
Prior art date
Application number
KR1020150179317A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102024893B1 (en
Inventor
김장배
김수환
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150179317A priority Critical patent/KR102024893B1/en
Publication of KR20170071236A publication Critical patent/KR20170071236A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102024893B1 publication Critical patent/KR102024893B1/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
    • 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
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • 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
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • 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
    • H01M2300/0071Oxides
    • 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
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122

Abstract

본 발명은 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이온 전도체의 적어도 일 표면에 폴리도파민 및 리튬염을 포함하는 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
상기 리튬 이차전지는 고체전해질 및 전극 계면 간의 부반응이 억제되고 이에 따른 전지 내 초기 저항의 증가율이 감소하여 안정적인 내부 저항을 유지할 수 있으므로 다양한 분야의 에너지 저장재로 사용 가능하다.
The present invention relates to a solid electrolyte having an ion conductive coating layer and a lithium secondary battery comprising the same. More particularly, the present invention relates to a solid electrolyte having an ion conductive coating layer formed on at least one surface of a lithium ion conductor, The present invention relates to a secondary battery.
The lithium secondary battery suppresses the side reaction between the solid electrolyte and the electrode interface, and accordingly, the rate of increase of the initial resistance in the battery is reduced, so that the lithium secondary battery can maintain a stable internal resistance and thus can be used as an energy storage material in various fields.

Description

이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid electrolyte having an ion conductive coating layer and a lithium secondary battery comprising the ion conductive coating layer,

본 발명은 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체 전해질과 리튬 금속의 음극과의 계면 부반응이 억제되고, 계면 저항이 감소되어 개선된 전지 성능을 나타낼 수 있는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte having an ion conductive coating layer and a lithium secondary battery comprising the solid electrolyte. More particularly, the present invention relates to a solid electrolyte and a lithium secondary battery including the ion conductive coating layer, And more particularly, to a lithium secondary battery which can exhibit a lithium secondary battery.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 다양한 전기화학소자 중에서도 충·방전이 가능하고, 작동 전압이 높으며, 에너지 밀도가 월등히 큰 리튬 이차전지가 각광을 받고 있다. Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. Among various electrochemical devices, a lithium secondary battery capable of charging and discharging, having a high operating voltage, and having a much higher energy density is in the spotlight.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극 및 음극의 활물질로 각각 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 설치한 후 액체 전해질을 주입시켜 제조되며, 상기 음극 및 양극에서의 리튬 이온의 삽입 및 탈리에 따른 산화 환원반응에 의해 전기가 생성 또는 소비된다. 이러한 리튬 이차전지는 기본적으로 전지의 작동 전압 범위에서 안정해야 하고, 충분히 빠른 속도로 이온을 전달할 수 있는 성능을 가져야 한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions as active materials for the positive and negative electrodes and a porous separator between the positive and negative electrodes and injecting a liquid electrolyte. Electricity is generated or consumed by the redox reaction resulting from insertion and desorption of lithium ions. Such a lithium secondary battery should basically be stable in the operating voltage range of the battery, and have a capability of transferring ions at a sufficiently high speed.

이러한 리튬 이차전지의 성능은 전지의 구성에 따라 차이를 나타낼 수 있다. 특히, 양극 또는 음극과 접하여 전극 반응을 일으키는 전해질의 구비 특성은 전지의 성능에 직접적인 영향을 미친다.The performance of such a lithium secondary battery may vary depending on the configuration of the battery. Particularly, the characteristics of the electrolyte which causes the electrode reaction in contact with the anode or the cathode has a direct influence on the performance of the battery.

일례로, 비수성 전해액과 같은 액체 전해질을 사용한 리튬 이차전지는 방전용량 및 에너지밀도가 큰 장점이 있다. 그러나 2.5V 이상의 전압에서 분해되기 시작하고, 또 전해액 누출, 화재 및 폭발의 위험성이 높으며, 또 리튬 이차전지의 자가 방전 및 과열을 초래할 수 있다. 이에 따라 액체 전해질을 대체하여 안전하고 신뢰성 있는 고체 전해질을 사용하는 방법이 제안되었다. For example, a lithium secondary battery using a liquid electrolyte such as a non-aqueous electrolytic solution is advantageous in large discharge capacity and energy density. However, decomposition starts at a voltage of 2.5 V or more, and there is a high risk of electrolyte leakage, fire and explosion, and may cause self-discharge and overheating of the lithium secondary battery. Accordingly, a method of using a solid electrolyte which is safe and reliable by replacing the liquid electrolyte has been proposed.

고체 전해질을 구성하는 리튬이온 전도체는 Li 이온만이 이동하는 단일 이온 전도체(single ion conductor)이므로, 액체 전해질을 사용한 경우에 비하여 발화의 위험이 없다. 따라서, 고체 전해질은 전기자동차용 리튬전지, 대형축전지 등에 적합하다. 그러나, 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 상대적으로 이온전도도가 낮고, 계면 접촉 저항이 높으며, 물과 반응에 의한 황화수소를 발생시키는 등의 문제가 있다. Since the lithium ion conductor constituting the solid electrolyte is a single ion conductor in which only Li ions migrate, there is no danger of ignition as compared with the case of using a liquid electrolyte. Therefore, the solid electrolyte is suitable for a lithium battery for an electric vehicle, a large-sized battery, and the like. However, the solid electrolyte has a lower ionic conductivity than the liquid electrolyte, has a high interface contact resistance, and generates hydrogen sulfide by reaction with water.

통상 고체 전해질은 세라믹계 고체 전해질과 폴리머계 고체 전해질로 크게 구분되고, 세라믹계 고체 전해질은 다시 황화물계 고체 전해질과 산화물계 고체 전해질로 구분된다. 산화물계 고체 전해질로는 나시콘(Natrium Super Ionic Conductor, NASICON)형 결정구조를 갖는, 리튬-알루미늄-티타늄-인산계(LATP), 리튬-알루미늄- 게르마늄-인산계(LAGP) 산화물 등의 고체 전해질이 주로 사용되고 있다. 이들 고체 전해질은 높은 이온전도성을 가지며, 대기중 수분에 안정하다는 장점이 있는 반면, 리튬 금속 전극과 접촉시 계면 부반응으로 인해 저항이 증가하는 문제가 있다. Generally, the solid electrolyte is divided into a ceramic-based solid electrolyte and a polymer-based solid electrolyte, and the ceramic-based solid electrolyte is again divided into a sulfide-based solid electrolyte and an oxide-based solid electrolyte. Examples of the oxide-based solid electrolyte include solid electrolytes such as lithium-aluminum-titanium-phosphate (LATP) and lithium-aluminum-germanium-phosphate (LAGP) oxides having a Natrium Super Ionic Conductor Are mainly used. These solid electrolytes have high ion conductivity and are stable to moisture in the air, but have a problem in that the resistance increases due to the interface side reaction when they are in contact with the lithium metal electrode.

이 같은 부반응을 억제하기 위해 이온전도성 고분자 필름을 음극과 고체 전해질 사이에 도입하는 방법이 제안되었다. 그러나 이온전도성 고분자 필름의 두께 조절이 어렵고, 그 결과 약 10 ㎛ 이상의 두꺼운 고분자 필름으로서 적용되기 때문에 초기 저항이 매우 큰 문제점이 있다.In order to suppress such side reactions, a method of introducing an ion conductive polymer film between a cathode and a solid electrolyte has been proposed. However, it is difficult to control the thickness of the ion conductive polymer film. As a result, the ion conductive polymer film is applied as a thick polymer film having a thickness of about 10 탆 or more.

따라서, 이러한 한계를 극복하기 위한 새로운 기술에 대한 개발이 필요한 실정이었다.Therefore, it was necessary to develop a new technology to overcome these limitations.

활물질층과 고체 전해질층을 포함하는 적층체 및 이것을 이용한 전고체 리튬 2차전지 (대한민국 등록특허 제1150069호)A laminate including an active material layer and a solid electrolyte layer, and a pre-solid lithium secondary battery using the same (Korea Patent No. 1150069) 리튬이온 이차전지용 전해질 및 이것을 포함하는 리튬이온 이차전지 (대한민국 등록특허 제1422908호)An electrolyte for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery comprising the electrolyte (Korean Patent No. 1422908)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 다각적인 연구를 수행한 끝에, 고체전해질을 구성하는 리튬 이온 전도체층의 표면에 폴리도파민 및 리튬염을 포함하는 이온전도성 코팅층을 형성하면 고체전해질과 전극간의 계면이 안정화되고 이러한 고체전해질을 포함하는 전지의 내부의 초기 저항이 일정하게 유지될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the problems of the prior art, the inventors of the present invention conducted various studies and found that when an ion conductive coating layer containing polypodamine and a lithium salt is formed on the surface of the lithium ion conductor layer constituting the solid electrolyte, It has been confirmed that the interface between the electrolyte and the electrode is stabilized and the initial resistance inside the cell including the solid electrolyte can be kept constant, thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 고체 전해질과 전극간 계면을 안정화시키고, 전지 내부의 초기 저항을 일정하게 유지하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to stabilize the interface between the solid electrolyte and the electrode, and to keep the initial resistance in the battery constant.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

리튬 이온 전도체층의 적어도 일 표면에 폴리도파민 및 리튬염을 포함하는 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질을 제공한다.There is provided a solid electrolyte in which an ion conductive coating layer is formed on at least one surface of a lithium ion conductor layer, the ion conductive coating layer comprising polypodamine and a lithium salt.

이때 상기 이온전도성 코팅층은 이온전도성 고분자를 더 포함할 수 있다.At this time, the ion conductive coating layer may further include an ion conductive polymer.

또한, 본 발명은 In addition,

양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a solid electrolyte interposed therebetween,

상기 고체 전해질이 전술한 고체 전해질인 리튬 이차전지를 제공한다.And the solid electrolyte is the solid electrolyte described above.

상기 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명의 고체전해질을 포함하는 리튬 이차전지는 고체전해질 및 전극 계면간의 부반응이 억제되고 이에 따른 전지 내 초기 저항의 증가율이 감소하므로 안정적인 내부 저항을 유지한다.In the lithium secondary battery including the solid electrolyte of the present invention, since the side reaction between the solid electrolyte and the electrode interface is suppressed and the increase rate of the initial resistance in the battery is reduced, the stable internal resistance is maintained.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 고체 전해질을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 단면 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 고체 전해질을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 단면 이미지이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 고체 전해질을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 단면 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예 1에 따른 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지의 시간 경과에 따른 초기 저항 증가 양상을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예 1에 따른 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지의 시간 경과에 따른 초기 저항 증가율을 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional image of a solid electrolyte according to Example 1 of the present invention observed by a scanning electron microscope (SEM).
2 is a cross-sectional image of a solid electrolyte according to Example 2 of the present invention observed by a scanning electron microscope (SEM).
3 is a cross-sectional image of a solid electrolyte according to Comparative Example 1 of the present invention observed by a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 4 is a graph showing an initial resistance increase pattern over time of a lithium secondary battery including a solid electrolyte according to an embodiment of the present invention and Comparative Example 1. FIG.
5 is a graph showing an initial resistance increase rate of a lithium secondary battery including a solid electrolyte according to an embodiment of the present invention and Comparative Example 1 over time.

본 발명은 리튬 이온 전도체층의 적어도 일 표면에 폴리도파민 및 리튬염을 포함하는 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질을 제공한다.The present invention provides a solid electrolyte in which an ion conductive coating layer is formed on at least one surface of a lithium ion conductor layer, comprising a polydodamine and a lithium salt.

상기 이온전도성 코팅층은 이온전도성 고분자를 더 포함할 수 있다.The ion conductive coating layer may further include an ion conductive polymer.

또한, 본 발명은 양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte interposed therebetween,

상기 고체 전해질이 전술한 고체 전해질인 리튬 이차전지를 제공한다.And the solid electrolyte is the solid electrolyte described above.

본 발명에 따른 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지는 고체전해질 및 전극의 계면간 부반응이 억제되고 초기 저항 증가율이 현저히 감소하여 안정한 내부 저항을 유지할 수 있다. The lithium secondary battery including the solid electrolyte according to the present invention can suppress the interfacial side reaction between the solid electrolyte and the electrode and significantly reduce the initial resistance increase rate and maintain the stable internal resistance.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 내용은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 가장 대표적인 실시 형태만을 기재한 것으로서 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며 본 발명은 하기 내용과 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not limited thereto and that the present invention covers all of the equivalent scope of the following description.

본 발명에서 제시하는 고체 전해질을 구성하는 리튬 이온 전도체층은 양극 및/또는 음극의 리튬 금속과 접촉할 때 계면 반응, 즉 리튬 이온에 의한 Ti와 Ge의 환원 반응으로 인하여 계면 저항이 증가하는 문제를 방지하기 위하여 표면처리 또는 코팅된다. 구체적으로 본 발명의 리튬 이온 전도체층은 적어도 일 면에 폴리도파민 및 리튬염이 포함된 이온전도성 코팅층을 형성하고, 또한 상기 이온전도성 코팅층에는 이온전도성 고분자를 더 포함할 수 있다.The lithium ion conductor layer constituting the solid electrolyte suggested in the present invention has a problem that the interface resistance increases due to the interface reaction when the lithium ion conductor contacts the lithium metal of the anode and / or the cathode, that is, the reduction reaction of Ti and Ge by lithium ion Surface treatment or coating. Specifically, the lithium ion conductor layer of the present invention may include an ion conductive coating layer including at least one surface of which includes polydodamine and lithium salt, and the ion conductive coating layer may further include an ion conductive polymer.

리튬염 및 이온전도성 고분자를 일반적인 용매에 녹여 코팅하는 경우에는 리튬염이 잘 코팅되지 않고, 이온전도성 고분자는 지나치게 두꺼운 코팅막을 형성하여 코팅막에 의한 초기 저항이 증가 변동되는데, 이에 폴리도파민을 함께 포함하여 적정 두께의 이온전도성 코팅층을 형성할 수 있고, 리튬 금속과의 접촉 면에서 효과적으로 계면의 안정성을 유지할 수 있다.When the lithium salt and the ion conductive polymer are dissolved and dissolved in a common solvent, the lithium salt is not coated well, and the ion conductive polymer forms an excessively thick coating film, and the initial resistance due to the coating film is increased. It is possible to form an ion conductive coating layer with an appropriate thickness and effectively maintain the stability of the interface on the contact surface with the lithium metal.

구체적으로, 본 발명에서 제시하는 리튬 이온 전도체 층으로는 리튬 이온전도성을 갖는 것이라면 특별히 제한 없이 사용가능 하다. 즉, 리튬 전지 분야에서 사용하는 공지된 모든 리튬 이온 전도체가 사용 가능하고 시판되는 것을 구입하여 사용할 수도 있다. 이를테면 산화물계, 인산염계, 질화물계 및 황화물계 리튬 이온 전도체 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 리튬 이온 전도체 층을 구성할 수 있다.Specifically, the lithium ion conductor layer proposed in the present invention is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity. That is, all known lithium ion conductors used in the field of lithium batteries can be used and commercially available ones can be purchased and used. For example, the lithium ion conductor layer may be composed of any one or a mixture of two or more of oxide, phosphate, nitride, and sulfide-based lithium ion conductors.

바람직하기로 Li1 / 8La5 / 8TiO3 등과 같은 Li3xLa2 /3- xTiO3((x = 0.1 Li+)의 페롭스카이드 구조의 리튬-란타늄-티타늄-산화물(lithium lanthanum titanate, LLTO)계 (예를 들면, Li1 / 8La 5/8TiO3 등); Li7La3Zr2O12 등과 같은 리튬-란타늄-지르코늄-산화물 (lithium lanthanum zirconium oxide, LLZO)계; Li4Zn(GeO4)4와 같은 LISICON계; Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3와 같은 Li1 + xAlxTi2 -x(PO4)3 (0<x<1)의 리튬-알루미늄-티타늄-인산염(LATP)계; Li1 + xAlxGe2 -x(PO4)3 (0<x<1)와 같은 리튬-알루미늄-게르마늄-인산염(LAGP)계; LiPON(lithium phosphorous oxynitride)과 같은 질화물계; 및 Li2S-P2S5와 같은 황화물계 화합물 등을 사용할 수 있다.Preferably Li 1/8 La 5/8 TiO 3 Li 3x La 2 / 3x TiO 3 ((x = 0.1 Li +) perop Sky de structure of lithium, such as in-lanthanum-titanium-oxide (lithium lanthanum titanate, LLTO) system (for example, Li 1/8 La 5/8 TiO 3 , etc.); Li 7 La 3 Zr 2 O 12 Li-like-lanthanum-zirconium-oxide (lithium lanthanum zirconium oxide, LLZO) system; Li 4 LISICON-based, such as Zn (GeO 4) 4; Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4) 3 Li 1 + x Al x Ti 2 -x , such as (PO 4) of lithium 3 (0 <x <1) - aluminum Lithium-aluminum-germanium-phosphates (LAGP) such as Li 1 + x Al x Ge 2 -x (PO 4 ) 3 (0 <x <1); lithium phosphorous oxynitride ); And sulfide compounds such as Li 2 SP 2 S 5, and the like.

보다 바람직하기로 상기 물질들 중 NASICON 타입의 Li1 + xAlxM2 - x(PO4)3(단, M은 Ti 또는 Ge이고, 0 < x < 1임)을 사용할 수 있다. Of these materials, NASICON type Li 1 + x Al x M 2 - x (PO 4 ) 3 (where M is Ti or Ge and 0 <x <1) may be used.

나시콘(NASICON) 타입의 리튬 이온 전도체층은 대기 중 산소 및 수분에 안정하므로, 대기 중 수분과 반응하여 H2S 유독 가스를 생성하고 분해되는 문제로 인하여 반드시 드라이 룸(dry room) 조건에서 제작해야 하는 한계가 있는 황화물계 이온 전도체층에 비하여 공정상 장점이 있다.Because NASICON type lithium ion conductor layer is stable to oxygen and moisture in the atmosphere, it reacts with moisture in the atmosphere to generate H 2 S toxic gas and decomposes. Therefore, it must be manufactured in dry room condition There is a process advantage over the sulfide-based ion conductor layer that has limitations.

고체 전해질을 구성하는 상기 리튬 이온 전도체층은 펠렛형 성형체 또는 소결체, 또는 필름 형태를 가질 수 있다. 바람직하기로는 펠렛형일 수 있으며, 이 경우 높은 기공도를 가질 수 있다. 구체적으로는 0.01 부피% 이상, 보다 구체적으로는 0.01 내지 20 부피%의 기공도를 가질 수 있다.The lithium ion conductor layer constituting the solid electrolyte may have a pellet-shaped or sintered body, or a film form. It may preferably be of the pellet type, in which case it may have a high porosity. Specifically, it may have a porosity of 0.01 vol% or more, more specifically 0.01 to 20 vol%.

상기 리튬 이온 전도체층을 구성하는 파우더 입자로는 0.1 내지 5㎛의 평균입경(D50)을 갖는 것일 수 있다.The powder particles constituting the lithium ion conductor layer may have an average particle diameter (D 50 ) of 0.1 to 5 μm.

리튬 이온 전도체층을 구성하는 파우더 입자의 평균입경(D50)이 0.1㎛ 미만이면 입자들 끼리의 응집의 우려가 있고, 평균입경이 5㎛를 초과하면 비표면적의 감소로 리튬 이온 전도도가 낮아질 우려가 있다. 이때 리튬 이온 전도체층을 구성하는 입자의 평균입경은 레이저 회절 산란법을 이용하여 측정할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 리튬 이온 전도체층은 상기와 같이 글라스 세라믹(glass ceramic)으로 파우더 형태로부터 구성되도록 제조할 수 있지만, 벌크(bulk) 형태로도 제조가 가능하다.If the average particle diameter (D 50 ) of the powder particles constituting the lithium ion conductor layer is less than 0.1 탆, there is a fear of aggregation among the particles. If the average particle diameter exceeds 5 탆, the lithium ion conductivity may be lowered due to the reduction of the specific surface area . At this time, the average particle size of the particles constituting the lithium ion conductor layer can be measured by laser diffraction scattering method. However, the present invention is not limited thereto. The lithium ion conductor layer may be made of a powder of glass ceramics as described above, but it may be manufactured in a bulk form.

한편, 상기 고체 전해질은 이온전도성 코팅층을 갖는 리튬 이온 전도체층 사이, 또는 고체 전해질과 전극과의 접착력 향상을 위해 바인더 고분자를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 바인더 고분자는 전기화학적으로 안정한 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로는, 상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoridecohexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 또는 폴리이미드(polyimide) 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. Meanwhile, the solid electrolyte may further include a binder polymer between the lithium ion conductor layer having an ion conductive coating layer or a binder polymer for improving adhesion between the solid electrolyte and the electrode. The binder polymer can be used without any particular limitation as long as it is electrochemically stable. More specifically, the binder polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-cotylchlorethylene, polymethyl methacrylate, methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose (also referred to as &quot; cyanoethylcellulose, cyanoethylcellulose, Acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer or polyimide, and the like, and any of them may be used. One or a mixture of two or more may be used.

상기 리튬 이차전지가 전해액을 포함하지 않는 전고체 전지인 경우, 이온전도성 고분자가 전해액 및 바인더 역할을 대신할 수 있다. 상기 이온전도성 고분자로는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 또는 폴리프로필렌 옥사이드(PPO) 등이나 폴리실록산계 등을 사용할 수 있다.When the lithium secondary battery is a pre-solid battery that does not contain an electrolyte, the ion conductive polymer may replace the electrolyte solution and the binder. As the ion conductive polymer, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polysiloxane or the like can be used.

상기 바인더 고분자는 본 발명의 이온전도성 코팅층이 형성된 리튬 이온 전도체층 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부, 보다 구체적으로는 2 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 바인더 고분자의 함량이 상기 범위를 만족하게 되면, 리튬 이온 전도체층의 탈리를 적절히 방지함과 동시에, 전기 화학소자의 내부 저항 증가를 방지할 수 있다. The binder polymer may be contained in an amount of 1 to 30 parts by weight, more specifically 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium ion conductor layer having the ion conductive coating layer of the present invention. When the content of the binder polymer satisfies the above range, desorption of the lithium ion conductor layer can be suitably prevented, and an increase in internal resistance of the electrochemical device can be prevented.

특히, 본 발명에 따른 고체 전해질은 이온 전도체층 상에 형성되는 이온전도성 코팅층에는 폴리도파민이 포함된다. 상기 폴리도파민은 어떤 표면이든 잘 달라붙고 초기 도파민의 농도와 코팅 시간에 따라 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있는 장점이 있고, 어떤 물질의 표면에 코팅될 때 용액에 존재하는 다른 물질들을 끌고 들어가서 함께 코팅되는 특징(동시 코팅 특성)이 있다. 따라서 본 발명에서는 폴리도파민을 리튬염 및 이온전도성 고분자와 함께 사용하여 코팅성과 이온전도성 코팅층의 두께를 조절한다. 물론, 폴리도파민 자체가 가지는 물성 자체 또한 저항 변화율을 감소시키는 역할을 한다.Particularly, the solid electrolyte according to the present invention includes polydodamine in the ion conductive coating layer formed on the ion conductor layer. The above-mentioned polydopamine has an advantage of being able to control the thickness of a thin film formed depending on the concentration of the initial dopamine and the coating time, and to attract other substances present in the solution when they are coated on the surface of a substance, There is a feature to be coated (co-coating property). Therefore, in the present invention, polydopamine is used together with a lithium salt and an ion conductive polymer to control the coating property and the thickness of the ion conductive coating layer. Of course, the physical properties of polydopamine itself also serve to reduce the rate of resistance change.

폴리도파민은 카테콜 아민인(DOPA(3,4-dihydroxy-phenylalanine)) 또는 그 유도체의 중합 반응에 의하여 생성된 고분자이다.Polydodamine is a polymer produced by the polymerization of DOPA (3,4-dihydroxy-phenylalanine) or its derivatives.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

구체적으로 상기 DOPA(ii) 또는 그 유도체는 하기 반응식 1에서와 같은 자가 중합을 통해 리튬 이온 전도체층의 일 면에 폴리도파민(i)을 포함하는 코팅층을 형성하게 된다.Specifically, DOPA (ii) or a derivative thereof forms a coating layer containing polypodamine (i) on one side of the lithium ion conductor layer through self-polymerization as shown in Reaction Scheme 1 below.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

다만, 본 발명에서 폴리도파민은 DOPA 및 그 유도체의 중합체뿐만 아니라 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 폴리도파민의 작용기를 변형시켜 요구 특성에 부합된 폴리도파민을 포함할 수 있다. 또, 상기 DOPA의 유도체는 DOPA 내 수소 원자 중 적어도 하나가 티올기, 제1 아민기(primary amino), 제 2 아미노기(secondary amino), 니트릴기(nitrile), 알데하이드기(aldehyde), 이미다졸릴기(imidazole), 아자이드기(azide), 할로겐기(halide), 폴리헥사메틸렌 디티오카보네이트 (polyhexamethylene dithiocarbonate), 히드록실기(hydroxyl), 카르복실기(carboxyl), 카르복실에스터기(carboxylic ester) 및 카르복사미드(carboxamide)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 화합물일 수 있다. However, in the present invention, the polydopamine may include not only polymers of DOPA and derivatives thereof but also polydopamine which conforms to the required properties by modifying functional groups of the polydodamine to the extent that the object of the present invention is not impaired. The derivative of DOPA is a derivative in which at least one of the hydrogen atoms in DOPA is substituted with a thiol group, a primary amino group, a secondary amino group, a nitrile group, an aldehyde group, An imidazole group, an azide group, a halide group, a polyhexamethylene dithiocarbonate group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carboxylic ester group, Carboxamide, carboxamide, and the like.

또한, 본 발명의 리튬 이온 전도체층 상에 형성되는 이온전도성 코팅층에는 리튬염이 포함된다.The ion conductive coating layer formed on the lithium ion conductor layer of the present invention includes a lithium salt.

상기 리튬염은 바람직하기로 LiTFSI, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiSCN, LiCF3CO2, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC4F9SO3, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)·2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬 이미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있다. 보다 바람직하기로는 LiTFSI(lithium bis-trifluoromethanesulfonimide)일 수 있다.To the lithium salt is preferably LiTFSI, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiSCN, LiCF 3 CO 2, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , (CF 3 SO 2 ) Chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenylborate lithium imide, and combinations thereof. And more preferably lithium bis-trifluoromethanesulfonimide (LiTFSI).

상기 리튬염은 이온전도성 코팅층의 총 중량 대비 0.01 ~ 25 중량%로 포함되고, 바람직하기로는 0.01 ~ 5 중량%로 포함된다. 이온전도성 코팅층 내 리튬염이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 본 발명의 계면 안정성 확보 및 내부 저항 증가에 대한 저감 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 폴리도파민 대비 리튬염의 양이 지나치게 많아 리튬 이온 전도체층 상에 대한 코팅력이 약화되어 이온전도성 코팅층이 제대로 형성되기 어렵다.The lithium salt is contained in an amount of 0.01 to 25% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight, based on the total weight of the ion conductive coating layer. When the lithium salt in the ion conductive coating layer is contained in an amount less than the above range, the effects of securing the interfacial stability and reducing the internal resistance of the present invention are insignificant. When the lithium salt is contained in an amount exceeding the above range, The coating ability on the lithium ion conductor layer is weakened and it is difficult for the ion conductive coating layer to be formed properly.

또한, 본 발명에서 제시하는 리튬 이온 전도체층의 적어도 일 면에 형성되는 이온전도성 코팅층에는 이온전도성 고분자가 더 포함될 수 있다.In addition, the ion conductive polymer layer formed on at least one surface of the lithium ion conductor layer of the present invention may further include an ion conductive polymer.

상기 이온전도성 고분자는 바람직하기로 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있다. 보다 바람직하기로는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)일 수 있다.The ion conductive polymer is preferably selected from the group consisting of a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing a group, and a combination thereof. More preferably, it may be polyethylene glycol (PEG).

상기 이온전도성 고분자는 이온전도성 코팅층의 총 중량 대비 1 ~ 50 중량% 로 포함되고, 바람직하기로는 1 ~ 10 중량%로 포함된다. 이온전도성 코팅층 내 이온전도성 고분자가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 본 발명의 계면 안정성 확보 및 내부 저항 저감 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 폴리도파민 대비 이온전도성 고분자의 양이 지나치게 많아 이온전도성 코팅층이 지나치게 두껍게 형성되고, 이 경우 이온전도성 코팅층 자체가 하나의 저항으로 작용하는 문제가 생긴다.The ion conductive polymer is contained in an amount of 1 to 50% by weight, and preferably 1 to 10% by weight based on the total weight of the ion conductive coating layer. When the ion conductive polymer in the ion conductive coating layer is contained in an amount less than the above range, the effect of securing the interfacial stability and reducing the internal resistance of the present invention is insignificant. When the ion conductive polymer is contained in an amount exceeding the above range, the amount of the ion conductive polymer The ion conductive coating layer is excessively thick, and in this case, there arises a problem that the ion conductive coating layer itself acts as a single resistor.

상술한 바와 같이 본 발명의 리튬 이온 전도체층 상에 형성되는 이온전도성 코팅층은 리튬 이온 전도체층의 적어도 일 표면에 형성될 수 있으므로, 어느 한쪽 측면에만 형성하여 양극 또는 음극 중 어느 한 극으로만 접하도록 할 수도 있고, 양 측면에 모두 형성하여 양극 및 음극에 모두 접하도록 할 수도 있다.As described above, since the ion conductive coating layer formed on the lithium ion conductor layer of the present invention can be formed on at least one surface of the lithium ion conductor layer, the ion conductive coating layer can be formed on only one side of the lithium ion conductor layer, Or may be formed on both sides to contact both the positive electrode and the negative electrode.

또한, 어느 한 측면에 대하여 형성되는 이온전도성 코팅층은 독립적으로 리튬 이온 전도체층의 어느 일 면의 전부를 덮을 수도 있고, 또는 리튬 이온 전도체층의 일 면의 일부를 덮을 수도 있다. 이온전도성 코팅층이 리튬 이온 전도체층의 어느 일 면의 전부를 덮을 경우에는 일부만을 덮는 경우에 비하여 고체 전해질과 리튬 금속의 음극 또는 양극과의 접촉에 따른 부반응을 더 효과적으로 차단할 수 있다. 또, 이온전도성 코팅층이 리튬 이온 전도체 층의 일면을 부분적으로 덮는 경우에는 비코팅 부분을 통해 리튬 이온이 보다 용이하게 이동할 수 있어 계면 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 리튬 이온 전도체층의 종류 및 구체적인 특성을 고려하여 이온전도성 코팅층을 적절한 형태로 형성하는 것이 바람직하다.The ion conductive coating layer formed on either side may independently cover all of one surface of the lithium ion conductor layer or cover a part of one surface of the lithium ion conductor layer. When the ion conductive coating layer covers the entire surface of one side of the lithium ion conductor layer, the side reaction due to the contact between the solid electrolyte and the cathode or anode of the lithium metal can be more effectively blocked as compared with the case where the ion conductive coating layer covers only a part. When the ion conductive coating layer partially covers one side of the lithium ion conductor layer, lithium ions can more easily move through the non-coated portion, thereby reducing the interfacial resistance. Accordingly, it is desirable to form the ion conductive coating layer in an appropriate form in consideration of the kind and specific characteristics of the lithium ion conductor layer.

형성되는 이온전도성 코팅층의 두께는 바람직하기로 1 ~ 200nm이고, 보다 바람직하기로 10 ~ 100nm로 할 수 있다. 이온전도성 코팅층의 두께는 초기 반응물의 농도와 코팅 시간 조절을 통해 적절히 조절한다. 상기한 바람직한 두께 범위 내에서는 리튬 이차 전지의 과도한 내부 저항 증가를 억제하고, 고체 전해질과 전극간의 접착력을 적절히 유지할 수 있다. 만약 상기 이온전도성 코팅층의 두께가 상기 바람직한 두께 범위 미만일 경우에는 전해질과의 부반응 억제 및 계면 저항 감소 효과가 미미하고, 초과일 경우에는 이온전도성 코팅층 자체가 저항으로 작용하여 레이트 특성(rate performance)이 저하될 우려가 있다.The thickness of the formed ion conductive coating layer is preferably 1 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm. The thickness of the ionically conductive coating layer is appropriately controlled by adjusting the initial reactant concentration and the coating time. Within the above-mentioned preferable thickness range, an excessive increase in internal resistance of the lithium secondary battery can be suppressed and the adhesion force between the solid electrolyte and the electrode can be appropriately maintained. If the thickness of the ion conductive coating layer is less than the preferable thickness range, the effect of suppressing the side reaction with the electrolyte and reducing the interface resistance is insufficient. If the thickness is too large, the ion conductive coating layer itself acts as a resistance, There is a concern.

상술한 리튬 이온 전도체 및 이온전도성 코팅층을 포함하는 본 발명의 고체 전해질은 리튬 이온전도성 코팅층을 형성하는 것 외에는 통상의 고체 전해질 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 고체 전해질은 도파민 또는 이의 유도체, 리튬염, 이온전도성 고분자가 용해된 용액을, 도포, 분사, 침지 등의 다양한 표면처리 방법을 이용하여 리튬 이온 전도체층의 적어도 일 면에 코팅하고, 건조하여 이온전도성 코팅층을 갖는 리튬 이온 전도체층을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.The solid electrolyte of the present invention including the lithium ion conductor and the ion conductive coating layer described above can be produced according to a conventional solid electrolyte production method except that a lithium ion conductive coating layer is formed. Specifically, the solid electrolyte may be formed by coating a solution of dopamine or a derivative thereof, a lithium salt or an ion conductive polymer on at least one surface of a lithium ion conductor layer using various surface treatment methods such as coating, spraying, and dipping, Followed by drying to produce a lithium ion conductor layer having an ion conductive coating layer.

이때 상기 도파민 또는 이의 유도체가 용해된 용액은 도파민 또는 이의 유도체를 수성 용매, 구체적으로는 물 또는 증류수 기반의 완충용액(10 mM tris buffer solution, pH 8.5)에 용해시켜 제조될 수 있다. 또, 도파민이 자발적인 중합을 통해 폴리도파민 코팅층을 형성하기 위해서는 상기 용액을 약염기(pH 8.5) 상태로 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도파민 또는 이의 유도체가 용해된 용액의 pH는 7 내지 10일 수 있으며, 보다 구체적으로는 7 내지 9일 수 있다. 상기한 pH 범위 내에서 도파민 또는 이의 유도체는 자가 중합(self-polymerization)이 이루어질 수 있다.The solution in which the dopamine or its derivative is dissolved can be prepared by dissolving dopamine or a derivative thereof in an aqueous solvent, specifically water or a buffer solution based on distilled water (10 mM tris buffer solution, pH 8.5). Further, in order for dopamine to form a poly dopamine coating layer through spontaneous polymerization, it is preferable that the solution is maintained in a weak base (pH 8.5) state constantly. Accordingly, the pH of the solution in which the dopamine or derivative thereof is dissolved may be 7 to 10, more specifically 7 to 9. Within the above-mentioned pH range, dopamine or derivatives thereof can be self-polymerized.

또한, 상기 이온전도성 코팅층을 형성하기 위한 리튬 이온 전도체는 바람직하게 펠렛 형태일 수 있다. 상기 펠렛 상태의 리튬 이온 전도체층은 분말 형태의 리튬 이온 전도체를 프레스에 넣고 적절한 압력을 가하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다. 이때, 선택적으로 상기 제조된 펠렛 형태의 리튬 이온 전도체를 고온에서 소결시킴으로써 계면저항을 저감시킨 후, 상기 이온전도성 코팅층을 형성하는 것이 보다 바람직하다.In addition, the lithium ion conductor for forming the ion conductive coating layer may preferably be in the form of a pellet. The lithium ion conductor layer in pellet form can be produced in the form of a pellet by putting a powdery lithium ion conductor into a press and applying appropriate pressure. At this time, it is preferable to selectively reduce the interface resistance by sintering the lithium ion conductor of the pellet type produced at a high temperature, and then form the ion conductive coating layer.

한편, 본 발명에서는 양극과 음극 사이에 개제된 전술한 바의 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a lithium secondary battery including the solid electrolyte formed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 리튬 이차전지는 구체적으로 리튬 금속전지, 리튬 이온전지, 리튬 폴리머 전지의 형태일 수 있으나 바람직하기로는 리튬 금속전지이다.The lithium secondary battery of the present invention may be in the form of a lithium metal battery, a lithium ion battery, or a lithium polymer battery, but is preferably a lithium metal battery.

상기 리튬 이차전지에 있어서, 고체 전해질은 전술한 바와 같이 고체전해질과 리튬 금속간 계면의 부반응 및 초기 저항 증가를 방지하면서 전해질 및 분리막으로 작용할 수 있다.In the lithium secondary battery, the solid electrolyte can act as an electrolyte and a separation membrane while preventing side reactions and an initial resistance increase between the solid electrolyte and the lithium metal interface as described above.

상기 리튬 이차 전지의 양극은 양극 집전체 상에 형성되며, 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로서 포함한다.The positive electrode of the lithium secondary battery is formed on the positive electrode collector and includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material.

상기 양극 집전체로는 망상 또는 메시 모양 등의 다공체를 사용할 수 있으며, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄 등의 다공성 금속판을 사용할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 집전체로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 또 상기 양극 집전체는 산화를 방지하기 위하여 내산화성의 금속 또는 합금 피막으로 피복될 수도 있다.As the cathode current collector, a porous body such as a mesh or mesh shape may be used, and a porous metal plate such as stainless steel, nickel, aluminum, or the like may be used, but not limited thereto, and any material that can be used as a collector in the related art It is possible. The cathode current collector may be coated with an oxidation-resistant metal or alloy coating to prevent oxidation.

또, 상기 양극에 있어서, 상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬 함유 전이금속 산화물을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - yCoyO2, LiCo1 - yMnyO2, LiNi1 - yMnyO2(O≤≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - zNizO4, LiMn2 - zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 산화물(oxide) 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용할 수 있다. 또한, 초기에 리튬이 없는 Li-free 형태의 양극 활물질도 가능하며, 예를 들면 TiS2, FeS2 또는 V2O5 가 있다.In the positive electrode, a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithium intercalation compound) may be used as the positive electrode active material. Specifically, lithium-containing transition metal oxides can be used. More specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a < 0 <b <1, 0 < c <1, a + b + c = 1), LiNi 1 - y Co y O 2, LiCo 1 - y Mn y O 2, LiNi 1 - y Mn y O 2 (O≤ ≤y <1), Li (Ni a Co b Mn c) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2 - z Ni z O 4 , LiMn 2 - z Co z O 4 (0 <z <2), LiCoPO 4 and LiFePO 4, and combinations thereof. In addition to these oxides, sulfide, selenide and halide may be used. In addition, lithium-free cathode active materials which are initially lithium-free are also possible, for example, TiS 2 , FeS 2 or V 2 O 5 .

또, 상기 양극은 또, 상기 양극은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 상기 도전성 재료는 다공성일 수 있다. 따라서, 상기 도전성 재료로는 다공성 및 도전성을 갖는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 다공성을 갖는 탄소계 물질을 사용할 수 있다. 이와 같은 탄소계 물질로는 카본 블랙, 그래파이트, 그래핀, 활성탄, 탄소섬유, 탄소 나노튜브(CNT) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 도전성 재료로는 금속 섬유, 금속 메쉬 등의 금속성 도전성 재료; 구리, 은, 니켈, 알루미늄 등의 금속성 분말; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료도 사용할 수 있다. 상기 도전성 재료들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.In addition, the positive electrode may also include a conductive material. The conductive material may be porous. Therefore, any conductive material having porosity and conductivity may be used without limitation, and for example, a carbon-based material having porosity may be used. Examples of the carbon-based material include carbon black, graphite, graphene, activated carbon, carbon fiber, and carbon nanotube (CNT). Examples of the conductive material include metallic conductive materials such as metal fibers and metal mesh; Metallic powder such as copper, silver, nickel, and aluminum; Or an organic conductive material such as a polyphenylene derivative can also be used. The conductive materials may be used alone or in combination.

또, 상기 양극은 바인더를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 바인더로는 In addition, the anode may further include a binder. As the binder,

열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 바인더로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌-부타디엔 고무, 테트라플루오로에틸렌- 퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 불화비닐리덴-헥사 플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 불화비니리덴-펜타프루오로 프로필렌 공중합체, 프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라 플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로 에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합제 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.A thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used. More specifically, examples of the binder include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene-butadiene rubber, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, Vinylidene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, Propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer A copolymer, an ethylene-acrylic acid copolymer or the like may be used alone or in combination, It not limited to all possible as long as they can be used as binders in the art.

한편, 상기 리튬 이차전지가 전해액을 포함하지 않는 전고체 전지인 경우, 이온전도성 고분자가 전해액 및 바인더 역할을 대신할 수 있다. 상기 이온전도성 고분자로는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 또는 폴리프로필렌 옥사이드(PPO) 등이나 폴리실록산계 등을 사용할 수 있다. 상기와 같은 양극은 양극활물질과 도전재, 그리고 선택적으로 바인더를 혼합하여 양극활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 도포하고 건조, 압연함으로써 제조할 수 있다. 또 다른 방법으로 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극집전체 상에 라미네이션하여 제조할 수도 있다.On the other hand, when the lithium secondary battery is a pre-solid battery that does not contain an electrolyte, the ion conductive polymer can replace the electrolyte solution and the binder. As the ion conductive polymer, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polysiloxane or the like can be used. The positive electrode may be prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and optionally a binder to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, coating the positive electrode active material on at least one surface of the positive electrode current collector, and drying and rolling. Alternatively, the composition for forming the cathode active material layer may be cast on a separate support, and then a film obtained by peeling the support from the support may be laminated on the cathode current collector.

한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 음극은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 음극활물질로서 리튬 금속을 포함한다. 리튬 금속은 밀도가 낮고 또 표준환원전위가 낮기 때문에 고에너지 밀도 및 우수한 방전용량 유지특성을 갖는 리튬 이차전지의 음극으로서 유용하다.Meanwhile, in the lithium secondary battery, the negative electrode includes lithium metal as a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium. Lithium metal is useful as a negative electrode of a lithium secondary battery having a high energy density and excellent discharge capacity holding characteristics because of low density and low standard reduction potential.

본 발명에 따라 이온전도성 코팅층이 형성된 리튬 이온 전도체층을 포함하는 고체 전해질을 구비한 리튬 이차 전지는 충, 방전 시 소요되는 시간이 단축되고 충, 방전 수명이 향상된다.A lithium secondary battery having a solid electrolyte including a lithium ion conductor layer formed with an ion conductive coating layer according to the present invention can shorten the time required for charging and discharging and improve the charge and discharge life.

구체적으로, 본 발명에 따른 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질은 전극과의 접착력이 우수하여 리튬 이온 전달이 효과적으로 이루어지고, 고체 전해질과 전극의 계면간 부반응이 감소하며 전지 내부 초기 저항의 증가율이 현저히 감소한다. 그 결과, 전지의 출력 밀도 특성이 향상되고, 비가역 용량의 감소에 따라 레이트 특성이 향상되므로 전지의 충전 또는 방전 시 소요 시간이 단축되고, 충·방전 수명이 향상된다. 따라서 빠른 충전 속도가 요구되는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 기기나, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 전기 자동차 분야, 그리고 중대형 에너지 저장 시스템에 유용하다.Specifically, the solid electrolyte having the ion conductive coating layer according to the present invention is excellent in adhesion with the electrode, effectively transferring lithium ions, reducing the inter-interface side reaction between the solid electrolyte and the electrode, and significantly reducing the rate of increase in initial resistance inside the battery do. As a result, the output density characteristics of the battery are improved, and the rate characteristics are improved as the irreversible capacity is reduced, so that the time required for charging or discharging the battery is shortened and the charge and discharge life is improved. Accordingly, it is desirable to provide an electric vehicle such as a portable device such as a mobile phone, a notebook computer, a digital camera, a camcorder, or the like that requires a fast charging speed, a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (plug-in HEV, PHEV) Fields, and medium to large energy storage systems.

이하, 본 발명의 내용에 대한 이해를 돕기 위하여 실시예, 비교예 및 실험예를 제시한다. 다만, 하기 시험예는 본 발명의 구성 및 효과에 관한 일 시험예들에 해당할 뿐, 본 발명의 권리 범위 및 효과가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples, comparative examples and experimental examples are presented to help understand the contents of the present invention. However, the following test example corresponds to one test example of the constitution and effect of the present invention, and the scope and effect of the present invention are not limited thereto.

[ [ 실시예Example 1]  One] 고체전해질Solid electrolyte (이온전도체((Ion conductor LAGPLAGP ) - ) - 폴리도파민Polydopamine ++ TFSITFSI ) 제조) Produce

LiTFSI 75.7mg (2.64 x 10- 4 mol)을 25ml Tris-HCl buffer (pH 8.5mM)에 넣어서 용해시킨 후 도파민(Dopamine) 50mg (2.64 x 10- 4 mol)을 첨가하여 용해시켰다(도파민은 첨가된 후 수초 내 용해되어 바로 자가 중합(self polymerization)이 일어남). 도파민 첨가 직후 산화물계 전해질인 LAGP 펠렛을 용액에 넣은 후 상온에서 17시간 방치하여 표면 코팅을 진행하였다. LiTFSI 75.7mg (2.64 x 10 - 4 mol) was dissolved it in 25ml Tris-HCl buffer (pH 8.5mM ) dopamine (Dopamine) 50mg (2.64 x 10 - 4 mol) was added and dissolved (dopamine is added And self polymerization occurs immediately after dissolution in a few seconds). Immediately after the addition of dopamine, the LAGP pellet, which is an oxide electrolyte, was put into the solution, and then left to stand at room temperature for 17 hours to perform surface coating.

코팅이 끝나고 Li1 + xAlxGe2x(PO4)3(LAGP) 펠렛을 꺼내어 증류수로 충분히 세척(washing)하여 표면에 엉겨붙은 찌꺼기를 제거하고, 배스 타입 초음파분쇄기(bath type sonicator)에서 약 3분간 초음파 처리(sonication)하여 잔류하는 찌꺼기들을 제거하였다.After coating, the Li 1 + x Al x Ge 2 x (PO 4 ) 3 (LAGP) pellets were taken out and washed thoroughly with distilled water to remove any entangled debris on the surface, and a bath type sonicator Sonication was performed for 3 minutes to remove residual debris.

이후 펠렛을 상온에서 공기중 건조(air drying)하여 충분히 건조 시킨 후 Li 금속과 대칭적인 셀(symmetric cell)을 제조하였다.Thereafter, the pellet was air-dried at room temperature, sufficiently dried, and then a symmetric cell with Li metal was prepared.

[[ 실시예Example 2]  2] 고체전해질Solid electrolyte (이온전도체((Ion conductor LAGPLAGP ) - ) - 폴리도파민Polydopamine ++ TFSITFSI +PEG) 제조+ PEG) manufacture

폴리에틸렌글리콜(PEG, MW 8000)을 buffer에 첨가하여 먼저 용해시킨 후 LiTFSI 염을 넣어 용해시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다. Except that polyethylene glycol (PEG, MW 8000) was added to the buffer to dissolve it first, and then LiTFSI salt was added to dissolve it.

[[ 비교예Comparative Example 1]  One] 고체전해질(이온전도체(LAGP))의The solid electrolyte (ion conductor (LAGP)) 제조 Produce

분말 형태의 리튬 이온 전도체인 Li1 . 5Al0 . 5Ge1 . 5P3O12 적당량을 프레스에 넣고 압력을 가하여 펠렛 형태로 제조하고, 소결시켜 소결된 펠렛 형태의 Li1.5Al0.5Ge1.5P3O12(평균입경(D50) = 2um)를 제조하였다.Li 1 , a lithium ion conductor in powder form . 5 Al 0 . 5 Ge 1 . 5 P 3 O 12 were put into a press and pressed into a pellet form, and sintered to prepare a sintered pellet-shaped Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3 O 12 (average particle diameter (D 50 ) = 2 μm).

[[ 실험예Experimental Example 1] 관찰 사진 1] Observation photograph

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1을 통하여 제조된 고체전해질을 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통하여 관찰하였다.The solid electrolytes prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were observed through a scanning electron microscope (SEM).

관찰 결과는 도 1 내지 3으로 제시한다.Observation results are shown in Figs.

도 1은 실시예 1의 고체전해질의 단면 관찰 이미지이다. 도 1을 참조하면, 리튬 이온 전도체 층의 상부 표면에 이온전도성 코팅층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 이온전도성 코팅층은 코팅 위치에 따라 20nm 에서 80nm 범위의 두께를 가진다.1 is an image of a cross section of a solid electrolyte of Example 1. Fig. Referring to FIG. 1, it can be seen that an ion conductive coating layer is formed on the upper surface of the lithium ion conductor layer. The ion conductive coating layer has a thickness ranging from 20 nm to 80 nm depending on the coating position.

도 2는 실시예 2의 고체전해질의 단면 관찰 이미지이다. 도 2를 참조하면, 상기 도 1과 유사하게 리튬 이온 이온 전도체의 상부 표면에 이온전도성 코팅층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.2 is a cross-sectional observation image of the solid electrolyte of Example 2. Fig. Referring to FIG. 2, it can be seen that an ion conductive coating layer is formed on the upper surface of the lithium ion conductor, similarly to FIG.

도 3은 비교예 1의 고체전해질의 단면 관찰 이미지이다. 도 3에서 나타난 바와 같이 상기 리튬 이온 전도체 상에는 이온전도성 코팅층이 형성되어 있지 않다.3 is an image of a cross section of a solid electrolyte of Comparative Example 1. Fig. As shown in FIG. 3, the ion conductive coating layer is not formed on the lithium ion conductor.

[[ 실험예Experimental Example 2] 시간 경과에 따른 초기 저항 변화 양상 2] Initial resistance change with time

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지 셀을 이용하여 시간 경과에 따라 초기 저항 값이 변화하는 양상에 대하여 확인해 보았다.The initial resistance values of lithium secondary battery cells including the solid electrolytes of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 were observed with time.

실험 결과는 도 4의 그래프로 제시한다.The experimental results are shown in the graph of FIG.

도 4를 참조하면, 실시예 1의 경우 리튬염 및 폴리도파민의 이온전도성 코팅층이 형성됨으로써 시간에 따른 저항 증가가 크지 않음을 확인할 수 있다. 또한 실시예 2의 경우에는 이온전도성 코팅층에 폴리에틸렌글리콜을 더 포함함으로써 실시예 1에 비해서도 초기 저항(0일째) 값이 감소하고 그 증가율 또한 크지 않음을 확인할 수 있다. 실시예 2의 그래프 개형은 1일째 다소 증가하는 경향이 있으나 이후 거의 수평을 이루고 있으며, 특히 4일 이후에는 저항값의 변화가 거의 없는 동일한 수준으로 유지되었다. 반면, 비교예 1의 경우에는 코팅층 형성을 위한 표면처리를 하지 않아 초기 저항은 작으나 시간에 따라 지속적인 계면 반응이 진행되어 저항이 급격하게 증가하는 양상을 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the case of Example 1, the ionic conductive coating layer of lithium salt and polydodamine is formed, which means that the resistance increase over time is not large. In addition, in the case of Example 2, the initial resistance (day 0) value was lowered and the rate of increase was not greater than that of Example 1 by further including polyethylene glycol in the ion conductive coating layer. The graph form of Example 2 tended to increase slightly on the first day, but then became almost horizontal, and after 4 days, the resistance value remained almost the same level with little change. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, the initial resistance was small due to no surface treatment for forming the coating layer, but the continuous interfacial reaction progressed with time, and the resistance rapidly increased.

상기 실험 결과에 대하여, 0일 대비 7일째의 초기 저항의 변화율을 도 5의 그래프로 제시한다.With respect to the above experimental results, the rate of change of the initial resistance at the 7th day from day 0 is shown in the graph of FIG.

도 5를 참조하면, 실시예 1은 저항 증가율이 22%이고, 실시예 2는 123%로 비교예 1의 777% 대비 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the resistance increase rate of Example 1 was 22%, and that of Example 2 was 123%, which was significantly lower than 777% of Comparative Example 1.

특히, 실시예 1 및 2의 경우에는 이온전도성 코팅층의 영향으로 초기 저항값(0일째)은 비교예 1에 비하여는 다소 컸지만, 7일 경과후의 저항값은 비교예 1과 동일하거나(실시예 1) 비교예 1보다 더 작은 것(실시예 2)을 확인할 수 있다.In particular, in the case of Examples 1 and 2, the initial resistance value (day 0) was somewhat larger than that of Comparative Example 1 due to the influence of the ion conductive coating layer, but the resistance value after 7 days was the same as that of Comparative Example 1 1) smaller than Comparative Example 1 (Example 2) can be confirmed.

상기 실험결과로부터 본 발명에 따른 이온전도성 코팅층이 형성된 고체전해질를 포함하는 리튬 이차전지는 고체전해질과 전극간의 계면 안정성이 유지되고 그 결과 초기 저항 증가율이 저감됨을 알 수 있다.From the experimental results, it can be seen that the lithium secondary battery including the solid electrolyte in which the ion conductive coating layer according to the present invention is formed maintains the interfacial stability between the solid electrolyte and the electrode, and as a result, the initial resistance increase rate is reduced.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 빠른 충전 속도가 요구되는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 기기나, 하이브리드 전기자동차(hybrid dlectric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 전기 자동차 분야, 그리고 중대형 에너지 저장 시스템에 특히 유용하게 활용 가능하다. The lithium secondary battery according to the present invention can be applied to a portable device such as a cellular phone, a notebook computer, a digital camera, a camcorder, and the like, a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle , PHEV), and middle and large-sized energy storage systems.

Claims (11)

리튬 이온 전도체층의 적어도 일 면에 폴리도파민 및 리튬염을 포함하는 이온전도성 코팅층이 형성된 고체 전해질.
A solid electrolyte in which an ion conductive coating layer is formed on at least one side of a lithium ion conductor layer, the ion conductive coating layer comprising polypodamine and a lithium salt.
제1항에 있어서,
상기 리튬 이온 전도체는 리튬-란타늄-티타늄 산화물계, 리튬-란타늄-지르코늄 산화물계, 니시콘(LISICON)계, 리튬-알루미늄-티타늄-인산염계, 리튬-알루미늄-게르마늄-인산염계, 리튬 포스포러스 옥시나이트라이드계, 황화물계 리튬 이온 전도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
The lithium ion conductor may be a lithium-lanthanum-titanium oxide system, a lithium-lanthanum-zirconium oxide system, a LISICON system, a lithium- aluminum- titanium- phosphate system, a lithium- aluminum- germanium- phosphate system, a lithium phosphorus oxy- A nitrile-based lithium ion conductor, and a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 리튬 이온 전도체는 Li1 + XAlXM2 -X(PO4)3 (단, M은 Ti 또는 Ge이고, 0<x<1 임)인 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium ion conductor is Li 1 + X Al x M 2 -X (PO 4 ) 3 (wherein M is Ti or Ge, and 0 <x <1).
제1항에 있어서,
상기 리튬염은 LiTFSI, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiSCN, LiCF3CO2, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC4F9SO3, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)·2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬 이미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
The lithium salt LiTFSI, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiSCN, LiCF 3 CO 2, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiC 4 F 9 SO 3, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) · 2NLi, chloroborane lithium, A lower aliphatic carboxylic acid lithium, a 4-phenylborate lithium imide, and a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 리튬염은 이온전도성 코팅층의 총 중량 대비 0.1 ~ 25 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium salt comprises 0.1 to 25% by weight based on the total weight of the ion conductive coating layer.
제1항에 있어서,
상기 이온전도성 코팅층은 이온전도성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the ion conductive coating layer further comprises an ion conductive polymer.
제6항에 있어서,
상기 이온전도성 고분자는 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the ion conductive polymer includes at least one selected from the group consisting of polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene, A polymer, and a combination thereof.
제6항에 있어서,
상기 이온전도성 고분자는 이온전도성 코팅층의 총 중량 대비 1 ~ 50 중량 %로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the ion conductive polymer is contained in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the ion conductive coating layer.
제1항에 있어서,
상기 이온전도성 코팅층의 두께는 1 ~ 200nm인 것을 특징으로 하는 고체 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the ion conductive coating layer is 1 to 200 nm.
양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,
상기 고체 전해질은 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 따른 고체 전해질인 리튬 이차전지.
1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a solid electrolyte interposed therebetween,
Wherein the solid electrolyte is the solid electrolyte according to any one of claims 1 to 9.
제10항에 있어서,
상기 리튬 이차전지는 리튬 금속전지인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
11. The method of claim 10,
Wherein the lithium secondary battery is a lithium metal battery.
KR1020150179317A 2015-12-15 2015-12-15 Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof KR102024893B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150179317A KR102024893B1 (en) 2015-12-15 2015-12-15 Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150179317A KR102024893B1 (en) 2015-12-15 2015-12-15 Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170071236A true KR20170071236A (en) 2017-06-23
KR102024893B1 KR102024893B1 (en) 2019-09-24

Family

ID=59283331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150179317A KR102024893B1 (en) 2015-12-15 2015-12-15 Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102024893B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180036410A (en) * 2016-09-30 2018-04-09 주식회사 엘지화학 All solid state battery
WO2019066298A3 (en) * 2017-09-26 2019-05-23 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material for high voltage, comprising lithium manganese-based oxide, and production method therefor
CN113054238A (en) * 2019-12-29 2021-06-29 江西格林德能源有限公司 Composite solid electrolyte and preparation method thereof
KR20220067767A (en) * 2020-11-18 2022-05-25 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Solid electrolyte impregnated with polymeric ionic compound and manufacturing method thereof
CN115441048A (en) * 2022-08-24 2022-12-06 哈尔滨工业大学 Composite electrolyte with stable gradient distribution structure, battery and preparation method
US11600820B2 (en) 2017-09-26 2023-03-07 Lg Energy Solution, Ltd. High voltage positive electrode active material including lithium manganese-based oxide and method for producing the same
US11677112B2 (en) 2019-11-29 2023-06-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal-air battery and method of manufacturing the metal-air battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101150069B1 (en) 2004-12-13 2012-06-01 파나소닉 주식회사 Multilayer body containing active material layer and solid electrolyte layer, and all-solid lithium secondary battery using same
KR20130099463A (en) * 2012-02-29 2013-09-06 주식회사 엘지화학 A separator, the manufacturing method thereof, and electrochemical device containing the same
KR101422908B1 (en) 2012-04-02 2014-07-23 삼성정밀화학 주식회사 Electrolyte for Lithium Ion Secondary Battery and Lithium Ion Secondary Battery Comprising The Same
US20150056517A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 GM Global Technology Operations LLC Flexible membranes and coated electrodes for lithium based batteries

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101150069B1 (en) 2004-12-13 2012-06-01 파나소닉 주식회사 Multilayer body containing active material layer and solid electrolyte layer, and all-solid lithium secondary battery using same
KR20130099463A (en) * 2012-02-29 2013-09-06 주식회사 엘지화학 A separator, the manufacturing method thereof, and electrochemical device containing the same
KR101422908B1 (en) 2012-04-02 2014-07-23 삼성정밀화학 주식회사 Electrolyte for Lithium Ion Secondary Battery and Lithium Ion Secondary Battery Comprising The Same
US20150056517A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 GM Global Technology Operations LLC Flexible membranes and coated electrodes for lithium based batteries

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180036410A (en) * 2016-09-30 2018-04-09 주식회사 엘지화학 All solid state battery
WO2019066298A3 (en) * 2017-09-26 2019-05-23 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material for high voltage, comprising lithium manganese-based oxide, and production method therefor
US11600820B2 (en) 2017-09-26 2023-03-07 Lg Energy Solution, Ltd. High voltage positive electrode active material including lithium manganese-based oxide and method for producing the same
US11677112B2 (en) 2019-11-29 2023-06-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal-air battery and method of manufacturing the metal-air battery
CN113054238A (en) * 2019-12-29 2021-06-29 江西格林德能源有限公司 Composite solid electrolyte and preparation method thereof
CN113054238B (en) * 2019-12-29 2022-10-28 江西格林德能源有限公司 Composite solid electrolyte and preparation method thereof
KR20220067767A (en) * 2020-11-18 2022-05-25 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Solid electrolyte impregnated with polymeric ionic compound and manufacturing method thereof
CN115441048A (en) * 2022-08-24 2022-12-06 哈尔滨工业大学 Composite electrolyte with stable gradient distribution structure, battery and preparation method
CN115441048B (en) * 2022-08-24 2023-10-03 哈尔滨工业大学 Composite electrolyte with stable gradient distribution structure, battery and preparation method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102024893B1 (en) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10923704B2 (en) Electrode coated with a film obtained from an aqueous solution comprising a water-soluble binder, production method thereof and uses of same
US10573879B2 (en) Electrolytes and methods for using the same
US10128481B2 (en) Lithium-based battery separator and method for making the same
EP3203567B1 (en) Lithium-sulfur battery
US9627716B2 (en) Electrolyte and lithium based batteries
KR102024893B1 (en) Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof
JP5108205B2 (en) All solid-state lithium secondary battery
US20160172710A1 (en) Electrolyte and negative electrode structure
US9515321B2 (en) Binder solution for anode, active material slurry for anode comprising the binder solution, anode using the slurry and electrochemical device comprising the anode
CN106898810B (en) Lithium ion battery component
KR20180036600A (en) Anode for lithium secondary battery with double protective layer and lithium secondary battery comprising the same
CN111384399B (en) Protective coating for lithium metal electrodes
WO2010131401A1 (en) Electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
US20100266901A1 (en) Lithium Oxygen Battery Having Enhanced Anode Environment
KR102003296B1 (en) Lithium secondary battery comprising solid electrolyte
JP2016506055A (en) Cathode active material for lithium-sulfur battery and method for producing the same
KR20190082741A (en) Method of forming secondary battery
CN112448047B (en) Method for prelithiation of electrodes
KR20170024862A (en) Organic-inorganic composite solid battery
US11735725B2 (en) Ceramic coating for lithium or sodium metal electrodes
KR20170001374A (en) Lithium sulfur battery and method for manufacturing the same
JP5151329B2 (en) Positive electrode body and lithium secondary battery using the same
CN115699385A (en) Electricity storage device and electrode or separator used therein
KR20150143223A (en) Cathode active material for lithium-sulfur battery, method of preparing the same and lithium-sulfur battery including the same
CN111164801A (en) Electrode, electricity storage element, and method for manufacturing electrode

Legal Events

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