KR20180057135A - Method of manufacturing a solid electrolyte layer and electrode composite layer containing a sulfide-based solid electrolyte and all-solid electrolyte cell comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비정질 상태의 고체전해질을 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착을 통해 비정질을 결정질 또는 유리-결정질로 결정화함으로써 고체전해질 입자간 및 고체전해질 입자와 활물질 입자간의 분산도, 치밀도, 이온전도도 특성을 향상시킬 수 있는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte layer containing a sulfide-based solid electrolyte and a method for producing the same, and more particularly to a method for manufacturing a solid electrolyte layer comprising a sulfide-based solid electrolyte, Based solid electrolyte capable of improving the degree of dispersion, compactness and ionic conductivity between the solid electrolyte particles and between the solid electrolyte particles and the active material particles by crystallizing the amorphous into crystalline or free-crystalline state through the solid electrolyte layer and the electrode To a process for producing a composite layer and to an all-solid-state cell comprising the same.
이차전지는 주로 모바일기기나 노트북 컴퓨터 등의 소형 분야에 적용되어 왔지만 최근에는 그 적용방향이 중대형 분야로 확장되고 있으며, 주로 에너지저장장치(energy storage system, ESS) 또는 전기자동차 (electric vehicle, EV) 등과 관련하여 고에너지 및 고출력이 요구되는 분야로 확장되고 있다. 이러한 중대형 이차전지의 경우 소형과는 달리 온도, 충격 등과 같은 작동환경이 가혹할 뿐만 아니라 더욱 많은 전지를 사용해야 하기 때문에 우수한 성능이나 적절한 가격과 함께 안전성이 확보될 필요가 있다. 현재 상용화된 대부분의 이차전지는 리튬염을 유기용매에 녹인 유기액체 전해질을 이용하고 있기 때문에 누액을 비롯하여 발화 및 폭발에 대한 잠재적인 위험성을 안고 있다. The secondary battery has been mainly applied to a small-sized field such as a mobile device or a notebook computer. However, recently, the application of the secondary battery has been expanding into a medium- and large-sized field, and an energy storage system (ESS) And the like are being expanded to fields requiring high energy and high output. Unlike a small-sized and medium-sized secondary battery, operating environments such as temperature and impact are not only severe but also require a large number of batteries. Therefore, it is necessary to ensure safety with good performance and reasonable prices. Most commercialized secondary batteries use an organic liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, which poses a potential risk of ignition and explosion including leakage.
따라서 최근에는 전고체전지(all-solid-state battery)에 대한 개발이 이루어지고 있는데, 전고체전지는 불연성의 무기 고체전해질을 이용하는 전지로서 종래의 가연성 유기액체 전해질을 사용하는 리튬이차전지에 비해 열적 안정성이 높다는 장점이 있다. 전고체전지는 일반적으로 음극집전체층, 음극전극복합체층, 고체전해질층, 양극전극복합체층 및 양극집전체층의 적층 구조를 가지고 있다. 이러한 전고체전지에 대한 종래기술 중 대량생산에 적합한 공정으로는 '대한민국특허청 등록특허 제10-1506833호 슬러리, 고체 전해질층의 제조방법, 전극 활물질층의 제조 방법 및 전고체 전지의 제조 방법'과 같은 슬러리 도포 방식의 기술이 개발되고 있다. 고체전해질은 산화물계와 황화물계가 있으나 산화물계 고체전해질은 열처리 온도가 400℃ 이상으로 높아서 전극 및 전해질층의 제조 후 열처리가 불가능하므로, 본 발명의 제조방법에서는 종래기술에 기재된 것과 같이 황화물계 고체전해질 재료를 사용한다. 황화물계 고체전해질을 고체전해질의 재료로 할 때, 이온전도도가 높은 재료를 얻기 위해서 열처리 과정이 이루어져야 한다. 따라서 종래기술은 열처리 과정을 통해 제조된 결정질(crystalline) 또는 유리-결정질(glass-ceramic)의 황화물계 고체전해질 재료를 포함하는 슬러리를 준비하는 단계와, 슬러리로 고체전해질층 형성용 코팅피막을 형성하는 코팅단계와, 코팅피막을 건조시킴으로써 고체전해질층을 건조하는 단계를 포함하도록 이루어져 있다.Therefore, all-solid-state batteries are being developed in recent years. Batteries using non-combustible inorganic solid electrolytes as compared with lithium secondary batteries using conventional combustible organic liquid electrolytes have a higher thermal stability Is high. The precharge cell generally has a laminated structure of an anode current collector layer, a cathode electrode composite layer, a solid electrolyte layer, a cathode electrode composite layer, and a cathode collector layer. Examples of suitable processes for mass production of such prior solid-state batteries include 'Slurry, a method for producing a solid electrolyte layer, a method for producing an electrode active material layer, and a method for manufacturing an all-solid battery', Korean Registered Patent No. 10-1506833 A technique of the same slurry application method is being developed. The solid electrolyte has an oxide system and a sulfide system. However, since the oxide-based solid electrolyte has a high heat treatment temperature of 400 ° C or more, and thus the electrode and the electrolyte layer can not be heat-treated after the production, Materials are used. When a sulfide-based solid electrolyte is used as a solid electrolyte material, a heat treatment process must be performed to obtain a material having a high ion conductivity. Accordingly, the prior art processes include preparing a slurry containing a crystalline or glass-ceramic sulfide-based solid electrolyte material prepared through a heat treatment process, and forming a coating film for forming a solid electrolyte layer with the slurry And drying the solid electrolyte layer by drying the coating film.
하지만 이와 같이 결정질 또는 유리-결정질의 황화물계 고체전해질을 전해질로 적용할 경우 이온전도도가 높은 황화물계 고체전해질 재료를 얻기 위한 열처리 과정에서 입자의 조대화(coarsening)가 발생하게 된다. 따라서 슬러리의 제조를 위해서는 이를 미분화하는 추가적인 공정이 필요하게 되는데, 미분화 공정에서 고체전해질의 이온전도도가 낮아진다는 문제점이 있다.However, when the crystalline or free-crystalline sulfide-based solid electrolyte is applied to the electrolyte, coarsening of the particles occurs in the heat treatment process to obtain a sulfide-based solid electrolyte material having a high ion conductivity. Therefore, there is a problem in that the ion conductivity of the solid electrolyte is lowered in the undifferentiation process.
따라서 본 발명의 목적은, 비정질 상태의 고체전해질을 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착을 통해 비정질을 결정질 또는 유리-결정질로 결정화함으로써 고체전해질 입자간 및 고체전해질 입자와 활물질 입자간의 분산도, 치밀도, 이온전도도 특성을 향상시킬 수 있는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체전지를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises applying a solid electrolyte in an amorphous state to a collector, and then crystallizing the amorphous material into crystalline or free-crystalline state through heat treatment and compression to obtain a dispersion degree between solid electrolyte particles and active material particles, A solid electrolyte layer including a sulfide-based solid electrolyte capable of improving ionic conductivity, and a method for producing the electrode composite layer, and a pre-solid battery including the same.
상기한 목적은, Li2S, P2S5, LiX (X = Cl, Br, I) 등의 비정질 고체전해질의 원료를 건식 밀링, 습식 밀링, 용해 혼합 또는 반죽 혼합과 같은 방법으로 황화물계 비정질 고체전해질을 제조하는 단계와; 상기 황화물계 비정질 고체전해질을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 슬러리를 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질을 결정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층 제조방법에 의해서 달성된다.The above-mentioned object is achieved by a method for producing amorphous solid electrolyte raw materials such as Li 2 S, P 2 S 5 and LiX (X = Cl, Br, I) by dry milling, wet milling, Preparing a solid electrolyte; Preparing a slurry comprising the sulfide-based amorphous solid electrolyte; And a step of crystallizing the solid electrolyte by applying the slurry to a current collector, followed by heat treatment and compression, to thereby obtain a solid electrolyte layer and an electrode composite layer containing the sulfide-based solid electrolyte.
여기서, 상기 황화물계 비정질 고체전해질은, 결정화를 통해 10-4 내지 10-2S/cm의 이온전도도를 갖는 고체전해질로, 상기 황화물계 비정질 고체전해질은, LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I, 예를 들어 Li7P2S8I, Li6PS5Cl) 조성으로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the sulfide-based amorphous solid electrolyte is a solid electrolyte having an ion conductivity of 10 -4 to 10 -2 S / cm through crystallization, and the sulfide-based amorphous solid electrolyte is LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, Br, I such as Li 7 P 2 S 8 I, Li 6 PS 5 Cl).
또한, 상기 황화물계 비정질 고체전해질은, LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성의 고체전해질에 LGPS(Li10GeP2S12) 또는 LPS(Li7P3S11)계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질을 1 내지 50중량%로 함유하고 있거나 또는, 상기 황화물계 비정질 고체전해질은, LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성의 고체전해질에 리튬(Li), 인(P), 황(S), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I)를 제외한 다른 원소가 1 내지 10중량%로 함유된 것이 바람직하며, 상기 황화물계 비정질 고체전해질은, 0.1 내지 10㎛의 입자 사이즈를 가지는 것이 바람직하다.The sulfide-based amorphous solid electrolyte can be prepared by mixing LGPS (Li 10 GeP 2 S 12 ) or LPS (Li 7 P 3 S) with a solid electrolyte having a composition of LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, of the composition, or contain a crystalline solid electrolyte of 1 to 50% by weight or, the sulfide-based amorphous solid electrolyte, LPSX (Li x P y S z x, x = Cl, Br, I) - 11) based crystalline or glass It is preferable that the solid electrolyte contains 1 to 10% by weight of elements other than lithium (Li), phosphorus (P), sulfur (S), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I) The sulfide-based amorphous solid electrolyte preferably has a particle size of 0.1 to 10 mu m.
또한, 상기 슬러리는, 상기 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더 및 용매로 이루어진 고체전해질 슬러리와, 상기 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더, 도전재, 전극활물질 및 용매로 이루어진 전극복합체 슬러리이며, 상기 고체전해질을 결정화하는 단계는, 상기 전극복합체 슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 전극복합체층을 형성하고, 상기 전극복합체층의 상부에 상기 고체전해질 슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질층을 형성하는 것이 바람직하다.Also, the slurry is an electrode composite slurry comprising the solid electrolyte slurry composed of the sulfide-based amorphous solid electrolyte, the binder and the solvent, and the sulfide-based amorphous solid electrolyte, the binder, the conductive material, the electrode active material and the solvent, The step of crystallizing is a step of forming an electrode composite layer by applying the electrode composite slurry, followed by heat treatment and pressing, applying the solid electrolyte slurry to the upper part of the electrode composite layer, followed by heat treatment and pressing to form a solid electrolyte layer desirable.
상기 고체전해질을 결정화하는 단계는, 140 내지 250℃에서 열처리 및 10 내지 500MPa의 압력으로 압착하는 것이 바람직하다.The step of crystallizing the solid electrolyte is preferably performed by heat treatment at 140 to 250 ° C and a pressure of 10 to 500 MPa.
상기한 목적은 또한, 집전체와; 상기 집전체의 상부에 형성되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질, 바인더, 도전재 및 활물질을 포함하는 음극복합체층 및 양극복합체층으로 이루어진 전극복합체층과; 상기 전극복합체층의 상부에 적층되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 고체전해질 또는 유리-결정질 고체전해질 및 바인더를 포함하는 고체전해질층으로 이루어지며, 상기 집전체-상기 양극복합체층-상기 고체전해질층-상기 음극복합체층-상기 집전체로 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 전고체전지에 의해서도 달성된다.The above-described object is also achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, A negative electrode composite layer and a positive electrode composite layer formed on the current collector and including a sulfide-based crystalline or crystallized free-crystalline solid electrolyte from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 μm, a binder, a conductive material, and an active material An electrode composite layer; And a solid electrolyte layer stacked on the electrode composite layer and including a sulfide-based crystalline solid electrolyte or a free-crystalline solid electrolyte and a binder crystallized from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 탆, The positive electrode composite layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode composite layer, and the current collector.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 비정질 상태의 고체전해질을 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착을 통해 비정질을 결정질 또는 유리-결정질로 결정화함으로써 고체전해질 입자간 및 고체전해질 입자와 활물질 입자간의 분산도, 치밀도, 이온전도도 특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.According to the constitution of the present invention described above, the amorphous state is crystallized in the crystalline or free-crystalline state by applying the solid electrolyte in the amorphous state to the current collector, followed by the heat treatment and the compression, thereby improving the dispersion between the solid electrolyte particles and the active- , Compactness, and ionic conductivity can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고체전해질층 및 전극복합체층 제조방법의 순서도이고,
도 2는 슬러리 내에서 비정질 및 유리-결정질 고체전해질의 입자크기 분포를 나타낸 그래프이고,
도 3은 비정질 고체전해질을 열처리한 후 온도에 따른 상 변화를 나타낸 그래프이고,
도 4는 비정질 고체전해질을 열처리한 후 온도에 따른 이온전도도를 나타낸 그래프이고,
도 5는 실시예 및 비교예를 통해 제조된 전고체전지의 충방전 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a flowchart of a method for producing a solid electrolyte layer and an electrode composite layer according to an embodiment of the present invention,
2 is a graph showing the particle size distribution of amorphous and free-crystalline solid electrolytes in a slurry,
3 is a graph showing a phase change according to temperature after heat treatment of an amorphous solid electrolyte,
FIG. 4 is a graph showing ionic conductivity according to temperature after heat treatment of an amorphous solid electrolyte, and FIG.
FIG. 5 is a graph showing the charge and discharge results of all the solid-state batteries manufactured through Examples and Comparative Examples.
이하 본 발명에 따른 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체전지를 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the solid electrolyte layer including the sulfide-based solid electrolyte according to the present invention and the method for producing the electrode composite layer and the pre-solid battery including the same will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 전고체전지는, 집전체와, 집전체의 상부에 형성되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질, 바인더, 도전재 및 활물질을 포함하는 음극복합체층 및 양극복합체층으로 이루어진 전극복합체층과, 전극복합체층의 상부에 적층되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질 및 바인더를 포함하는 고체전해질층으로 이루어지며, 집전체-양극복합체층-고체전해질층-음극복합체층-집전체로 적층 형성된다.A total cell of the present invention includes a collector, a sulfide-based crystalline or glass-crystalline solid electrolyte formed on the collector and crystallized from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 μm, a binder, a conductive material, and an active material And a binder-crystalline or glass-crystalline solid electrolyte layered on the electrode composite layer and crystallized from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 탆, and a binder- And a laminate of a current collector-positive electrode composite layer-solid electrolyte layer-negative electrode composite layer-current collector.
도 1에 도시된 바와 같이 먼저 황화물계 비정질 고체전해질을 준비한다(S1).As shown in FIG. 1, first, a sulfide-based amorphous solid electrolyte is prepared (S1).
황화물계 비정질 고체전해질은 Li2S, P2S5, LiX (X = Cl, Br, I) 등의 비정질 고체전해질의 원료를 건식 밀링, 습식 밀링, 용해 혼합 또는 반죽 혼합과 같은 방법으로 제조되며, 결정질 또는 유리-결정질이 아닌 비정질 상태의 고체전해질을 의미한다. 바람직한 황화물계 비정질 고체전해질은 결정화시 LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I, 예를 들어 Li7P2S8I, Li6PS5Cl) 조성을 갖는 고체전해질이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 황화물계 고체전해질을 비정질이 아닌 결정질 또는 유리-결정질을 사용할 경우 결정화 과정에서 입도가 커지는 문제가 발생하게 되어 슬러리 제조시 균일한 도포가 어렵고 활물질과의 혼합에서도 균일한 분산이 어렵다. 이에 비해 비정질 황화물계 고체전해질은 결정질 또는 유리-결정질보다 입도가 작아 균일한 도포 및 균일한 분산에 유리하다. 여기서 황화물계 비정질 고체전해질은 0.1 내지 10㎛의 입자 사이즈로 존재하는 것이 바람직하다.Sulfide amorphous solid electrolytes are prepared by a method such as dry milling, wet milling, melt mixing, or kneading of raw materials for amorphous solid electrolytes such as Li 2 S, P 2 S 5 and LiX (X = Cl, Br, I) , ≪ / RTI > crystalline or non-free-crystalline amorphous solid electrolyte. The preferred sulfide amorphous solid electrolyte is preferably a solid electrolyte having a composition of LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, Br, I, for example Li 7 P 2 S 8 I, Li 6 PS 5 Cl) But is not limited thereto. When a non-amorphous crystalline or free-crystalline sulphide-based solid electrolyte is used, the problem of increasing the particle size in the crystallization process occurs, making it difficult to apply uniformly in the preparation of the slurry and uniform dispersion in mixing with the active material. On the other hand, the amorphous sulfide-based solid electrolyte has a smaller particle size than that of crystalline or free-crystalline, which is advantageous for uniform application and uniform dispersion. Here, the sulfide-based amorphous solid electrolyte is preferably present in a particle size of 0.1 to 10 mu m.
황화물계 비정질 고체전해질을 포함하는 슬러리를 제조한다(S2).Thereby preparing a slurry containing a sulfide-based amorphous solid electrolyte (S2).
황화물계 비정질 고체전해질에 다른 처리를 하지 않은 비정질 상태 그대로를 바인더가 녹아있는 용매와 혼합하여 슬러리를 제조한다. 고체전해질층을 이루게 되는 고체전해질 슬러리의 경우 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더(binder) 및 용매로 이루어지며, 전극복합체층을 형성하는 전극복합체 슬러리의 경우에는 양극활물질 또는 음극활물질, 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더, 용매에 도전재를 추가하여 형성할 수 있다. 여기서 양극활물질 또는 음극활물질은 통상의 이차전지에 사용되는 활물질이거나 황화물계 고체전해질과의 화학적 반응성을 줄이기 위해 표면처리된 활물질을 제한 없이 사용 가능하다.The amorphous state of the sulfide amorphous solid electrolyte without any other treatment is mixed with the solvent in which the binder is dissolved to prepare a slurry. In the case of the solid electrolyte slurry constituting the solid electrolyte layer, in the case of the electrode composite slurry for forming the electrode composite layer, the positive electrode active material or the negative electrode active material, the sulfide-based amorphous solid electrolyte , A binder, and a solvent. Here, the cathode active material or the anode active material may be an active material used in a conventional secondary battery, or may be any surface-treated active material to reduce chemical reactivity with a sulfide-based solid electrolyte.
바인더는 폴리아미드이미드(polyamide-imide, PAI), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), PEPMNB(poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene)), 폴리비닐리딘플루라이드(polyviylidene fluoride, PVDF), PVDF-HFP(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), NBR(nitrile-butadiene rubber), PS-NBR(polystyrene nitrile-butadiene rubber), PMMA-NBR(poly(methacrylate)nitrile-butadiene rubber) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 또한 전극복합체 슬러리에 포함되는 도전재는, 활성탄(active carbon), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀(graphene), 그라파이드(graphite), 카본블랙(carbon black), 아세틸렌블랙(acetylene black), 케천블랙(ketjen black, KR), super P, 금속나노선 및 이의 혼합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.The binder may be a polyamide-imide (PAI), a polyimide (PI), a polyamide (PA), a polyamic acid, a polyethylene oxide (PEO) polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVDF-HFP), nitrile-butadiene rubber (NBR) , Butadiene rubber (PS-NBR), poly (methacrylate) nitrile-butadiene rubber (PMMA-NBR), and mixtures thereof. The conductive material may be selected from the group consisting of active carbon, carbon nanotube, carbon fiber, graphene, graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black (KR), super P, metal nanowires and mixtures thereof It may be selected from the group consisting of.
슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질을 결정화한다(S3).After the slurry is applied, the solid electrolyte is crystallized by heat treatment and compression (S3).
전극복합체 슬러리를 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착하여 전극복합체층을 형성하고, 전극복합체층의 상부에 고체전해질 슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질층을 형성한다. 여기서 고체전해질층 및 전극복합체층에 포함된 고체전해질은 열처리 및 압착에 의해 비정질에서 결정질 또는 유리-결정질로 결정화된다. 즉 도전성을 가지는 금속 집전체를 준비하고 여기에 전극복합체 슬러리를 도포하는데, 슬러리는 집전체의 상부에 10 내지 500㎛의 얇은 막으로 코팅한 후 이를 건조한다. 그 다음 전극복합체 슬러리 및 금속 집전체를 바인더가 분해되거나 변형되지 않은 온도인 140 내지 250℃에서 10 내지 500MPa의 압력으로 슬러리를 가압하고 열처리한다. 더욱 바람직한 열처리 온도는 140 내지 200℃이다. 이러한 조건은 고체전해질층을 제조할 때도 동일하게 적용된다.Electrode composite slurry is applied to a current collector, followed by heat treatment and compression to form an electrode composite layer. A solid electrolyte slurry is coated on the electrode composite layer, followed by heat treatment and compression to form a solid electrolyte layer. Here, the solid electrolyte included in the solid electrolyte layer and the electrode composite layer is crystallized from amorphous to crystalline or free-crystalline by heat treatment and compression. That is, a conductive metal current collector is prepared and the electrode composite slurry is coated on the slurry. The slurry is coated on the current collector with a thin film having a thickness of 10 to 500 μm and dried. Then, the slurry is pressed and heat-treated at a pressure of 10 to 500 MPa at 140 to 250 DEG C, at which the binder is not decomposed or deformed, and the electrode composite slurry and the metal current collector. More preferably, the heat treatment temperature is 140 to 200 占 폚. These conditions are equally applied to the production of the solid electrolyte layer.
고체전해질층 및 전극복합체층을 형성하기 위해서는 바인더의 용융 또는 변형을 최소화할 수 있는 온도에서 결정화가 이루어져야 하는데, 열처리 온도가 140℃ 미만일 경우 고체전해질의 결정화가 제대로 이루어지지 않으며 250℃를 초과할 경우 바인더의 변형이 발생할 수 있다. 일반적으로 10-2S/cm 이상의 높은 이온전도도를 나타내는 고체전해질인 LGPS(Li10GeP2S12)계 고체전해질은 결정화 온도가 400℃ 이상이며, 10-3 내지 10-2S/cm 수준의 이온전도도를 나타내는 LPS(Li7P3S11) 상의 고체전해질도 250℃를 초과하는 온도에서 결정화가 이루어지는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 발명의 고체전해질층 및 전극복합체층에 사용될 수 있는 결정상으로는 200 내지 250℃ 사이에서 10-4 내지 10-2S/cm 리튬이온전도도를 나타내는 LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I, 예를 들어 Li7P2S8I, Li6PS5Cl) 조성의 고체전해질을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 200℃ 이하의 열처리 온도에서 가장 높은 이온전도도를 나타내는 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질을 재료로 선택하는 것이 바람직하다. In order to form the solid electrolyte layer and the electrode composite layer, crystallization should be performed at a temperature at which the melting or deformation of the binder can be minimized. When the heat treatment temperature is less than 140 ° C, the solid electrolyte is not crystallized properly. Deformation of the binder may occur. Generally, LGPS (Li 10 GeP 2 S 12 ) -based solid electrolyte, which is a solid electrolyte exhibiting a high ionic conductivity of 10 -2 S / cm or more, has a crystallization temperature of 400 ° C or more and a lithium concentration of 10 -3 to 10 -2 S / cm It is known that the solid electrolyte on the LPS (Li 7 P 3 S 11 ) representing the ionic conductivity is also crystallized at a temperature exceeding 250 ° C. Therefore, the crystal phases that can be used for the solid electrolyte layer and the electrode composite layer of the present invention include LPSX (Li x P y S z X, where X represents lithium ion conductivity) of from 10 -4 to 10 -2 S / Cl, Br, I, for example, Li 7 P 2 S 8 I, Li 6 PS 5 Cl) can be used. More preferably a crystalline or free-crystalline solid electrolyte exhibiting the highest ionic conductivity at a heat treatment temperature of 200 DEG C or lower.
또한 비정질 LPSX 고체전해질의 이온전도도를 높이기 위해 결정질 또는 유리-결정질의 LGPS 및 LPS 고체전해질 분말을 혼합하여 고체전해질을 제조할 수도 있다. 이를 상세히 설명하면 LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성의 고체전해질에 LGPS(Li10GeP2S12) 또는 LPS(Li7P3S11)계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질을 1 내지 50중량%로 함유하도록 혼합하는 것이다. 이 뿐만 아니라 황화물계 비정질 고체전해질은, LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 고체전해질에 리튬(Li), 인(P), 황(S), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I)를 제외한 다른 원소가 1 내지 10중량%로 함유된 것을 사용할 수도 있다.The solid electrolyte may also be prepared by mixing crystalline or glass-crystalline LGPS and LPS solid electrolyte powder to enhance the ionic conductivity of the amorphous LPSX solid electrolyte. Specifically, LGPS (Li 10 GeP 2 S 12 ) or LPS (Li 7 P 3 S 11 ) -based crystalline or glassy material is added to a solid electrolyte having a composition of LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, - 1 to 50% by weight of the crystalline solid electrolyte. This, as well as sulfide-based amorphous solid electrolyte, LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, Br, I), and lithium (Li) with the selected solid electrolyte from the group consisting of its mixture, phosphorus (P),
비정질 입자의 높은 소성변형률에 따른 고체전해질층의 공극최소화 및 고체전해질 입자 간 계면저항 최소화를 통해 리튬이온의 이온전도도가 향상된 고체전해질층을 제조할 수 있다. 또한 비정질 고체전해질과 함께 전극활물질, 도전재, 바인더가 녹아있는 용매를 집전체에 도포하여 고체전해질층과 마찬가지로 10 내지 500㎛의 얇은 막을 형성한 후, 이를 건조하고 가압 및 열처리를 하여 전극층의 밀집도, 고체전해질의 이온전도도 및 고체전해질과 전극활물질의 접촉성을 향상시킨 전극복합체층을 제조할 수 있다. 여기서 전극복합체층은 슬러리에 포함된 전극활물질이 양극활물질일 경우 양극복합체층이 형성되며, 음극활물질일 경우 음극복합체층이 형성된다.It is possible to manufacture a solid electrolyte layer in which the ion conductivity of lithium ions is improved by minimizing the pore size of the solid electrolyte layer and minimizing the interfacial resistance between the solid electrolyte particles according to the high plastic strain of the amorphous particles. A solvent in which an electrode active material, a conductive material and a binder are melted is coated on a current collector together with an amorphous solid electrolyte to form a thin film having a thickness of 10 to 500 탆 like the solid electrolyte layer. The thin film is then dried, pressurized and heat- , An ionic conductivity of the solid electrolyte and an electrode composite layer having improved contact properties between the solid electrolyte and the electrode active material can be produced. Here, the electrode composite layer has a cathode composite layer when the electrode active material contained in the slurry is a cathode active material, and a cathode composite layer when the anode active material is a cathode active material.
이하에서는 본 발명의 실시예를 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
<실시예><Examples>
200℃ 이하의 온도에서 이온전도도가 높은 고체전해질로 결정화가 이루어질 수 있는 황화물계 재료인 80(0.75Li2S·0.25P2S5)·20LiI 조성으로 이루어진 LPSI를 선택하였다. LPSI consisting of a composition of 80 (0.75Li 2 S · 0.25P 2 S 5 ) · 20LiI which is a sulfide-based material capable of being crystallized into a solid electrolyte having a high ionic conductivity at a temperature of 200 ° C or less was selected.
우선 비정질의 LPSI 고체전해질을 얻기 위해 상기 조성에 따르는 Li2S, P2S5 및 LiI 분말 2g을 헵탄(heptane) 8g이 채워진 볼밀(ball mill) 반응용기에 넣고 직경 5mm의 지르코니아 볼(zirconia ball) 53g과 함께 500rpm으로 고에너지 습식 볼밀링(ball milling)을 시행하여 고체전해질 분말이 분산된 헵탄 용액을 얻었다. 이때 반응용기의 지나친 온도 상승을 막기 위해 30분간 작동 후 30분간 휴지하는 방식으로 10 내지 80회를 반복하였다. 비정질 고체전해질 분말은 상기 분산용액을 100℃에서 1시간 건조하여 얻을 수 있다.In order to obtain an amorphous LPSI solid electrolyte, 2 g of Li 2 S, P 2 S 5 and LiI powder according to the above composition were placed in a ball mill reaction vessel filled with 8 g of heptane, and a zirconia ball having a diameter of 5 mm ) And ball milling at 500 rpm with high-energy wet ball milling to obtain a heptane solution in which the solid electrolyte powder was dispersed. At this time, in order to prevent the excessive rise of the temperature of the reaction vessel, 30 minutes of operation and 30 minutes of rest were repeated 10 to 80 times. The amorphous solid electrolyte powder can be obtained by drying the dispersion solution at 100 DEG C for 1 hour.
이와 같은 방법으로 제조된 비정질 고체전해질 분말을 이용하여 전고체전지 실험셀을 제조하는 순서는 다음과 같다. 우선, 양극복합체층은 LiNbO3가 10nm 코팅된 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2 양극활물질이고, 고체전해질은 비정질 LPSI이며, 도전재는 super P, 바인더는 PEPMNB로 이들을 70 : 25 : 2.5 : 2.5 중량비로 헵탄에 혼합한 슬러리를 제조한다. 그 다음 슬러리를 알루미늄(Al) 집전체에 도포하고 건조한 후 압착하여 양극복합체층을 제조하였다. 이어 고체전해질층은 양극복합체층 위에 비정질 LPSI와 바인더가 분산된 헵탄 슬러리를 도포하고 건조하여 제조하였다. The procedure of manufacturing the all-solid-state battery test cell using the amorphous solid electrolyte powder produced in this way is as follows. First, LiNi 0 .6 anode composite layer is a LiNbO 3 10nm coating Mn 0 .2 Co 0 .2 O 2 and the positive electrode active material, the solid electrolyte is an amorphous LPSI, super conductive material P, the binder is 70 to them PEPMNB: 25 : 2.5: 2.5 in heptane to prepare a slurry. The slurry was then applied to an aluminum (Al) current collector, dried and pressed to produce a positive electrode composite layer. The solid electrolyte layer was prepared by applying an amorphous LPSI and a binder-dispersed heptane slurry on the positive electrode composite layer and drying the same.
이렇게 제조된 양극복합체층/고체전해질층을 동시에 200MPa의 압력으로 압착한 후 180℃에서 열처리하고, 인듐 상대전극을 취부하여 시험셀을 제조하였다. 이때 상대전극 대신 흑연과 같은 리튬이온전지용 음극활물질을 이용하여 양극복합체와 동일한 방식으로 고체전해질과 혼합하여 제조된 음극복합체 층이나 리튬금속전극을 사용함으로써 시험셀이 아닌 전고체전지를 제조할 수 있다.The thus prepared positive electrode composite layer / solid electrolyte layer was simultaneously pressed at a pressure of 200 MPa, heat-treated at 180 ° C, and an indium counter electrode was attached to produce a test cell. At this time, all the solid cells other than the test cell can be manufactured by using the anode composite layer or the lithium metal electrode prepared by mixing the anode active material for lithium ion battery such as graphite with the solid electrolyte in the same manner as the anode composite .
반면 비교예에서는 180℃에서 먼저 열처리한 유리-결정질의 LPSI 고체전해질을 실시예의 양극복합체층 및 고체전해질층 제조방법과 동일하게 적용하여 전극복합체층 및 고체전해질층을 제조하였다. 그 후 200MPa로 압착한 후 별도의 열처리 없이 인듐 상대전극과 취부하여 실험셀을 제조하였다. On the other hand, in the comparative example, an electrode composite layer and a solid electrolyte layer were prepared by applying the glass-crystalline LPSI solid electrolyte, which was first heat-treated at 180 ° C, in the same manner as in the preparation of the positive electrode composite layer and the solid electrolyte layer in Example. Thereafter, the test cell was pressed with 200 MPa and mounted with an indium counter electrode without any heat treatment.
도 2는 상기 습식 볼밀 반응으로 제조된 비정질 LPSI 분말과 이를 180℃에서 열처리한 유리-결정질 LPSI 분말을 디부틸에테르(dibutyl ether)와 헵탄의 혼합용매에 재분산하여 결정화 여부에 따른 입도를 비교 분석한 것이다. 이를 통해 비정질 LPSI 분말은 주로 0.1 내지 10㎛의 입자 사이즈를 가지는 반면에, 유리-결정질 LPSI 분말은 0.1 내지 100㎛ 입자 사이즈를 가져 비정질 LPSI 분말에 비해 사이즈가 큰 것을 확인할 수 있다. 특히 결정화 단계에서 D(0.5) 입도는 2배 가량, D(0.9) 입도는 4배 가량 증가한 것을 알 수 있다. 따라서 고체전해질층 및 전극복합체층을 제조함에 있어서, 결정질 또는 유리-결정질의 고체전해질보다 입도가 작은 비정질의 고체전해질을 사용하는 것이 균일한 혼합 전극을 얻는데 유리하다. 또한 입도가 작은 비정질 입자는 고체전해질층이나 전극복합체층을 압착할 때에도 공극과 계면을 최소화하는 데 도움이 된다.FIG. 2 is a graph comparing the particle size of the amorphous LPSI powder prepared by the wet ball milling reaction and the free-crystalline LPSI powder heat-treated at 180 ° C in a mixed solvent of dibutyl ether and heptane It is. As a result, the amorphous LPSI powder has a particle size of 0.1 to 10 μm, whereas the free-crystalline LPSI powder has a particle size of 0.1 to 100 μm, which is larger than the amorphous LPSI powder. Particularly, in the crystallization step, the D (0.5) particle size increased about twice and the D (0.9) particle size increased four times. Therefore, in producing the solid electrolyte layer and the electrode composite layer, it is advantageous to use an amorphous solid electrolyte having a smaller particle size than the crystalline or free-crystalline solid electrolyte to obtain a uniform mixed electrode. In addition, amorphous particles with small particle sizes also help to minimize voids and interfaces when compressing solid electrolyte layers or electrode composite layers.
도 3은 헵탄에 분산되어 있는 비정질 LPSI를 100℃, 160℃, 180℃, 200℃, 250℃, 300℃의 온도로 아르곤(Ar) 분위기 하에서 1시간 동안 각각 건조하고, 열처리 온도를 달리하면서 결정상의 형성을 관찰한 것이다. 열처리는 아르곤 분위기 하에서 각각 3시간씩 시행하였다. 200℃ 이하인 100℃, 160℃, 180℃ 및 200℃에서는 Phase I과 Phase II의 상이 나타나는데, Phase II의 경우 Li7P2S8I 상으로 리튬이온전도도가 3×10-4S/cm 수준으로 알려져 있다. 이에 비해 250℃에서는 Phase I 상이 완전히 소멸되고 Phase III 상이 나타남을 알 수 있다.FIG. 3 is a graph showing the results obtained by drying amorphous LPSI dispersed in heptane at 100 ° C., 160 ° C., 180 ° C., 200 ° C., 250 ° C. and 300 ° C. in an argon atmosphere for 1 hour, . The heat treatment was carried out under argon atmosphere for 3 hours each. Phase I and phase II phases are observed at 100 ° C, 160 ° C, 180 ° C and 200 ° C, which are below 200 ° C. In phase II, the lithium ion conductivity is 3 × 10 -4 S / cm at the Li 7 P 2 S 8 I phase . In contrast, Phase I phase completely disappears and Phase III phase appears at 250 ° C.
도 4는 열처리 온도에 따른 리튬이온전도도를 온도에 따라 측정한 것을 나타낸 그래프로, 160℃에서 열처리한 고체전해질층이 가장 높은 이온전도도를 나타냄을 알 수 있다. 이는 도 3에서 140 내지 200℃ 사이에서 나타나는 Phase I 상과 관련이 있으며, 250℃ 이상에서는 Phase III 상에 의해 리튬이온전도도가 급속히 낮아지는 것을 볼 수 있다. 따라서 본 실시예에서 사용된 LPSI 조성은 바인더의 용융이나 변형이 일어나지 않는 140 내지 200℃의 낮은 온도에서 열처리를 통해 이온전도도를 향상시킬 수 있는 고체전해질로 활용될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 4 is a graph showing the measurement of lithium ion conductivity according to temperature according to the heat treatment temperature. It can be seen that the solid electrolyte layer heat-treated at 160 ° C. exhibits the highest ion conductivity. This is related to the Phase I phase occurring at 140 to 200 ° C in FIG. 3, and the lithium ion conductivity is rapidly lowered by phase III phase above 250 ° C. Therefore, it can be seen that the LPSI composition used in the present embodiment can be used as a solid electrolyte capable of improving ionic conductivity through heat treatment at a low temperature of 140 to 200 ° C at which the melting or deformation of the binder does not occur.
도 5는 실시예(example)의 방법과 비교예(comparative example)의 방법으로 각각 제조된 양극복합체층과 고체전해질층을 인듐 상대전극에 대해 충방전 속도를 달리하여 전고체전지의 특성을 평가한 그래프이다. 용량은 실시예의 첫 사이클 충전 용량에 대한 상대 값으로 표시하였으며, 속도는 rate 1 < rate 2 < rate 3으로 시험하였다. 이를 비교해보면 실시예의 실험셀에서 비교예의 실험셀보다 초기 용량 및 충방전 율특성이 우수한 전지가 제조됨을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the results of evaluating the characteristics of all solid-state batteries with different charging / discharging speeds for the indium counter electrode and the positive electrode composite layer and the solid electrolyte layer, respectively, produced by the method of the embodiment and the comparative example Graph. The capacity was expressed relative to the first cycle charge capacity of the example and the rate was tested at
종래의 방법에서 고체전해질층의 경우 일반적으로 리튬의 이온전도도가 높은 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질 분말을 바인더가 녹아있는 용매에 혼합하여 수십 내지 수백 ㎛의 얇은 막으로 코팅한 후 건조하여 제조하였다. 또한 종래의 전극복합체층의 경우 음극활물질 또는 양극활물질, 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질, 도전재를 바인더가 녹아있는 용매에 혼합하여 수십 내지 수백 마이크로미터의 얇은 막으로 코팅한 후 이를 건조하여 제조하였다. 이와 같은 방법을 통해 고체전해질층 및 전극복합체층을 형성할 경우 입도가 큰 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질에 의해 균일도가 떨어지고 분산성과 치밀도가 좋지 않아 전지의 용량이 감소하여 고효율의 특성을 얻지 못한다는 문제점이 있다. 이에 비해 본 발명의 경우 비정질 고체전해질을 이용하여 고체전해칠층 및 전극복합체층을 형성하고 열처리 및 가압을 통해서 비정질을 결정질 또는 유리-결정질로 결정화시키게 된다. 이 경우 입도가 작은 비정질 고체전해질이 슬러리 상태에서 집전체에 도포됨으로써 고체전해질 입자간 및 고체전해질 입자와 활물질 입자간의 분산도와 치밀도를 향상시켜 최종적으로 제조되는 고체전해질층 및 전극복합체층은 높은 이온전도도를 가질 수 있으며, 이를 포함하는 전지의 용량 증가 및 고효율 특성을 가질 수 있다.In the conventional method, in the case of the solid electrolyte layer, a crystalline or glass-crystalline solid electrolyte powder having a high lithium ion conductivity is generally mixed with a solvent in which the binder is dissolved, and then coated with a thin film of several tens to several hundreds of micrometers and dried. Further, in the case of the conventional electrode composite layer, the negative electrode active material, the cathode active material, the crystalline or the free-crystalline solid electrolyte, and the conductive material are mixed with a solvent in which the binder is dissolved, coated with a thin film of several tens to several hundreds of micrometers, . When the solid electrolyte layer and the electrode composite layer are formed through such a method, the uniformity is lowered due to the crystalline or free-crystalline solid electrolyte having a large particle size, the dispersibility and the density are not good, and the capacity of the battery is decreased, There is a problem. In contrast, in the case of the present invention, the amorphous solid electrolyte is used to form a solid electrolytic layer and an electrode composite layer, and the amorphous is crystallized into crystalline or free-crystalline by heat treatment and pressurization. In this case, the amorphous solid electrolyte having a small particle size is applied to the current collector in a slurry state, thereby improving the dispersion and compactness between the solid electrolyte particles and between the solid electrolyte particles and the active material particles. Thus, the solid electrolyte layer and the electrode composite layer, Conductivity, and can have a capacity increase and high efficiency characteristics of the battery including the same.
Claims (10)
황화물계 비정질 고체전해질을 준비하는 단계와;
상기 황화물계 비정질 고체전해질을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계와;
상기 슬러리를 집전체에 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질을 결정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.A solid electrolyte layer comprising a sulfide-based solid electrolyte and a method for producing an electrode composite layer,
Preparing a sulfide-based amorphous solid electrolyte;
Preparing a slurry comprising the sulfide-based amorphous solid electrolyte;
And a step of applying the slurry to a current collector, followed by heat treatment and pressing to crystallize the solid electrolyte, wherein the solid electrolyte layer and the electrode composite layer are formed.
상기 황화물계 비정질 고체전해질은,
결정화시 10-4 내지 10-2S/cm의 이온전도도를 갖는 고체전해질인 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The sulfide-based amorphous solid electrolyte may contain,
Wherein the solid electrolyte layer is a solid electrolyte having an ion conductivity of 10 < -4 > to 10 < -2 > S / cm upon crystallization.
상기 황화물계 비정질 고체전해질은,
LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성인 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The sulfide-based amorphous solid electrolyte may contain,
LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, Br, I) sulfide-based method of manufacturing a solid electrolyte layer and electrode composite layer comprising a solid electrolyte, characterized in that composition.
상기 황화물계 비정질 고체전해질은,
LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성의 고체전해질에 LGPS(Li10GeP2S12) 또는 LPS(Li7P3S11)계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질을 1 내지 50중량%로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The sulfide-based amorphous solid electrolyte may contain,
(Li 10 GeP 2 S 12 ) or LPS (Li 7 P 3 S 11 ) -based crystalline or free-crystalline solid electrolyte is added to a solid electrolyte having a composition of LPSX (Li x P y S z X, X = Cl, Br, Based on the total weight of the solid electrolyte layer and the electrode composite layer, and 1 to 50% by weight of the solid electrolyte layer containing the sulfide-based solid electrolyte.
상기 황화물계 비정질 고체전해질은,
LPSX(LixPySzX, X = Cl, Br, I) 조성의 고체전해질에 리튬(Li), 인(P), 황(S), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I)를 제외한 다른 원소가 1 내지 10중량%로 함유된 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The sulfide-based amorphous solid electrolyte may contain,
(Li), phosphorus (P), sulfur (S), chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (L) in a solid electrolyte having a composition of LPSX (Li x P y S z X, I) is contained in an amount of 1 to 10% by weight based on the total weight of the solid electrolyte layer and the electrode composite layer.
상기 황화물계 비정질 고체전해질은,
0.1 내지 10㎛의 입자 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The sulfide-based amorphous solid electrolyte may contain,
Wherein the solid electrolyte layer comprises a sulfide-based solid electrolyte having a particle size of 0.1 to 10 占 퐉.
상기 슬러리는, 상기 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더 및 용매로 이루어진 고체전해질 슬러리와, 상기 황화물계 비정질 고체전해질, 바인더, 도전재, 전극활물질 및 용매로 이루어진 전극복합체 슬러리인 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the slurry is an electrode composite slurry comprising the solid electrolyte slurry comprising the sulfide-based amorphous solid electrolyte, the binder and the solvent, and the sulfide-based amorphous solid electrolyte, the binder, the conductive material, the electrode active material and the solvent A solid electrolyte layer containing an electrolyte and a method for producing the electrode composite layer.
상기 고체전해질을 결정화하는 단계는,
상기 전극복합체 슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 전극복합체층을 형성하고, 상기 전극복합체층의 상부에 상기 고체전해질 슬러리를 도포한 후 열처리 및 압착하여 고체전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.8. The method of claim 7,
The step of crystallizing the solid electrolyte comprises:
Wherein the solid electrolyte layer is formed by applying the slurry of the electrode composite material, followed by heat treatment and compression to form an electrode composite layer, applying the solid electrolyte slurry to the upper portion of the electrode composite layer, A solid electrolyte layer comprising a solid electrolyte and a method for producing the electrode composite layer.
상기 고체전해질을 결정화하는 단계는,
140 내지 250℃에서 열처리 및 10 내지 500MPa의 압력으로 압착하는 것을 특징으로 하는 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층 및 전극복합체층의 제조방법.The method according to claim 1,
The step of crystallizing the solid electrolyte comprises:
Wherein the solid electrolyte layer comprises a sulfide-based solid electrolyte, and the solid electrolyte layer and the electrode complex layer are press-bonded at a temperature of 140 to 250 ° C under a pressure of 10 to 500 MPa.
집전체와;
상기 집전체의 상부에 형성되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질, 바인더, 도전재 및 활물질을 포함하는 음극복합체층 및 양극복합체층으로 이루어진 전극복합체층과;
상기 전극복합체층의 상부에 적층되며, 0.1 내지 10㎛ 사이즈의 황화물계 비정질 고체전해질로부터 결정화된 황화물계 결정질 또는 유리-결정질 고체전해질 및 바인더를 포함하는 고체전해질층으로 이루어지며,
상기 집전체-상기 양극복합체층-상기 고체전해질층-상기 음극복합체층-상기 집전체로 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 전고체전지.In all solid state batteries,
The whole house;
A negative electrode composite layer and a positive electrode composite layer formed on the current collector and including a sulfide-based crystalline or crystallized free-crystalline solid electrolyte from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 μm, a binder, a conductive material, and an active material An electrode composite layer;
And a solid electrolyte layer stacked on the electrode composite layer and including a sulfide-based crystalline or glass-crystalline solid electrolyte and a binder crystallized from a sulfide-based amorphous solid electrolyte having a size of 0.1 to 10 탆,
Wherein the current collector, the positive electrode composite layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode composite layer, and the current collector are laminated.
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