KR20180072469A - Organic-inorganic composite solid electrolyte, lithium secondary cell comprising the same, and manufacturing method for the lithium secondary cell - Google Patents

Organic-inorganic composite solid electrolyte, lithium secondary cell comprising the same, and manufacturing method for the lithium secondary cell Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an organic-inorganic composite solid electrolyte, a lithium secondary battery including the same, and a method for manufacturing the same. By using the organic-inorganic composite solid electrolyte, the lithium secondary battery including the same, and the method for manufacturing the same according to the present invention, an organic-inorganic composite solid electrolyte for the lithium secondary battery having enhanced ionic conductivity and a method for manufacturing the same can be provided. In addition, according to the present invention, since a solid electrolyte having a high conductivity is used, a battery having better electrical characteristics can be provided.

Description

유무기 복합고체 전해질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법{Organic-inorganic composite solid electrolyte, lithium secondary cell comprising the same, and manufacturing method for the lithium secondary cell}[0001] The present invention relates to an organic-inorganic composite solid electrolyte, a lithium secondary battery including the same, and a manufacturing method thereof. [0002]

본 발명은 유무기 복합고체 전해질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고체 전해질에 고체 이온전도체를 첨가하여 형성된 고용체로 이루어져 이온전도도가 더욱 향상된 유무기 복합고체 전해질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic-inorganic composite solid electrolyte, a lithium secondary battery including the same, and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to an organic-inorganic hybrid solid electrolyte having improved ionic conductivity and formed of solid solution formed by adding solid- , A lithium secondary battery including the same, and a method of manufacturing the same.

최근 전지는 자동차용 전지, 고정용 전지에서 축전용도로 사용할 대형전지가 큰 주목을 받고 있는데 그 배경에는 현재까지 주류를 이루었던 휴대기기용 소형전지가 아닌, 전기자동차 고정용 축전지용도 등으로 사용할 대형 전지의 수요가 급격하게 높아지고 있기 때문이다.In recent years, large-sized batteries for use in automobile batteries and fixed batteries have attracted a great deal of attention. The background of the invention is not limited to small batteries for portable devices, which have been mainstream to date, This is because demand for batteries is rapidly increasing.

이 때문에 이제까지와 다른 전지적 특성이 요구되고 있는데, 특히 대형전지로 가게 되면서 안정성 확보와 전지 수명의 증가 방면에서는 현재의 리튬 이차전지보다 더 향상된 성능이 요구되고 있다.For this reason, battery characteristics different from those described above are required. Especially, in order to secure stability and increase battery life, it is demanded that the performance of lithium rechargeable battery is higher than that of current lithium rechargeable battery.

즉, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해질로 구성되어있고, 현재 리튬 이차전지에서는 유기 전해질이 가장 널리 사용되고 있으며, 유기 전해질에서 동작하는 리튬 이차전지는 방전용량 및 에너지밀도가 크지만, 유기 전해질은 화재위험, 전해질 누출과 같은 안전성 문제가 있기 때문이다.That is, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte. Currently, an organic electrolyte is most widely used in a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery operating in an organic electrolyte has a large discharge capacity and an energy density, This is because of safety issues such as fire risk and electrolyte leakage.

따라서, 유기 전해질을 대신해 안전하고 신뢰할만한 전해질로 고체전해질을 사용하는 방법이 연구되고 있는데, 고체전해질은 세라믹계 고체전해질, 폴리머계 고체전해질로 나뉠 수 있다. 한편, 세라믹계 고체전해질을 이용한 전지가 가장 안전한 것으로 알려져 있는데, 세라믹계 고체전해질은 다시 황화물계 고체전해질과 산화물계 고체 전해질로 구분할 수 있다.Therefore, a method of using a solid electrolyte as a safe and reliable electrolyte instead of an organic electrolyte has been studied. The solid electrolyte can be divided into a ceramic-based solid electrolyte and a polymer-based solid electrolyte. On the other hand, a battery using a ceramic-based solid electrolyte is known to be the safest, and a ceramic-based solid electrolyte can be further divided into a sulfide-based solid electrolyte and an oxide-based solid electrolyte.

현재까지 세라믹계 고체전해질의 개발은 황화물계와 산화물계 고체전해질 개발이 주를 이루고 있고 일부 연구결과는 액체전해질 수준까지의 이온전도성을 가지는 것을 발표하기도 하였다.To date, the development of ceramic-based solid electrolytes has been dominated by the development of sulfides and oxide-based solid electrolytes, and some studies have reported ionic conductance up to liquid electrolyte levels.

그렇지만, 여전히 고체전해질은 아직까지는 액체전해질에 비해 상대적으로 낮은 이온전도도를 보이며, 계면 접촉저항의 증가 및 물과 반응에 의한 황화수소 발생 (황화물인 경우) 등의 단점을 극복/보완하기 위해 많은 연구가 진행되어야 한다.However, solid electrolytes still show a relatively low ionic conductivity compared to liquid electrolytes, and many studies have been conducted to overcome or compensate for the disadvantages of the increase of interfacial contact resistance and the generation of hydrogen sulfide by water and reaction (in the case of sulfides) Should proceed.

1. 공개특허 10-2001-0037100(2001.05.07) "고분자 전해질, 이의 제조방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지"1. Polymer electrolyte, method for producing the same, and lithium secondary battery using the same 2. 공개특허 10-2010-0035221(2010.04.05) "강도 향상된 고체 고분자 전해질 복합재료 및 이를 포함하는 리튬 이차전지2. Description of the Related Art Solid polymer electrolyte composite materials having improved strength and lithium secondary batteries containing the same are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2010-0035221 (Apr.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an organic-inorganic hybrid electrolyte improved in ion conductivity.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은, 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질의 제조방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method for producing an organic-inorganic hybrid electrolyte improved in ion conductivity.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질을 포함하며, 용량 유지율이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including an organic / inorganic composite solid electrolyte having improved ionic conductivity and improved capacity retention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질은, 25℃ ~ 32℃에서 이온전도도가 1.00×10-5 ~ 9.99×10-3 범위를 갖는 것이다.In order to achieve the above object, the organic-inorganic hybrid electrolyte according to the present invention has ion conductivity in the range of 1.00 × 10 -5 to 9.99 × 10 -3 at 25 ° C. to 32 ° C.

여기에서, 상기 유무기 복합고체 전해질은 고분자 전해질과 리튬이온전도체를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the organic-inorganic composite solid electrolyte preferably includes a polymer electrolyte and a lithium ion conductor.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes titanium.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes silicon.

여기에서, 상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are preferably contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.

여기에서, 상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리튬염을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte preferably includes a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.

여기에서, 상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether.

여기에서, 상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the crosslinking agent preferably includes at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol A ethoxylate diacrylates having a crosslinkable functional group.

여기에서, 상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the crosslinking agent and the plasticizer are contained at a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.

여기에서, 상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate LiC4F9SO3), lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) , And lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). [0035] The term " a "

여기에서, 상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.

두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질의 제조방법은, In order to achieve the second object, the present invention provides a method for producing an organic-inorganic hybrid solid electrolyte,

고분자 전해질을 유기용매에 혼합하는 단계; 상기 혼합된 유기용매에 리튬이온전도체를 투입하고 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 유리 기판 위에 도포하는 단계; 상기 도포된 혼합물을 열경화시키는 단계;를 포함한다.Mixing the polymer electrolyte into an organic solvent; Introducing and mixing a lithium ion conductor into the mixed organic solvent; Applying the mixed mixture onto a glass substrate; And thermally curing the applied mixture.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes titanium.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes silicon.

여기에서, 상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are preferably contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.

여기에서, 상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리륨염을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte preferably includes a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.

여기에서, 상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether.

여기에서, 상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the crosslinking agent preferably includes at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol A ethoxylate diacrylates having a crosslinkable functional group.

여기에서, 상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the crosslinking agent and the plasticizer are contained at a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.

여기에서, 상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate LiC4F9SO3), lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) , And lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). [0035] The term " a "

여기에서, 상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.

세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는,In order to achieve the third object, a lithium secondary battery according to the present invention comprises:

양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 유무기 복합고체 전해질;을 포함하며, 상기 전해질은 고분자 전해질과 리튬이온전도체을 포함한다.anode; cathode; And an organic-inorganic hybrid solid electrolyte disposed between the anode and the cathode, wherein the electrolyte comprises a polymer electrolyte and a lithium ion conductor.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes titanium.

여기에서, 상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lithium ion conductor further includes silicon.

여기에서, 상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are preferably contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.

여기에서, 상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리륨염을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the polymer electrolyte preferably includes a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.

여기에서, 상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether.

여기에서, 상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the crosslinking agent preferably includes at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol A ethoxylated diacrylates having a crosslinkable functional group.

여기에서, 상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the crosslinking agent and the plasticizer are contained at a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.

여기에서, 상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate LiC4F9SO3), lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) , And lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). [0035] The term " a "

여기에서, 상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.

본 발명에 의한 유무기 복합고체 전해질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 그 제조방법을 이용하면, 이온전도도가 더욱 향상된 리튬 이차전지용 유무기 복합고체 전해질 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY By using the organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to the present invention, the lithium secondary battery comprising the same, and the method of manufacturing the same, it is possible to provide an inorganic hybrid inorganic solid electrolyte for a lithium secondary battery having improved ionic conductivity and a method for producing the same.

또한, 본 발명에 의하면 높은 전도도를 가진 고체전해질을 사용하므로 보다 좋은 전기적 특성을 갖는 배터리를 제공할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, since a solid electrolyte having a high conductivity is used, there is an advantage that a battery having better electrical characteristics can be provided.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 4와 비교예 1의 리튬이온전도체의 무게분율에 따른 온도별 이온전도도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 6의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 6의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 사이클별 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 6과 비교예 2의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 사이클 횟수에 따른 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 6의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 방전속도에 따른 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing ion conductivity according to temperature according to weight fractions of lithium ion conductors of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing changes in battery capacity including the organic-inorganic hybrid solid electrolyte of Example 6 according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a change in capacity of a battery including an organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to Example 6 according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a change in capacity according to the number of cycles of a battery including an organic-inorganic hybrid solid electrolyte of Example 6 and Comparative Example 2 according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a change in capacity of a battery including an organic-inorganic hybrid solid electrolyte of Example 6 according to the present invention, according to a discharge speed.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다.Unless defined otherwise, all technical terms used in the present invention have the following definitions and are consistent with the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains.

또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.In addition, preferred methods or samples are described in this specification, but similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications referred to herein are incorporated herein by reference.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the words " comprises " and " comprising ", unless the context requires otherwise, include the steps or components, or groups of steps or elements, Steps, or groups of elements are not excluded.

이하에서는 실시예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범위가 이에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an organic-inorganic hybrid electrolyte improved in ion conductivity.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은, 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질의 제조방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method for producing an organic-inorganic hybrid electrolyte improved in ion conductivity.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 이온전도도 특성이 향상된 유무기 복합고체 전해질을 포함하며, 용량 유지율이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including an organic / inorganic composite solid electrolyte having improved ionic conductivity and improved capacity retention.

본 발명의 하기에서 서술되는 리튬이온전도체는 리튬을 포함하는 이온전도체를 의미한다.The lithium ion conductor described below in the present invention means an ion conductor including lithium.

현재까지 고체전해질의 개발은 황화물계와 산화물계 고체전해질 개발이 주를 이루고 있고 일부 연구결과는 고체전해질의 이온전도도를 액체전해질의 이온전도도 수준까지 높인 연구결과를 발표하기도 하였다.So far, the development of solid electrolytes has been mainly focused on the development of sulfide and oxide solid electrolytes, and some studies have reported that the ion conductivity of solid electrolytes is increased to the ion conductivity of liquid electrolytes.

그렇지만, 여전히 고체전해질은 아직까지는 액체전해질에 비해 상대적으로 낮은 이온전도도를 보이며, 계면 접촉저항의 증가 및 물과 반응에 의한 황화수소 발생 (황화물인 경우) 등의 문제점을 지니고 있다.However, solid electrolytes still exhibit relatively low ionic conductivity compared to liquid electrolytes and have problems such as increase in interfacial contact resistance and generation of hydrogen sulfide (in the case of sulfides) by water and reaction.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조과정이 간단하고 이온전도도가 향상된 유무기 복합고체 전해질을 제공한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides an organic-inorganic hybrid electrolyte having a simple production process and improved ionic conductivity.

본 발명은 25℃ ~ 32℃에서 이온전도도가 1.00×10-5 ~ 9.99×10-3 범위인 유무기 복합고체 전해질을 제공한다.The present invention provides an organic-inorganic composite solid electrolyte having an ion conductivity ranging from 1.00 x 10 -5 to 9.99 x 10 -3 at 25 캜 to 32 캜.

상기 유무기 복합고체 전해질의 이온전도도가 1.00×10-5보다 낮으면, 전해질로서의 역할을 수행하지 못하는 문제점이 발생하고, 유무기 복합고체 전해질의 이온전도도가 9.99×10-3보다 높으면 상기 유무기 복합고체 전해질의 기계적인 물성이 떨어지는 문제점이 있어 상기 범위가 바람직하다.The organic-inorganic composite, if the ionic conductivity of the solid electrolyte is lower than 1.00 × 10 -5, a problem arises that do not act as an electrolyte, and organic-inorganic composite had ion conductivity of the solid electrolyte is higher than 9.99 × 10 -3 wherein the inorganic The mechanical properties of the composite solid electrolyte deteriorate, so that the above range is preferable.

본 발명에서 유무기 복합고체 전해질은 이온전도체와 가소제의 함량에 상관관계가 있다. 상기 상관관계에 대해서는 하기에 설명하도록 한다.In the present invention, the organic-inorganic composite solid electrolyte has a correlation with the content of the ion conductor and the plasticizer. The correlation will be described below.

또한, 본 발명의 유무기 복합고체 전해질은 고분자 전해질과 리튬이온전도체를 포함한다.Further, the organic-inorganic hybrid solid electrolyte of the present invention includes a polymer electrolyte and a lithium ion conductor.

상기 리튬이온전도체는 바람직하게는 티타늄을 더 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 실리콘을 더 포함할 수 있다.The lithium ion conductor may further include titanium, and more preferably, it may further include silicon.

본 발명의 일 실시예로 상기 실리카계 리튬이온전도체, 티타니아계 리튬이온전도체 및 알루미나계 리튬이온전도체 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 LSTP(LiSiTi(PO4))를 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.In one embodiment of the present invention, the silica-based lithium ion conductor, the titania-based lithium ion conductor, and the alumina-based lithium ion conductor can be used, and preferably LSTP (LiSiTi (PO 4 ) Do not.

본 발명에 따른 상기 리튬이온전도체를 포함하는 유무기 복합고체 전해질을 사용함으로써 분리막이 없이 유무기 복합고체 전해질로 사용할 수 있다.By using the organic-inorganic composite solid electrolyte including the lithium ion conductor according to the present invention, it can be used as an inorganic or organic composite solid electrolyte without a separation membrane.

상기 리튬이온전도체는 분말, 액체, 또는 펠릿 형태일 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The lithium ion conductor may be in the form of powder, liquid, or pellet, but is not limited thereto.

본 발명에서 상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 100:5 ~ 10중량비가 적당하다. 즉 본 발명의 고분자 전해질과 리튬이온전도체를 혼합하여 이온전도도를 보다 향상을 시킨 유무기 복합 고분자 전해질을 합성하고자 하는데, 실험적으로 확인된 바에 의하면 상기 리튬이온전도체의 중량비가 1중량비 이하이면 이온전도도 향상의 효과를 크게 보지 못하며, 20중량비 이상이며 리튬이온전도체를 첨가되지 않은 고분자 전해질의 이온전도도와 비슷한 경향을 보이기 때문에 경제적인 바람직하지 못하다. 또한, 리튬이온전도체의 중량비에 따라 이온전도도 값이 달라지는 특성을 나타내며, 5중량비 일때 가장 높은 이온전도도 값을 나타내었다.In the present invention, the polymer electrolyte and the lithium ion conductor may be contained in a weight ratio of 100: 1 to 20, preferably 100: 5 to 10: 1. That is, the present inventors have attempted to synthesize an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having improved ionic conductivity by mixing the polymer electrolyte and the lithium ion conductor according to the present invention. Experimental results show that when the weight ratio of the lithium ion conductor is 1 weight ratio or less, And it is economically disadvantageous because it exhibits a tendency similar to the ion conductivity of the polymer electrolyte having a lithium ion conductor of not less than 20 weight ratio and no lithium ion conductor. Also, the ionic conductivity was varied depending on the weight ratio of the lithium ion conductor, and the ionic conductivity was the highest at the ratio of 5 by weight.

본 발명에 따른 상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리륨염을 포함하여 구성되며, 상기 가소제는 고분자 전해질 합성반응에 있어서, 낮은 온도에서 반응이 진행되어 상기 유무기 복합고체 전해질이 결정화되는 것을 억제하여 이온전도도를 높이는 역할을 한다.The polymer electrolyte according to the present invention comprises a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt. In the polymer electrolyte synthesis reaction, the reaction proceeds at a low temperature to inhibit crystallization of the organic / inorganic composite solid electrolyte, It serves to increase the conductivity.

또한, 상기 가소제는 리튬염 해리와 리튬이온 전도성을 양호하게 하여 이온전도도를 향상시키는데 도움을 주는 역할을 한다.In addition, the plasticizer serves to improve dissociation of lithium salt and lithium ion conductivity to improve ionic conductivity.

상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르가 바람직하며, 이를 한정하지 않는다.The plasticizer may be selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, di Polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of butyl ether, polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer of dibutyl ether terminal, and preferably polyethylene glycol dimethyl Ether is preferable, but not limited thereto.

본 발명에서 상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.In the present invention, the crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol A ethoxylate diacrylates having a crosslinkable functional group, but is not limited thereto.

상기 가교제의 C=O 이중결합은 고분자물의 분자 사이를 가교시켜 망목구조의 고분자 중합물을 만들기 위한 시약으로 사용된다.The C = O double bond of the cross-linking agent is used as a reagent for cross-linking molecules of a polymer material to form a polymeric polymer of a network structure.

상기 가교제와 상기 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 할 수 있으며, 바람직하게는 1:4 ~ 4.5중량비가 바람직하다. 일반적으로 상기 가교제에 포함되는 가소제의 양은 전해질의 이온전도도와 정비례하지만, 상기 중량비가 4중량비 미만이면 이온전도도 향상의 효과가 미미하고, 6중량비를 초과하면 고분자 전해질의 기계적 물성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있어, 상기 범위가 바람직하다.The crosslinking agent and the plasticizer may be contained in a weight ratio of 1: 4 to 6, preferably 1: 4 to 4.5. Generally, the amount of the plasticizer contained in the crosslinking agent is directly proportional to the ion conductivity of the electrolyte. If the weight ratio is less than 4 parts by weight, the effect of improving the ion conductivity is insignificant. If the weight ratio is more than 6 parts by weight, the mechanical properties of the polymer electrolyte deteriorate The above range is preferable.

본 발명의 상기 리튬염은, 고분자 전해질의 이온전도도를 향상시키기 위한 것으로써, 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The lithium salt of the present invention is used for improving the ionic conductivity of a polymer electrolyte. The lithium salt of the present invention is a lithium salt of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoride (LiCF4SO3), lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI) (LiB (C2O4) 2), lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI), and the like, but are not limited thereto.

상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도는 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 [EO]:[Li]= 20:1몰비가 바람직하다. 상기 리튬염의 농도가 0.5몰비 미만이면 저항감소를 통한 출력개선 효과가 불충분할 우려가 있고, 2몰비를 초과하면 고분자 전해질에 대한 용해도가 감소하여 화학적 저장 안정성을 떨어뜨릴 수 있다.The concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte may include a molar ratio of [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2, preferably, a molar ratio of [EO]: [Li] = 20: 1. If the concentration of the lithium salt is less than 0.5 mol, the output improvement effect may be insufficient due to the decrease in resistance. If the concentration is more than 2 mol, the solubility in the polymer electrolyte may decrease and the chemical storage stability may be deteriorated.

본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질의 제조방법에 있어서, 유무기 복합고체 전해질은 25℃ ~ 32℃에서 이온전도도가 1.00×10-5 ~ 9.99×10-3 범위인 유무기 복합고체 전해질을 제공한다.In the method of producing an organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to the present invention, the organic-inorganic hybrid solid electrolyte is provided with an inorganic hybrid solid electrolyte having an ion conductivity in the range of 1.00 × 10 -5 to 9.99 × 10 -3 at 25 ° C. to 32 ° C. do.

본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질의 제조방법에 대해서 각 단계별로 상세히 설명한다.The method for producing the organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to the present invention will be described in detail in each step.

고분자 전해질을 유기용매에 혼합하는 단계; 고분자 전해질 혼합액에 리튬이온전도체와 개시제를 투입하고 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물을 유리 기판 위에 도포하는 단계; 상기 도포된 혼합물을 열경화시키는 단계;를 포함하여 제공한다.Mixing the polymer electrolyte into an organic solvent; Charging and mixing a lithium ion conductor and an initiator into a polymer electrolyte mixture; Applying the mixed mixture onto a glass substrate; And thermally curing the applied mixture.

먼저, 본 발명에 고분자 전해질을 용매와 혼합하는 단계의 상기 고분자 전해질의 구성 요소로서 가교제, 가소제 및 리튬염을 유기용매에 혼합하는 단계이다.First, in the step of mixing the polymer electrolyte with the solvent, the crosslinking agent, the plasticizer and the lithium salt are mixed into the organic solvent as the components of the polymer electrolyte.

상기 고분자 전해질의 구성요소인 가교제, 가소제 및 리튬염은 통상의 방법에 따라 유기용매에 혼합하여 제조된다.The crosslinking agent, the plasticizer and the lithium salt, which are components of the polymer electrolyte, are prepared by mixing with an organic solvent according to a conventional method.

상기 단계의 상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트 등의 가교제를 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The cross-linking agent in the step may be a cross-linking agent such as phosphazene-based, phosphate-based or bisphenol A ethoxylate diacrylate having a cross-linkable functional group, but is not limited thereto.

또한, 상기 단계의 가소제는 일반적으로 고분자 전해질의 이온전도도 향상을 위해 사용되는 가소제를 사용할 수 있으며, 일례로써 상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체 등을 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The plasticizer used in the above step may be a plasticizer generally used for improving the ionic conductivity of the polymer electrolyte. Examples of the plasticizer include polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol di Butyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, dibutyl ether-terminated polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer, dibutyl ether-terminated polyethylene glycol / polypropylene Glycol / polyethylene glycol block copolymer, and the like, but are not limited thereto.

이때, 상기 가교제와 상기 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 할 수 있으며, 바람직하게는 1:4 ~ 4.5중량비가 바람직하다.At this time, the crosslinking agent and the plasticizer may be contained at a weight ratio of 1: 4 to 6, preferably 1: 4 to 4.5.

또한, 상기 가교제는 높은 결정화도를 가지게 되어 리튬 이온의 이동을 억제하고 낮은 이온전도도를 가져오기 때문에 적절한 혼합 비율로 혼합하여 이온전도도의 향상시킬 수 있다. In addition, since the crosslinking agent has a high degree of crystallinity, it inhibits the movement of lithium ions and brings about a low ionic conductivity, so that the ionic conductivity can be improved by mixing at a proper mixing ratio.

또한, 상기 단계의 상기 리튬염은, 고분자 전해질의 이온전도도를 향상시키기 위한 것으로써, 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.In addition, the lithium salt of the above step is used for improving the ion conductivity of the polymer electrolyte, and it is preferable to use lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6) (LiCF4), lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide ), Lithium bisoxalate borate (LiB (C 2 O 4) 2), and lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI), and the present invention is not limited thereto.

상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 [EO]:[Li]= 20:1몰비가 바람직하다.The concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte may include a molar ratio of [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2, and preferably a molar ratio of [EO]: [Li] = 20: 1.

본 발명에서 상기 유기용매는 NMP를 사용하였으나, 그 종류를 한정하지 않는다.In the present invention, NMP is used as the organic solvent, but the kind thereof is not limited.

다음으로, 본 발명에 따른 고분자 전해질 혼합액이 제조되면, 리튬이온전도체와 개시제를 투입하고 혼합한다.Next, when the polymer electrolyte mixture according to the present invention is prepared, a lithium ion conductor and an initiator are added and mixed.

상기 리튬이온전도체와 상기 개시제를 고분자 전해질 혼합액에 투입하고 400 ~ 800rpm으로 1 ~ 3시간 동안 교반하여 혼합물을 제조한다.The lithium ion conductor and the initiator are put into a polymer electrolyte mixture and stirred at 400 to 800 rpm for 1 to 3 hours to prepare a mixture.

상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 100:5 ~ 10중량비가 바람직하다.The polymer electrolyte and the lithium ion conductor may be contained in a weight ratio of 100: 1 to 20, preferably 100: 5 to 10: 1.

또한, 상기 리튬이온전도체의 중량비에 따라 1 ~ 20중량비의 이온전도도 값이 달라지는 특성을 나타내며, 5중량비 일때 가장 높은 이온전도도 값을 나타내었다.In addition, the ionic conductivity values varying from 1 to 20 weight ratios depending on the weight ratio of the lithium ion conductor are exhibited, and the highest ionic conductivity values are shown when the ratio is 5 by weight.

또한, 상기 리튬이온전도체는 입자크기는 0.001 ~ 1마이크론인 것이 바람직하다.The lithium ion conductor preferably has a particle size of 0.001 to 1 micron.

상기 리튬이온전도체를 투입하고 혼합함으로써 유무기 복합고체 전해질의 이온전도도를 향상시킬 수 있다.The ion conductivity of the organic / inorganic composite solid electrolyte can be improved by charging and mixing the lithium ion conductor.

구체적으로 상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 실리콘을 더 포함할 수 있으나, 이를 한정하지 않는다.Specifically, the lithium ion conductor may further include titanium, and may further include silicon, but is not limited thereto.

예를 들어 상기 실리카계 리튬이온전도체, 티타니아계 리튬이온전도체 및 알루미나계 리튬이온전도체 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 LSTP(LiSiTi(PO4))를 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.For example, the silica-based lithium-ion conductor, the titania-based lithium-ion conductor, and the alumina-based lithium-ion conductor can be used, and preferably LSTP (LiSiTi (PO 4 )) can be used.

상기 개시제는 가교를 진행시키기 위한 개시제로서 tert butyl peroxypivalate를 사용하였으나, 이에 한정하지 않는다.The initiator used was tertbutyl peroxypivalate as an initiator for promoting crosslinking, but the present invention is not limited thereto.

다음으로, 상기 혼합된 혼합물을 유리 기판 위에 도포하는 단계이다.Next, the mixed mixture is applied onto a glass substrate.

상기 도포하는 단계는 통상의 방법에 따라 도포할 수 있다.The coating step can be applied according to a conventional method.

다음으로, 상기 도포된 혼합물을 열경화시켜 유무기 복합고체 전해질을 제조할 수 있다.Next, the applied mixture is thermally cured to prepare an organic-inorganic hybrid solid electrolyte.

상기 열경화시키는 단계는 유리 기판 위에 도포된 혼합물을 산소가 닿지 않도록 sealing 후 80 ~ 100℃의 온도에서 0.5 ~ 2시간 수행할 수 있다.The thermally curing step may be performed at a temperature of 80 to 100 ° C. for 0.5 to 2 hours after sealing the mixture coated on the glass substrate so that oxygen does not reach the glass substrate.

본 발명은 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 유무기 복합고체 전해질;을 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a positive electrode; cathode; And an organic-inorganic hybrid solid electrolyte disposed between the anode and the cathode.

본 발명에서 양극과 음극은 통상적으로 고체 고분자전해질 이차전지에 사용되는 양극과 음극을 사용할 수 있으나, 이를 한정하지 않는다.In the present invention, the positive electrode and the negative electrode may be used as a positive electrode and a negative electrode used in a solid polymer electrolyte secondary battery, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명에서 이차전지에 포함되는 유무기 복합고체 전해질은 전해질과 리튬이온전도체를 포함하는 것으로서, 이에 대해서는 앞서 설명한 것과 동일한 것이며, 그 제조방법은 역시 충분히 설명되었으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.In addition, in the present invention, the organic-inorganic hybrid solid electrolyte contained in the secondary battery includes an electrolyte and a lithium ion conductor, which is the same as that described above, and the manufacturing method thereof has been fully described.

단, 이차전지의 제조시 열경화시키는 단계에서, 양극에 유무기 복합고체 전해질을 캐스팅하고 음극으로 전극을 구성 후 상기 구성된 전극을 산소가 닿지 않도록 sealing 하여 80 ~ 100℃의 온도에서 0.5 ~ 2시간 열경화할 수 있다.However, in the step of thermally curing the secondary battery, an organic composite solid electrolyte is cast on the anode, and an electrode is formed by a cathode. Then, the electrode is sealed so that oxygen does not touch it, and the electrode is heated at a temperature of 80 to 100 ° C for 0.5 to 2 hours It can be cured.

본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질을 포함한 이차전지는 전극과의 계면 저항이 낮아 우수한 사이클 특성과 율속 특성을 나타낸다.The secondary battery including the organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to the present invention exhibits excellent cycle characteristics and rate characteristics due to its low interface resistance with the electrode.

이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the invention is not limited by the examples and the experimental examples.

실시예Example 1 : 유무기 복합고체 전해질의 제조 1: Preparation of inorganic and organic composite solid electrolyte

먼저, 가교제 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트 0.2g, 가소제 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르 0.8g 및 리튬트리플레이트 0.2698g을 NMP용매 2ml에 혼합하여 준비하였다.First, 0.2 g of crosslinking agent bisphenol A ethoxylate diacrylate, 0.8 g of polyethylene glycol dimethyl ether as a plasticizer and 0.2698 g of lithium triflate were mixed with 2 ml of NMP solvent.

다음으로, 상기 혼합액에 리튬이온전도체(LSTP) 0.01g과 개시제 tert butyl peroxypivalate 0.002g 투입 후 600rpm으로 2시간 동안 교반하여 준비하였다.Then, 0.01 g of lithium ion conductor (LSTP) and 0.002 g of tert-butyl peroxypivalate as initiator were added to the mixed solution, followed by stirring at 600 rpm for 2 hours.

혼합물을 유리 기판 위에 도포하고 산소가 닿지 않도록 sealing 한 후 90℃에서 1시간 동안 열경화를시켜 유무기 복합고체 전해질을 제조하였다.The mixture was applied on a glass substrate, sealed without oxygen, and thermally cured at 90 ° C for 1 hour to prepare an inorganic hybrid solid electrolyte.

실시예Example 2 : 2 : 유무기 Abs 복합고체 전해질의 제조 2 Preparation of complex solid electrolyte 2

실시예 1과 동일 동일하게 실시하되, 리튬이온전도체(LSTP) 0.05g을 투입하여 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.05 g of lithium ion conductor (LSTP) was added.

실시예Example 3 : 3: 유무기 Abs 복합고체 전해질의 제조 3 Preparation of Composite Solid Electrolyte 3

실시예 1과 동일 동일하게 실시하되, 리튬이온전도체(LSTP) 0.1g을 투입하여 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.1 g of lithium ion conductor (LSTP) was added.

실시예Example 4 : 4 : 유무기 Abs 복합고체 전해질의 제조 4 Preparation of Composite Solid Electrolyte 4

실시예 1과 동일 동일하게 실시하되, 리튬이온전도체(LSTP) 0.2g을 투입하여 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.2 g of lithium ion conductor (LSTP) was added.

제조예Manufacturing example 1 : 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 제조 1 1: Preparation of battery containing inorganic and organic composite solid electrolyte 1

양극 활성 물질로 리튬 아이론 포스페이트(Lithium iron phosphate, LFP) 0.5g, 고분자 바인더로 PVdF를 0.25g, 이온전도성 가소제로는 폴리에틸렌글라이콜 디아크릴레이트 0.126g, 리튬염으로 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드 0.042g 및 전도성 카본 0.08g을 NMP용매 2ml에 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다.0.5 g of lithium iron phosphate (LFP) as a positive electrode active material, 0.25 g of PVdF as a polymer binder, 0.126 g of polyethylene glycol diacrylate as an ion conductive plasticizer, and lithium trifluoromethanesulfonyl 0.042 g of imide and 0.08 g of conductive carbon were mixed with 2 ml of NMP solvent to prepare a cathode slurry.

그 후, 상기 양극 슬러리를 집전체인 알루미늄 포일 위에 도포하고 120℃의 온도에서 건조시켜 양극을 제조하였다.Thereafter, the positive electrode slurry was coated on an aluminum foil as a current collector and dried at a temperature of 120 DEG C to prepare a positive electrode.

다음으로, 실시예 1에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 준비하였다.Next, the organic-inorganic hybrid solid electrolyte prepared in Example 1 was prepared.

다음으로, 실시예 1에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 양극 상부에 도포하고 그 상부에 음극으로써 리튬 금속 호일과 SUS 스페이서를 적층하여, 산소가 닿지 않도록 sealing 한 후 90℃의 온도로 1시간 열경화시켜 유무기 복합고체 전해질을 포함하는 전지를 제조하였다.Next, the organic / inorganic composite solid electrolyte prepared in Example 1 was applied on the anode, and a lithium metal foil and an SUS spacer were laminated on the anode as a cathode. Then, the lithium-metal foil and the SUS spacer were sealed, And cured to prepare a battery including the organic-inorganic composite solid electrolyte.

제조예Manufacturing example 2 : 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 제조 2 2: Manufacture of battery containing inorganic and organic composite solid electrolyte 2

제조예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 2에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 사용하여 전지를 제조하였다.A battery was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the organic-inorganic hybrid solid electrolyte prepared in Example 2 was used.

제조예Manufacturing example 3 : 3: 유무기 Abs 복합고체 전해질을 포함한 전지의  Of a battery containing a composite solid electrolyte 제조3Manufacturing 3

제조예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 3에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 사용하여 전지를 제조하였다.A battery was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the organic-inorganic hybrid solid electrolyte prepared in Example 3 was used.

제조예Manufacturing example 4 : 4 : 유무기 Abs 복합고체 전해질을 포함한 전지의  Of a battery containing a composite solid electrolyte 제조4Manufacturing 4

제조예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 4에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 사용하여 전지를 제조하였다.A battery was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the organic-inorganic hybrid solid electrolyte prepared in Example 4 was used.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1과 동일 동일하게 실시하되, 리튬이온전도체 투입없이 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the lithium ion conductor was not added.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 5과 동일 동일하게 실시하되, 리튬이온전도체 투입없이 제조하였다.Was carried out in the same manner as in Example 5, but without adding a lithium ion conductor.

본 발명에 따른 실시예 1 ~ 4, 제조예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2의 리튬이온전도체의 사용량을 표 1에 나타내었다.The amounts of lithium ion conductors used in Examples 1 to 4, Preparation Examples 1 to 4, and Comparative Examples 1 and 2 according to the present invention are shown in Table 1.

구 부Bulb 제조예 1Production Example 1 제조예 2Production Example 2 제조예 3Production Example 3 제조예 4Production Example 4 비교예 2Comparative Example 2 유무기 복합고분자 전해질Organic / inorganic composite polymer electrolyte 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 리튬이온전도체 사용량Lithium ion conductor usage 0.01g0.01 g 0.05g0.05 g 0.1g0.1 g 0.2g0.2 g --

{평가 결과}{Evaluation results}

실험예Experimental Example 1 : 유무기 복합고체 전해질의 이온전도도 분석 1: Ion conductivity analysis of inorganic and organic solid electrolyte

본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질의 온도별 이온전도도 값을 측정하기 위해 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 유무기 복합고체 전해질을 분석기(Impedance analyzer, Zahner Elekrik modelIM6)를 사용하여 이온전도도를 분석하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to measure the ion conductivity values of the organic-inorganic hybrid solid electrolytes according to the present invention, the inorganic hybrid solid electrolytes prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were analyzed using an analyzer (Impedance analyzer, Zahner Elekrik model IM6) The conductivity was analyzed and the results are shown in Fig.

도 1에 나타낸 바와 같이, 리튬이온전도체를 포함한 실시예 1 내지 4가 리튬이온전도체가 포함되지 않은 비교예 1의 보다 이온전도도가 높은 것으로 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 1, it was confirmed that Examples 1 to 4 including a lithium ion conductor had higher ion conductivity than Comparative Example 1, which did not include a lithium ion conductor.

특히, 본 발명에 따른 실시예 2는 상온에서 높은 이온전도도 값인 6.79 × 10-4S/cm을 보이는 것을 확인하였다.In particular, it was confirmed that Example 2 according to the present invention exhibits a high ionic conductivity value of 6.79 x 10 -4 S / cm at room temperature.

본 실험예 1에서 리튬이온전도체(LSTP)가 함량이 높은 실시예 3 ~ 4의 경우보다 실시예 2(리튬이온전도체 함량 0.01g)의 이온전도도가 높은 결과는 유무기 복합고체 전해질의 제조시 리튬이온전도체의 분산도가 떨어지면서 Li+의 진행을 방해해 이온전도도가 낮아지는 것으로 나타났다.The results of Example 2 (lithium ion conductor content: 0.01 g), which is higher than that of Examples 3 to 4 in which the content of lithium ion conductor (LSTP) is higher in Experimental Example 1, is higher than that of Lithium Ion Conductor As the dispersity of the ion conductor decreased, the ionic conductivity was lowered by interfering with the progress of Li + .

실험예Experimental Example 2 : 유무기 복합고체 전해질을 포함하는 전지의 용량평가 2: Capacity evaluation of batteries containing inorganic and organic composite solid electrolyte

본 발명에 따른 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지의 용량을 평가하기 위하여, 제조예 중 가장 높은 이온전도도 값을 나타낸 상기 제조예 2의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지를 충전 및 방전속도를 0.5C로 고정하고 충방전 테스트를 진행하였으며, 그 결과를 도 2와 도 3에 나타내었다.In order to evaluate the capacity of the battery containing the organic-inorganic hybrid solid electrolyte according to the present invention, the battery containing the organic-inorganic composite solid electrolyte of Production Example 2, which exhibited the highest ionic conductivity value among the production examples, was charged and discharged at a rate of 0.5 C And the charge / discharge test was carried out. The results are shown in FIG. 2 and FIG.

도 4와 도 5에 나타낸 그래프는 상기 제조예 2와 비교예 2에서 제조된 유무기 복합고체 전해질의 방전 속도에 따라 성능 평가하여 나타낸 결과 그래프이다.The graphs shown in FIGS. 4 and 5 are graphs showing the results of performance evaluation according to discharge rates of the organic-inorganic hybrid solid electrolytes prepared in Production Example 2 and Comparative Example 2. FIG.

충전 속도는 0.1 C이며, 방전 속도는 각각 0.1, 0.2,0.5, 1.0, 2.0 C로 변화시키면서 방전 속도에 따른 배터리 용량 변화를 평가하였다.The charging rate was 0.1 C and the discharging rate was varied 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 and 2.0 C, respectively.

그 결과, 제조예 2(리튬이온전도체 0.01g 함유)의 유무기 복합고체 전해질을 포함한 전지 100회 사이클이 진행된 후에도 초기용량대비 높은 용량 유지율을 내타내었으며, 이 전지는 충방전이 진행되는 동안 열화현상이 일어나지 않는 것을 나타내었다.As a result, even after 100 cycles of the battery including the organic-inorganic composite solid electrolyte of Production Example 2 (containing 0.01 g of the lithium ion conductor), the capacity retention ratio was higher than the initial capacity, and the battery exhibited deterioration It is shown that the phenomenon does not occur.

또한, 비교예 2(리튬이온전도체 0g 함유)의 경우에는 0.1C에서 나타낸 용량 기준으로 0.2 C의 비교예 2와 제조예 2는 각각 98%, 99% 이상의 용량을 유지하는 율속 특성을 보이는 반면, 1C에서는 각각 82%, 87%, 2C에서는 각각 55%, 65%로 용량을 유지율을 나타내어 제조예 2가 방전 속도에 따른 용량 유지율이 눈에 띄게 높음을 확인할 수 있었다.In the case of Comparative Example 2 (containing 0 g of lithium ion conductor), Comparative Example 2 and Preparation Example 2 at 0.2 C based on the capacity shown at 0.1 C showed rate characteristics maintaining 98% and 99% 1C, the capacity retention ratios of 82%, 87% and 2C were 55% and 65%, respectively, and it was confirmed that the capacity retention ratio according to the discharge rate of Production Example 2 was remarkably high.

이에 따라, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 열화가 일어나지 않고 우수한 전도도 특성을 보이는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the lithium secondary battery according to the present invention exhibits excellent conductivity characteristics without causing deterioration.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Claims (31)

25℃ ~ 32℃에서 이온전도도가 1.00×10-5 ~ 9.99×10-3 범위인 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
Wherein the ionic conductivity is in the range of 1.00 x 10 -5 to 9.99 x 10 -3 at 25 ° C to 32 ° C.
제 1항에 있어서,
상기 유무기 복합고체 전해질은 고분자 전해질과 리튬이온전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the organic / inorganic composite solid electrolyte comprises a polymer electrolyte and a lithium ion conductor.
제 2항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
3. The method of claim 2,
Wherein the lithium ion conductor further comprises titanium. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 3항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method of claim 3,
Wherein the lithium ion conductor further comprises silicon.
제 2항에 있어서,
상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
3. The method of claim 2,
Wherein the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the polymer electrolyte comprises a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.
제 6항에 있어서,
상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 6,
The plasticizer may be selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, di A polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer having a terminal end of butyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer having a terminal end of dibutyl ether. .
제 6항에 있어서,
상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the cross-linking agent comprises at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol-A ethoxylate diacrylates having cross-linkable functional groups.
제 6항에 있어서,
상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 6,
Characterized in that the cross-linking agent and the plasticizer are contained in a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.
제 6항에 있어서,
상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 6,
The lithium salt is selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate (LiC4F9SO3) Lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) Fluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 6항에 있어서,
상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.
고분자 전해질을 유기용매에 혼합하는 단계;
상기 혼합된 유기용매에 리튬이온전도체를 투입하고 혼합하는 단계;
상기 혼합된 혼합물을 유리 기판 위에 도포하는 단계;
상기 도포된 혼합물을 열경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
Mixing the polymer electrolyte into an organic solvent;
Introducing and mixing a lithium ion conductor into the mixed organic solvent;
Applying the mixed mixture onto a glass substrate;
And thermally curing the applied mixture. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 12항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the lithium ion conductor further comprises titanium. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 13항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the lithium ion conductor further comprises silicon. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 12항에 있어서,
상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.
제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
16. The method according to any one of claims 12 to 15,
Wherein the polymer electrolyte comprises a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.
제 16항에 있어서,
상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The plasticizer may be selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, di A polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer having a terminal end of butyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer having a terminal end of dibutyl ether. ≪ / RTI >
제 16항에 있어서,
상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the cross-linking agent comprises at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based and bisphenol A ethoxylate diacrylates having cross-linkable functional groups.
제 16항에 있어서,
상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the cross-linking agent and the plasticizer are contained at a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.
제 16항에 있어서,
상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The lithium salt is selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate (LiC4F9SO3) Lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) Fluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). 2. The method according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is at least one selected from the group consisting of fluoromethanesulfonylimide (LiTFSI) and fluoromethanesulfonylimide (LiTFSI).
제 16항에 있어서,
상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것을 특징으로 하는 유무기 복합고체 전해질의 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.
양극;
음극; 및
상기 양극과 음극 사이에 위치하는 유무기 복합고체 전해질;을 포함하며,
상기 전해질은 고분자 전해질과 리튬이온전도체을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
anode;
cathode; And
And an organic-inorganic hybrid solid electrolyte disposed between the anode and the cathode,
Wherein the electrolyte comprises a polymer electrolyte and a lithium ion conductor.
제 22항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 티타늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
23. The method of claim 22,
Wherein the lithium ion conductor further comprises titanium.
제 23항에 있어서,
상기 리튬이온전도체는 실리콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
24. The method of claim 23,
Wherein the lithium ion conductor further comprises silicon.
제 22항에 있어서,
상기 고분자 전해질과 상기 리튬이온전도체를 100:1 ~ 20중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
23. The method of claim 22,
Wherein the polymer electrolyte and the lithium ion conductor are contained in a weight ratio of 100: 1 to 20: 1.
제 22항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자 전해질은 가소제, 가교제, 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
26. The method according to any one of claims 22 to 25,
Wherein the polymer electrolyte comprises a plasticizer, a crosslinking agent, and a lithium salt.
제 26항에 있어서,
상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체, 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
27. The method of claim 26,
The plasticizer may be selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, di Polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of butyl ether, polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer of dibutyl ether terminal.
제 26항에 있어서,
상기 가교제는 가교가능한 관능기를 가지는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
27. The method of claim 26,
Wherein the crosslinking agent comprises at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol-A ethoxylate diacrylates having a crosslinkable functional group.
제 26항에 있어서,
상기 가교제와 가소제를 1:4 ~ 6중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
27. The method of claim 26,
Wherein the cross-linking agent and the plasticizer are contained in a weight ratio of 1: 4 to 6: 1.
제 26항에 있어서,
상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC4F9SO3), 과염소산리튬(LiClO4), 리튬알루미네이트(LiAlO2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C2O4)2), 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
27. The method of claim 26,
The lithium salt is selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF6), lithium hexafluoroacetate (LiAsF6), lithium difluoromethane sulfonate (LiC4F9SO3) Lithium perchlorate (LiClO4), lithium aluminate (LiAlO2), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate borate (LiB (C2O4) Fluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). ≪ Desc / Clms Page number 24 >
제 26항에 있어서,
상기 고분자 전해질 내의 리튬염의 농도가 [EO]:[Li]= 20:0.5 ~ 2몰비인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
27. The method of claim 26,
Wherein the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte is [EO]: [Li] = 20: 0.5 to 2 molar ratio.
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