KR20180131448A - all solid secondary battery and manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

Provided are an all-solid secondary battery which can prevent short circuit and is novel and modified, and a method for manufacturing an all-solid secondary battery. In order to overcome problems, according to one aspect of the present invention, provided is an all-solid secondary battery which comprises a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, wherein an arithmetic mean illumination (Ra) on an interface of the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is less than or equal to 1.0 μm, and relative density of the solid electrolyte layer is more than or equal to 80%. According to the present invention, if lithium metal is contained in the negative electrode active material layer, short circuit can be prevented.

Description

전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법{all solid secondary battery and manufacturing thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solid secondary battery,

발명은 전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pre-solid secondary battery and a method for manufacturing the pre-solid secondary battery.

최근에는, 예를 들면 특허 문헌 1, 2로 공개 되는 전고체 이차전지가 주목 받고 있다. 전고체 이차전지는 양극활물질층, 음극활물질층 및 상기 양극활물질층 및 상기 음극활물질층의 사이에 개재된 고체전해질층을 포함한다. 전고체 이차전지는 리튬 이온(lithium ion)을 전도시키는 매개체가 고체 전해질이다.In recent years, all solid secondary batteries disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2 have attracted attention. The entire solid secondary battery includes a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. A solid secondary battery is a solid electrolyte in which a lithium ion is conducted.

이와 같은 전고체 이차전지의 에너지(energy) 밀도를 높이기 위해서, 음극활물질로서 금속 리튬 (lithium)을 사용하는 것이 제안되고 있다. 음극활물질로 서 금속 리튬을 사용함으로써 전고체 이차전지를 평판화하면서 출력을 높일 수 있기 때문이다.In order to increase the energy density of such a pre-solid secondary battery, it has been proposed to use metal lithium as an anode active material. The use of metal lithium as an anode active material makes it possible to increase the output while flattening the entire solid secondary battery.

한편, 전고체 이차전지에서 리튬 이온을 전도시키는 매개체가 고체 전해질 이므로, 전고체 이차전지를 구성하는 입자들을 서로 밀집시킴으로써 전지의 특성을 향상 시킬 수 있다. 또한, 전고체 이차전지의 에너지 밀도를 높인다는 관점에서, 고체 전해질 층의 박막화가 요구된다.On the other hand, since the medium which conducts lithium ions in the pre-solid secondary battery is a solid electrolyte, the characteristics of the battery can be improved by densifying the particles constituting the pre-solid secondary battery. In addition, from the viewpoint of increasing the energy density of the entire solid secondary battery, it is required to make the solid electrolyte layer thinner.

따라서, 전고체 이차전지를 제작할 때에는 양극활물질층, 고체 전해질층 및 음극활물질층의 적층체인 전극 적층체를 프레스(press) 하는 경우가 많다. 이에 따라 각층 내 및 층간 입자들을 서로 밀집시킬 수 있다. 또한, 고체 전해질층을 박막화할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 개선된 전고체 이차전지 및 이의 제조방법의 요구가 존재한다.Therefore, when the entire solid secondary battery is fabricated, the electrode laminate, which is a lamination of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer, is often pressed. So that the in-layer and inter-layer particles can be clustered together. Further, the solid electrolyte layer can be made thinner. Nonetheless, there is a need for an improved pre-solid secondary battery and a method of manufacturing the same.

일본특허출원 특개 제2015-125872호Japanese Patent Application Publication No. 2015-125872 국제공개 제2014/010042호International Publication No. 2014/010042

그런데, 금속 리튬은 매우 연약하다. 따라서, 음극활물질로서 금속 리튬을 사용하는 경우 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있었다. 즉, 고체 전해질층의 표면에 균열 등의 틈새가 발생하는 경우, 전극 적층체의 프레스 시에 금속 리튬이 틈새에 침입 한다. 그리고, 이 틈새가 고체 전해질층 표리면에서 연통하는 경우, 금속 리튬은 양극활물질 층에 도달할 수 있었다. 따라서, 전고체 이차전지가 단락될 수 있었다. 또한, 틈새가 표리면에 연통하지 않는 경우에도 틈새에 침입한 금속 리튬과 양극활물질층과의 거리는 금속 리튬의 표면과 양극활물질층과의 거리 보다 짧게 된다. 따라서, 충전시에 이 부분에 전류가 집중되어 단락이 발생될 수 있다.However, metal lithium is very fragile. Therefore, when metal lithium is used as the negative electrode active material, the following problems may occur. That is, when cracks, such as cracks, are generated on the surface of the solid electrolyte layer, metal lithium enters the gap during pressing of the electrode laminate. And, when this gap communicates at the front and back surfaces of the solid electrolyte layer, the metal lithium could reach the cathode active material layer. Therefore, the entire solid secondary battery could be short-circuited. In addition, even when the gap does not communicate with the front and back surfaces, the distance between the metallic lithium and the cathode active material layer which penetrates into the gap becomes shorter than the distance between the surface of the metallic lithium and the cathode active material layer. Therefore, at the time of charging, a current may be concentrated at this portion, and a short circuit may occur.

또한, 양극활물질층과 고체 전해질층의 표면이 거친(roughness) 경우에 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있었다. 즉, 양극활물질층의 표면에는 음극활물질층 (즉, 금속 리튬) 쪽으로 튀어나온 돌출부가 형성된다. 따라서, 충전시에는 해당 돌출부 및 음극활물질 층과의 거리가 양극활물질층의 다른 부분과 음극활물질 층과의 거리 보다 짧게 된다. 따라서, 충전시에 이 부분에 전류가 집중 되어 단락이 발생될 수 있다.Further, when the surface of the positive electrode active material layer and the surface of the solid electrolyte layer are rough, the following problems may occur. That is, on the surface of the positive electrode active material layer, protrusions protruding toward the negative electrode active material layer (i.e., metal lithium) are formed. Therefore, at the time of filling, the distance between the protruding portion and the negative electrode active material layer becomes shorter than the distance between the other portion of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. Therefore, at the time of charging, a current may be concentrated at this portion, and a short circuit may occur.

이와 같이, 전고체 이차전지의 음극활물질로서 금속 리튬을 사용하는 경우 단락이 발생될 수 있었다.As described above, when metallic lithium is used as the negative electrode active material of the pre-solid secondary battery, a short circuit may occur.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점에 비추어 이루어진 것이며, 발명의 목적은 음극활물질층에 금속 리튬을 포함하는 경우 단락 발생을 방지할 수 있는 신규 및 개선된 전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a new and improved pre-solid secondary battery and a pre-solid secondary battery capable of preventing occurrence of a short circuit when metal lithium is contained in the anode active material layer .

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극활물질층을 포함하는 양극, 음극활물질층을 포함하는 음극, 및 상기 양극활물질층 및 상기 음극활물질층 사이에 개재된 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 포함하고 양극활물질층과 고체 전해질층의 계면에서의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이며, 고체 전해질층 밀도비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지가 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a positive electrode comprising a positive electrode including a positive electrode active material layer, a negative electrode including a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer And a solid electrolyte layer, wherein the arithmetic mean roughness (Ra) at the interface between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is 1.0 占 퐉 or less, and the density ratio of the solid electrolyte layer is 80% or more.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극활물질층을 포함하는 양극; 음극집전체를 포함하고 상기 음극집전체 상에 음극활물질층을 포함하는 음극; 및 상기 양극활물질층 및 상기 음극활물질층 사이에 개재된 고체 전해질층을 포함하는 전고체 이차전지로서, 상기 음극활물질층은 탄소을 포함하고, 상기 음극집전체 및 상기 음극활물질층 사이에 도금층을 포함하고, 상기 도금층이 리튬을 포함하고, 상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질층의 계면에서의 산술 평균 조도가 1.0 μm 이하이며, 고체 전해질층 밀도비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is also provided a cathode comprising: a cathode comprising a cathode active material layer; A negative electrode including a negative electrode current collector and including a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector; And a solid electrolyte layer sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, wherein the negative electrode active material layer includes carbon, and a plating layer is interposed between the negative electrode collector and the negative electrode active material layer , The plating layer comprises lithium, the arithmetic mean roughness at the interface between the cathode active material layer and the solid electrolyte layer is 1.0 m or less, and the solid electrolyte layer density ratio is 80% or more. do.

본 관점에 따르면, 양극활물질층과 고체 전해질층의 계면에서의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이므로 전고체 이차전지 충전시에 전류가 고체 전해질층 내에서 보다 균일하게 흐르게 된다. 따라서, 금속 리튬이 음극활물질층에서 보다 균일하게 석출되므로, 단락의 발생이 어려워진다. 또한, 고체 전해질층의 상대 밀도가 80% 이상이기 때문에, 고체 전해질 층간의 틈새가 적어지고 작아진다. 다라서, 단락의 발생이 어려워진다. According to this aspect, since the arithmetic mean roughness (Ra) at the interface between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is 1.0 占 퐉 or less, current flows more uniformly in the solid electrolyte layer at the time of charging the entire solid secondary battery. Therefore, metal lithium is more uniformly precipitated in the negative electrode active material layer, so that occurrence of a short circuit becomes difficult. Further, since the relative density of the solid electrolyte layer is 80% or more, the gap between the solid electrolyte layers is reduced and becomes smaller. As a result, the occurrence of a short circuit becomes difficult.

여기서, 양극활물질 층의 상대밀도가 60% 이상일 수 있다.Here, the relative density of the positive electrode active material layer may be 60% or more.

이러한 관점에 따르면, 전고체 이차전지 전지의 특성이 향상된다. According to this aspect, the characteristics of the entire solid secondary battery cell are improved.

또한, 양극활물질층과 고체 전해질층의 계면에서의 최대 높이 조도(Rz)가 4.5 μm 이하일 수 있다. Further, the maximum height roughness Rz at the interface between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer may be 4.5 占 퐉 or less.

이러한 관점에 따르면, 전고체 이차전지의 충전시에 전류가 고체 전해질층에서 보다 균일하게 흐르게 된다. 따라서, 금속 리튬이 음극활물질층에 보다 균일하게 석출되므로, 단락의 발생이 어려워진다. According to this aspect, current flows more uniformly in the solid electrolyte layer at the time of charging the entire solid secondary battery. Therefore, metal lithium is more uniformly deposited on the negative electrode active material layer, so that occurrence of a short circuit becomes difficult.

또한, 고체 전해질 층의 두께가 100 μm 이하일 수 있다. Further, the thickness of the solid electrolyte layer may be 100 占 퐉 or less.

이러한 관점에 따르면, 전고체 이차전지의 에너지 밀도가 향상된다.According to this aspect, the energy density of the entire solid secondary battery is improved.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 전고체 이차전지를 제조하는 전고체 이차전지 제조방법에 있어서, 양극활물질층을 제공하는 단계; 음극활물질층을 제공하는 단계; 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 제공하는 단계; 및 상기 양극활물질층과 고체 전해질층을 예비 프레스 하는 단계; 및 예비 프레스 공정에서 프레스된 양극활물질층 및 고체전해질층, 및 상기 음극활물질층을 포함하는 전극 적층체를 프레스하여 상기 전고체 이차전지를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질을 예비 프레스하는 단계는 프레스된 양극활물질층을 고체 전해질층에 적층 하기 전에 상기 양극활물질층을 프레스 하여 프레스된 양극활물질층을 제공하고, 상기 프레스된 고체 전해질층을 상기 음극활물질층 상에 적층 하기 전에 상기 고체 전해질층을 프레스 하여 프레스된 고체 전해질 층을 제공하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 방법이 제공 된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a pre-solid-state secondary battery, comprising the steps of: providing a cathode active material layer; Providing a negative electrode active material layer; Providing a solid electrolyte layer comprising a solid electrolyte; And pre-pressing the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer; And a step of pressing the electrode stacked body including the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer pressed in the preliminary press process and the negative electrode active material layer to manufacture the pre-solidified secondary battery, wherein the positive electrode active material layer and the solid electrolyte The pre-pressing step includes pressing the cathode active material layer before laminating the pressed cathode active material layer to the solid electrolyte layer, providing the pressed cathode active material layer, and stacking the pressed solid electrolyte layer on the anode active material layer Wherein the solid electrolyte layer is pressed before the solid electrolyte layer is pressed to provide a pressed solid electrolyte layer.

본 관점에 따르면, 상기 특성을 가진 전고체 이차전지를 제작할 수 있다.According to this aspect, a full solid secondary battery having the above characteristics can be manufactured.

여기서, 양극활물질층을 프레스하는 단계에서는, 상기 양극활물질층을 양극 집전체와 함께 프레스 할 수 있다.Here, in the step of pressing the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer can be pressed together with the positive electrode collector.

본 관점에 따르면, 상기 특성을 가진 전고체 이차전지를 제작할 수 있다.According to this aspect, a full solid secondary battery having the above characteristics can be manufactured.

또한, 고체 전해질층을 프레스하는 단계는 고체 전해질층을 프레스된 양극활물질층을 적층하기 전에 고체 전해질층을 프레스 하는, 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계를 포함할 수 있다.Further, the step of pressing the solid electrolyte layer may include a step of pressing the solid electrolyte layer alone, which presses the solid electrolyte layer before laminating the pressed positive electrode active material layer.

본 관점에 따르면, 상기 특성을 가진 전고체 이차전지를 제작할 수 있다.According to this aspect, a full solid secondary battery having the above characteristics can be manufactured.

또한, 고체 전해질층을 프레스하는 단계는 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계; 및 상기 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계에 의해 제공된 프레스된 고체 전해질층 및 및 상기 양극활물질층을 프레스하는 단계에 의해 제공된 프레스된 양극활물질층의 적층체인 제1중간 적층체를 프레스하는 단계를 포함할 수 있다.Further, the step of pressing the solid electrolyte layer includes: a step of pressing the solid electrolyte layer alone; And pressing the first intermediate laminate as a laminate of the pressed positive electrode active material layer provided by pressing the positive electrode active material layer provided by the step of pressing the solid electrolyte layer alone, .

본 관점에 따르면, 상기 특성을 가진 전고체 이차전지를 제작할 수 있다.According to this aspect, a full solid secondary battery having the above characteristics can be manufactured.

또한, 고체 전해질층을 프레스하는 단계는, 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계; 및 상기 고체전해질층, 및 상기 양극활물질층을 프레스하는 단계에서 프레스된 상기 프레스된 양극활물질질층의 적층체인 제2중간 적층체를 프레스 하는 단계를 포함할 수 있다.Further, the step of pressing the solid electrolyte layer includes: a step of pressing the solid electrolyte layer alone; And pressing the second intermediate laminate, which is a laminate of the solid electrolyte layer, and the pressed positive electrode active material layer pressed in the step of pressing the positive electrode active material layer.

본 관점에 따르면, 상기 특성을 가진 전고체 이차전지를 제작할 수 있다.According to this aspect, a full solid secondary battery having the above characteristics can be manufactured.

또한, 상기 전고체 이차전지를 제조하는 전고체 이차전지 제조방법에 있어서, 양극활물질층을 포함하는 양극을 제공하는 단계, 상기 양극 상에 고체 전해질층을 배치하는 단계; 고체 전해질층 상에 음극을 배치하는 단계; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 전압을 제공하여 상기 음극활물질층 및 상기 음극집전체 사이에 도금층을 형성하여 상기 전고체 이차전지를 제작하는 단계를 포함하고, 상기 음극은 음극 집전체을 포함하되, 상기 음극집전체 상에 음극 활물질층을 포함하는 전고체 이차전지 제조 방법이 제공 된다.The method may further include the steps of providing a positive electrode including a positive electrode active material layer, disposing a solid electrolyte layer on the positive electrode, Disposing a negative electrode on the solid electrolyte layer; And forming a plating layer between the anode active material layer and the anode current collector by providing a voltage between the anode and the cathode to fabricate the pre-solid-state secondary battery, wherein the cathode includes an anode current collector, There is provided a method of manufacturing a pre-solid secondary battery including an anode active material layer on an anode current collector.

이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 음극활물질층에 금속 리튬을 포함 하는 경우, 단락을 방지할 수 있을 것이다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, when metallic lithium is contained in the negative electrode active material layer, short circuit can be prevented.

도 1a는본 발명의 실시 형태에 관한 전고체 이차전지의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시 형태에 관한 전고체 이차전지의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 고체 전해질층과 그 주변 구조를 보여주는 그림 이다.
도 3은 고체 전해질층 및 양극활물질층의 계면과 그 주변 구조를 보여주는 단면 SEM (전자 현미경) 사진 이다.
도 4는 종래의 전고체 이차전지의 문제점을 설명 하기 위한 도면이다.
도 5는 종래의 전고체 이차전지의 문제점을 설명 하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 전고체 이차전지의 문제점을 설명 하기 위한 도면이다.
도 7은 종래의 전고체 이차전지의 문제점을 설명 하기 위한 단면 SEM 사진 이다.
도 8은 고체 전해질층 및 양극활물질층 계면에서의 산술 평균 조도(Ra)를 측정 하는 방법을 설명 하기 위한 단면 SEM 사진 이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a full solid secondary battery according to an embodiment of the present invention; FIG.
1B is a diagram showing a schematic configuration of a pre-solid-state secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a solid electrolyte layer and its surrounding structure.
3 is a cross-sectional SEM (electron microscope) photograph showing the interface between the solid electrolyte layer and the cathode active material layer and its surrounding structure.
4 is a view for explaining a problem of a conventional all-solid-state secondary battery.
5 is a view for explaining a problem of a conventional all-solid-state secondary battery.
6 is a view for explaining a problem of a conventional all-solid-state secondary battery.
7 is a SEM photograph of a cross-section of a conventional solid-state secondary battery.
8 is a cross-sectional SEM photograph for explaining a method of measuring the arithmetic average roughness (Ra) at the interface between the solid electrolyte layer and the cathode active material layer.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 기술한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서는 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대하여 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

어느 구성 요소가 다른 구성 요소 "상"에 있다는 것은, 다른 구성 요소의 직상에 존재하거나, 또는 개재된 구성 요소들이 사이에 존재한다는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 한편, 어느 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직상(directly on)"에 있다는 것은 그들 사이에 개제되는 구성이 존재하지 않다는 것을 의미한다.It will be appreciated that an element is " on " another element, either directly on the other element or intervening elements. On the other hand, the fact that an element is " directly on " another element means that no configuration exists between them.

용어 "제1", "제2", "제3", 등이 본원에서 사용될 수 있으나, 이는 다양한 구성 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 부분들을 설명하기 위한 것이지, 이러한 구성 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 부분들을 이러한 용어로 한정하기 위함이 아닌 것을 이해하여야 할 것이다. 이러한 용어들은 단지 어느 한 구성 요소, 성분, 영역, 층, 또는 부분을 다른 구성 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분과 구분짓기 위함이다. 따라서, 이하에서 논의되는 "제1 구성요소", "성분", "영역", "층", 또는 "부분"은 본원의 교시로부터 벗어남 없이 제2 구성요소, 성분, 영역, 층, 또는 부분으로 명명될 수 있다.The terms "first", "second", "third", etc. may be used herein to describe various elements, components, components, regions, layers, and / , Regions, layers, and / or sections are not intended to be limiting to such terms. These terms are used to distinguish just one element, component, region, layer, or section from another component, component, region, layer or section. Thus, the terms " first element, " " component, " " area, " " layer, " or " part, " Can be named.

본원에서 사용된 용어는 단지 특정 구현예를 설명하기 위한 목적일 뿐이고, 이를 제한하기 위함은 아니다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단수형 "하나", "한", 및 "상기"는 다르게 명확히 지시되지 않는 한, "적어도 하나"를 포함하는 복수형을 포함하는 것으로 의도된다. "적어도 하나"는 "하나", 또는 "한"으로서 제한되어서는 안된다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다, 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 리스트 목록들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 용어 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)", 또는 "포함한다(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"이 본원에서 사용되는 경우, 제시된 특징, 영역, 숫자, 단계, 구동, 구성요소, 및/또는 성분의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 숫자, 단계, 구동, 구성요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting thereof. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" are intended to include the plural, including "at least one", unless the context clearly dictates otherwise. "At least one" should not be limited to "one" or "one." Or " as used herein, the term " and / or " includes any and all combinations of one or more of the associated list lists. The terms " comprise " and / or " comprising ", or " includes " and / or " , Steps, drives, components, and / or components, but does not preclude the presence or addition of one or more other features, regions, numbers, steps, drives, components, components, and / .

더 나아가, 상대적 개념인 "하부" 또는 "아래", 및 "상부" 또는 "위"는 도면에서 도시한 바와 같이 일 구성요소와 다른 구성요소와의 관계를 설명하기 위함이다. 상대적 개념들은 도면에서 도시된 배열 외에 장치의 다른 배열들을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 어느 한 도면에서의 장치를 뒤집어보면, 다른 구성요소들의 "하부" 측에 있는 것으로 설명된 구성요소는 다른 구성요소들의 "상부"측으로 배열될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "하부"는, 도면의 특정 배열에 따라, "하부" 또는 "상부"의 배열을 모두 포괄할 수 있다. 유사하게, 만일 어느 한 도면에서의 장치를 뒤집어 보면, 다른 구성요소의 "아래"에 위치하는 구성요소는 다른 구성요소의 "위에" 배열될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 아래 및 위의 배열을 모두 포괄할 수 있다.Further, the relative terms "lower" or "lower" and "upper" or "upper" are used to describe the relationship between one component and another component as shown in the drawings. Relative concepts are intended to include other arrangements of devices in addition to the arrangements shown in the drawings. For example, when turning the device upside down in one of the figures, the elements described as being on the " bottom " side of the other elements will be arranged on the " Thus, an exemplary term " lower " may encompass an array of "lower" or "upper", depending on the particular arrangement of the figures. Similarly, if the device is reversed in any one of the figures, the elements located " below " other elements will be " above " other elements. Accordingly, the exemplary term " below " can encompass both the arrays below and above.

본원에서 사용된 "약" 또는 "대략"은, 측정 오차 및 특정 량의 측정과 연관된 오차 (즉, 측정 시스템의 한계)를 고려하여, 기술자에 의해 결정된 특정 값에 대한 허용가능한 오차 범위 내에서 제시된 값 및 평균을 포함한다. 예를 들어, "약"은 하나 이상의 표준 편차, 또는 제시된 값의 ㅁ 30%, 20%, 10% or 5% 내를 의미할 수 있다.As used herein, " about " or " approximately " refers to a measure of a given value within a tolerable error range for a particular value determined by a descriptor, taking into account measurement errors and errors associated with measurement of a particular quantity Value and average. For example, " about " may mean one or more standard deviations, or within 30%, 20%, 10% or 5% of the stated value.

달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 용어(기술적 용어 및 과학적 용어)는 본원이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술문야 및 본원의 맥락에서 그들의 의미에 부합하는 의미로 해석되어야 할 것이고, 본원에서 특별히 정의되지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.Unless otherwise defined, all terms (technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed in the context of the related art and in the context of the present application, and should be construed in an ideal or overly formal sense, unless otherwise specifically defined herein It should not be.

예시적인 구현예들은 이상적인 구현예들의 개략도인 단면도를 참조하여 본원에서 기술된다. 이와 같이, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용 오차와 같은 결과로서의 도해의 형상으로부터의 변형이 예상되어야 한다. 따라서, 본원에서 기술된 구현예는 본 명세서에 도시된 바와 같은 영역의 특정 형상으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 예를 들어 제조로부터 초래되는 형상의 편차를 포함해야 한다. 예를 들어, 평평한 것으로 묘사되거나 묘사된 영역은 전형적으로 거친 및/또는 비선형 특징을 가질 수 있다. 더욱이, 예시된 예리한 각은 둥글게 될 수 있다. 따라서, 도면들에 도시된 영역들은 본질적으로 개략적이며, 그 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며, 본 청구항들의 범위를 제한하려는 것이 아니다.Exemplary implementations are described herein with reference to cross-sectional views that are schematic representations of ideal implementations. As such, variations from the shape of the illustration as a result, such as, for example, manufacturing techniques and / or tolerances, should be expected. Thus, the implementations described herein should not be construed as limited to any particular shape of the area as illustrated herein, but should include variations in shape resulting from, for example, manufacture. For example, areas depicted or depicted as flat may typically have coarse and / or non-linear features. Moreover, the illustrated sharp angles can be rounded. Accordingly, the regions shown in the Figures are schematic in nature, and the shapes are not intended to illustrate the exact shape of the regions and are not intended to limit the scope of the claims.

양극활물질층, 고체전해질층, 및 음극활물질층의 적층체인 전고체 이차전지의 전극 적층체는 전고체전지의 제작에서 프레스된다. 따라서, 각각의 층들 및 상기 층들 사이에서 입자들은 조밀해질 수 있고 서로 간에 접촉될 수 있다. 또한, 상기 고체전해질층은 박막형일 수 있다.The electrode laminate of the pre-solid secondary battery, which is a lamination of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer, is pressed in the production of the all solid battery. Thus, the particles between each of the layers and between the layers can be dense and can be in contact with each other. The solid electrolyte layer may be of a thin film type.

< 1. 전고체전지 ><All solid state batteries>

본 발명자들은 음극활물질로서 금속 리튬을 사용한 전고체 이차전지가 갖는 문제점에 대해서 예의 검토한 결과, 본 실시형태에 관한 전고체 이차전지에 생각이 미치기에 이르렀다. 이에, 먼저 발명자가 수행한 검토에 대하여 설명한다.The present inventors have intensively studied the problems of the all-solid secondary battery using metal lithium as the negative electrode active material, and consequently, the entire solid secondary battery according to the present embodiment has come to be considered. Hereinafter, the examination performed by the inventor will be described.

도면 4 내지 7과 같이 음극활물질로서 금속 리튬을 사용하는 종래의 전고체 이차전지(100)는 양극활물질층(112), 음극활물질층(122), 고체 전해질층(130)을 포함 한다. 여기서, 도면 4 내지 6은 종래의 전고체 이차전지(100) 구성을 나타내는 도면 이며, 도면 7은 도면 5 내지 6에 대응하는 단면 SEM 사진을 보여준다. 양극 활물질층(112)은 양극활물질(112a) 및 고체 전해질(112b) 등을 포함한다. 고체 전해질층(130)은 고체 전해질(130a)을 포함한다. 음극활물질층(122)은 금속 리튬으로 구성된다.4 to 7, a conventional all-solid-state secondary battery 100 using metal lithium as a negative electrode active material includes a positive electrode active material layer 112, a negative electrode active material layer 122, and a solid electrolyte layer 130. 4 to 6 are views showing a configuration of a conventional all-solid-state secondary battery 100, and FIG. 7 is a SEM photograph of a cross section corresponding to FIGS. 5 to 6. The positive electrode active material layer 112 includes a positive electrode active material 112a and a solid electrolyte 112b. The solid electrolyte layer 130 includes a solid electrolyte 130a. The anode active material layer 122 is made of metal lithium.

고체 전해질층(130)의 표면에 균열 등의 틈새(123)가 형성되어 있는 경우 단락이 발생할 수 있었다. 단락이 발생하는 상황을 도면 4에 근거하여 설명한다. 도면 4와 같이, 고체 전해질층(130)에는 표리면에서 연통하는(예를 들어, 고체전해질층(130)의 상면으로부터 고체전해질층(130)의 하면으로 연장하는) 틈새(123)가 형성되어 있다. 양극활물질층(112), 음극활물질층(122), 및 고체 전해질층(130) 적층체인 전극 적층체를 프레스하는 경우에, 고체 전해질층(130) 틈새에 금속 리튬이 침입한다. 고체 전해질층(130)의 틈새는 고체 전해질층(130)의 표리면에서 연통하고(예를 들어, 고체전해질층(130)의 상면으로부터 고체전해질층(130)의 하면으로 연장하는) 있기 때문에 금속 리튬은 양극활물질층(112)에 도달할 수 있었다. 따라서, 전고체 이차전지를 단락 시킬 수 있었다. 또한, 고체 전해질층(130)의 틈새가 표리면에서 연통하고 있지 않은 경우에도 틈새에 침입한 금속 리튬과 양극활물질층(112)와의 거리는 다른 부분의 금속 리튬과 양극활물질층(112) 사이의 거리 보다 짧게 된다. 따라서, 충전시에 이 부분(예, 틈새)에 전류가 집중되어 단락이 발생할 수 있었다.A short circuit may occur when a crack 123 or the like is formed on the surface of the solid electrolyte layer 130. A situation in which a short circuit occurs will be described with reference to Fig. A gap 123 is formed in the solid electrolyte layer 130 so as to communicate with the upper and lower surfaces of the solid electrolyte layer 130 (for example, extending from the upper surface of the solid electrolyte layer 130 to the lower surface of the solid electrolyte layer 130) have. Metal lithium penetrates into the gap of the solid electrolyte layer 130 when the electrode laminate of the positive electrode active material layer 112, the negative electrode active material layer 122, and the solid electrolyte layer 130 is pressed. Since the clearance of the solid electrolyte layer 130 is communicated at the front and back surfaces of the solid electrolyte layer 130 (for example, extending from the upper surface of the solid electrolyte layer 130 to the lower surface of the solid electrolyte layer 130) Lithium could reach the positive electrode active material layer 112. Therefore, the entire solid secondary battery could be short-circuited. Further, even when the gap of the solid electrolyte layer 130 does not communicate with the front surface, the distance between the metal lithium and the cathode active material layer 112 that are different from the distance between the metal lithium penetrating into the gap and the cathode active material layer 112 . Therefore, a current may be concentrated at this portion (e.g., a gap) during charging, and a short circuit may occur.

양극활물질층(112) 및 고체 전해질층(130)의 계면이 거친 경우, 단락이 발생하는 경우가 있었다. 단락이 발생하는 상황을 도면 5 ~ 도면 7을 기준으로 추가로 설명한다. 양극활물질층(112) 및 고체 전해질층(130)의 계면 B는 거칠어서, 양극활물질층(112)의 표면에 돌출부(112c)가 형성되어 있다. 따라서, 충전시에, 해당 돌출부(112c) 및 음극활물질층(122)의 거리가 양극활물질층의 다른 부분과 음극활물질층(122) 사이의 거리 보다 짧게 된다. 따라서, 충전시에, 이 부분 (도 6에서 프레임 A로 표시되는 부분)에 전류가 집중된다. 즉, 프레임 A로 표시된 부분 안에 대전류 밀도가 흐른다. 그 결과, 금속 리튬이 해당 부분에서 (예를 들어, 그 표면에서) 국소적으로 석출되어, 단락이 발생되는 경우가 있었다.If the interface between the positive electrode active material layer 112 and the solid electrolyte layer 130 is rough, a short circuit may occur. A situation in which a short circuit occurs will be further described with reference to Figs. 5 to 7. The interface B between the positive electrode active material layer 112 and the solid electrolyte layer 130 is coarse and a protrusion 112c is formed on the surface of the positive electrode active material layer 112. [ Therefore, at the time of charging, the distance between the protruding portion 112c and the negative electrode active material layer 122 becomes shorter than the distance between the other portion of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer 122. [ Therefore, at the time of charging, the current is concentrated at this portion (the portion indicated by the frame A in Fig. 6). That is, a large current density flows in a portion indicated by the frame A. As a result, metal lithium is locally precipitated at the portion (for example, at the surface thereof), and short-circuiting occurs in some cases.

이와 같이, 전고체 이차전지의 음극활물질로서 금속 리튬을 사용하는 경우, 단락이 발생하는 경우가 있었다. 따라서, 본 발명자들은 단락을 방지하기 위하여, 고체 전해질층(130)의 밀도를 증가시키고, 양극활물질층(112) 및 고체 전해질층(130)의 계면을 평평하게 하는 것을 고려 했다. 고체 전해질층(130)의 밀도가 높으면 고체 전해질층(130) 중의 틈새가 줄어들 수 있고, 작아 진다. 나아가, 양극활물질층(112) 및 고체 전해질층(130)의 계면이 평평하게 되면, 국소적으로 대전류가 흐르는 현상이 발생할 가능성이 줄어든다. 그 결과, 본 발명자들은 본 실시형태에 관한 전고체 이차전지에 상도하기에 이르렀다. 이하, 본 실시형태에 대해 상세히 설명한다.As described above, in the case where metal lithium is used as the negative electrode active material of the pre-solid secondary battery, a short circuit may occur. Therefore, the present inventors considered to increase the density of the solid electrolyte layer 130 and to flatten the interface between the positive electrode active material layer 112 and the solid electrolyte layer 130, in order to prevent a short circuit. When the density of the solid electrolyte layer 130 is high, the gap in the solid electrolyte layer 130 can be reduced and becomes small. Further, when the interface between the positive electrode active material layer 112 and the solid electrolyte layer 130 is flattened, the possibility that a large current flows locally is reduced. As a result, the inventors of the present invention have reached the top of the entire solid secondary battery according to the present embodiment. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.

< 2. 평점 기준: 전고체 이차전지의 구성 ><2. Rating criteria: Configuration of all solid secondary battery>

다음으로, 도면 1a ~ 도면 3에 근거하여, 본 실시형태에 관한 전고체 이차전지(1)의 구성에 대해 설명한다. 전고체 이차전지(1)는, 도면 1a에 표시된 바와 같이, 양극(10), 음극(20), 및 고체 전해질층(30)을 구비한다. 일 실시예에서, 상기 전고체 이차 전지의 음극(20)은 음극 집전체(21) 상에 음극활물질층(22)을 포함한다. 도 1b에서 보는 바와 같이, 충전 후에, 상기 전고체 이차전지는 상기 음극활물질층(22) 및 상기 음극 집전체(21) 사이에 도금층을 더 포함한다.Next, the configuration of the all-solid-state secondary battery 1 according to the present embodiment will be described with reference to Figs. 1a to 3. The entire solid secondary battery 1 has an anode 10, a cathode 20, and a solid electrolyte layer 30 as shown in Fig. In one embodiment, the cathode 20 of the pre-solid secondary battery includes a negative electrode active material layer 22 on the negative electrode collector 21. As shown in FIG. 1B, after the charging, the pre-solid secondary battery further includes a plating layer between the anode active material layer 22 and the anode current collector 21.

(2-1. 양극)(2-1 anode)

양극 (10)은, 양극집전체(11) 및 양극활물질층(12)을 포함한다. 양극집전체(11)로는, 예를 들면, 인듐 (In), 구리 (Cu), 마그네슘 (Mg), 스테인리스 강, 티타늄 (Ti), 철 (Fe), 코발트 (Co), 니켈 (Ni), 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 게르마늄 (Ge), 리튬 (Li) 또는 이들의 합금으로 이루어진 판상체 또는 박상체 등을 들 수 있다. 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 양극집전체(11)은 생략될 수 있다. The positive electrode 10 includes a positive electrode collector 11 and a positive electrode active material layer 12. As the positive electrode collector 11, for example, indium (In), copper (Cu), magnesium (Mg), stainless steel, titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co) A plate or a thin body made of zinc (Zn), aluminum (Al), germanium (Ge), lithium (Li), or an alloy thereof. Combinations comprising at least one of the foregoing can be used. The positive electrode collector 11 may be omitted.

양극활물질층(12)은 양극활물질(12a) 및 고체 전해질(12b)을 포함할 수 있다. 이 경우에, 양극활물질층과 고체 전해질층 사이에 저항이 낮아질 수 있다. 또한, 양극 (10)에 포함된 고체 전해질(12b)는 고체 전해질층(30)에 포함된 고체 전해질(12b)와 동종의 것이거나, 동종의 것이 아닐 수 있다. 고체 전해질(12b)의 세부 사항은 고체 전해질층(30)의 절에 상세히 설명한다. The positive electrode active material layer 12 may include a positive electrode active material 12a and a solid electrolyte 12b. In this case, the resistance between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer can be lowered. The solid electrolyte 12b included in the anode 10 may be the same type as or similar to the solid electrolyte 12b included in the solid electrolyte layer 30. [ The details of the solid electrolyte 12b are described in detail in the section of the solid electrolyte layer 30. [

양극활물질은 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하는 것이 가능한 양극활물질일 수 있다.The cathode active material may be a cathode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions.

예를 들어, 상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 양극활물질은 하기 임의의 화학식으로 표시되는 화합물 일 수 있다:LiaA1-bB1 bD1 2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bB1 bO2-cD1 c(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bB1 bO4-cD1 c(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobB1 cD1 α(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobB1 cO2-αF1 α(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobB1 cO2-αF1 2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbB1 cD1 α(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbB1 cO2-αF1 α(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbB1 cO2-αF1 2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiI1O2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:For example, the cathode active material may be at least one of composite oxides of lithium and metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof. In one embodiment, the cathode active material may be a compound represented by any of the following formulas: Li a A 1-b B 1 b D 1 2 where 0.90 ≤ a ≤ 1.8, and 0 ≤ b ≤ 0.5 ); Li a E 1-b B 1 b O 2 -c D 1 c wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE 2-b B 1 b O 4 -c D 1 c wherein 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; Li a Ni 1- b c Co b B 1 c D 1 ? Wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <?? 2; Li a Ni 1- b c Co b B 1 c O 2-α F 1 α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1- b c Co b B 1 c O 2-α F 1 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B 1 c D 1 ? Wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <?? 2; Li a Ni 1-bc Mn b B 1 c O 2-α F 1 α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B 1 c O 2 -? F 1 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1; Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1; QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiI 1 O 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); In the formula of LiFePO 4 may be used a compound represented by any one:

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

예를 들면, 양극활물질은 코발트산리튬 (LCO)와 니켈산리튬 (Lithium nickel oxide), 니켈코발트산리튬 (lithium nickel cobalt oxide), 니켈코발트알루미늄리튬 (NCA), 니켈코발트망간산 리튬 (NCM), 망간산리튬 (Lithium manganate), 인산철 리튬 (lithium iron Phosphate) 등의 리튬염, 황화 니켈, 황하 구리, 유황, 산화철, 또는 산화 바나듐 (Vanadium oxide) 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 양극활물질은 각각 단독으로 사용되거나, 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.For example, the cathode active material may be lithium cobalt oxide (LCO), lithium nickel oxide, lithium nickel cobalt oxide, nickel cobalt aluminum lithium (NCA), nickel cobalt lithium manganese oxide (NCM) Lithium salt such as lithium manganate, lithium iron phosphate and the like, nickel sulfide, copper sulfide, sulfur, iron oxide, vanadium oxide and the like. Each of these cathode active materials may be used alone or in combination of two or more.

또한, 양극활물질은 상기 언급한 리튬염 중 층상 암염형 구조를 갖는 전이금속 산화물의 리튬염을 포함하여 형성 되는 것이 바람직하다. 여기에서, 「층상」은 얇은 시트형상을 나타낸다. 또한, 「암염형 구조」는 결정구조의 1종 인 염화 나트륨형 구조를 나타내며, 구체적으로는 양이온 및 음이온 각각이 형성하는 면심 입방 격자가 서로 단위 격자의 모서리가 1/2만 어긋나도록 배치된 구조를 나타낸다.It is also preferable that the cathode active material is formed by including a lithium salt of a transition metal oxide having a layered halide salt structure among the above-mentioned lithium salts. Here, &quot; layered &quot; represents a thin sheet shape. The &quot; rock salt-like structure &quot; represents a sodium chloride-type structure that is one kind of crystal structure, specifically, a structure in which the face-centered cubic lattices formed by positive and negative ions are arranged so that the corners of the unit lattice are shifted by & .

이러한 계층화된 암염형 구조를 갖는 전이금속 산화물의 리튬염으로는, 예를 들면, LiNixCoyAlzO2(NCA) (0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 및 x + y + z = 1), LiNix'Coy'Mnz'O2(NCM) (0 < x' < 1, 0 < y' < 1, 0 < z' < 1, 및 x' + y' + z' = 1), 또는 이들의 조합의 삼원계 전이금속 산화물의 리튬염을 들 수 있다. As the lithium salt of the transition metal oxide having such a layered rock salt structure, for example, LiNi x Co y Al z O 2 (NCA) (0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1 , and x + y + z = 1) , LiNi x 'Co y' Mn z 'O 2 (NCM) (0 <x'<1, 0 <y '<1, 0 <z'<1, and x ' + y '+ z' = 1), or a combination thereof.

양극활물질이 상기 층상 암염형 구조를 갖는 삼원계 전이금속 산화물의 리튬염을 포함하는 경우에, 전고체 이차전지(1)의 에너지(energy) 밀도 및 열안정성이 향상될 수 있다.In the case where the cathode active material comprises a lithium salt of a ternary system transition metal oxide having the layered rock salt type structure, the energy density and thermal stability of the entire solid secondary battery 1 can be improved.

양극활물질은 코팅층에 의하여 덮여있을 수 있다. 여기서, 본 실시양태의 코팅층은 전고체 이차전지의 양극활물질의 코팅층으로 알려진 것이라면 어떤 것이라고 바람직하다. 코팅층의 예로는 예를 들면, Li2O-ZrO2 등을 들 수 있다.The cathode active material may be covered by a coating layer. Here, it is preferable that the coating layer of this embodiment is any one as long as it is known as a coating layer of the positive electrode active material of the all-solid secondary battery. Examples of the coating layer include, for example, Li 2 O-ZrO 2 .

또한, 양극활물질이 NCA 또는 NCM 등 3원계 전이금속 산화물의 리튬염으로 형성 되어 있으며, 양극활물질로서 니켈 (Ni)을 포함하는 경우, 전고체 이차전지(1)의 용량 밀도가 증가되어, 충전상태에서의 양극활물질에서 금속 용출을 줄일 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 관한 전고체 이차전지(1)는 충전 상태에서의 장기 안정성 및 사이클 (cycle) 특성을 향상될 수 있다.When the cathode active material is formed of a lithium salt of ternary transition metal oxide such as NCA or NCM and contains nickel (Ni) as the cathode active material, the capacity density of the pre-solid secondary battery 1 is increased, The metal elution in the cathode active material can be reduced. As a result, the entire solid secondary battery 1 according to the present embodiment can be improved in long-term stability and cycle characteristics in a charged state.

여기에, 양극활물질의 형상으로서는, 예를 들면, 진정 구형, 타원 구형 등의 입자 형상을 들 수 있다. 또한, 양극활물질의 입경은 특별히 제한되지 않고 종래의 전고체 이차전지의 양극활물질에서 적용 가능한 범위일 수 있다. 또한, 양극 (10)의 양극활물질의 함량도 특별히 제한되지 않고 종래의 전고체 이차전지의 양극에 적용 가능한 범위일 수 있다.Examples of the shape of the positive electrode active material include particle shapes such as a true spherical shape and an elliptic spherical shape. The particle diameter of the cathode active material is not particularly limited and may be in a range applicable to the cathode active material of the conventional all-solid secondary battery. Also, the content of the cathode active material of the anode 10 is not particularly limited and may be a range applicable to the anode of a conventional all-solid-state secondary battery.

또한, 양극(10)에는 전술한 양극활물질 및 고체 전해질(12b) 이외에, 예를 들면, 도전제, 바인더, 필러(filler), 분산제, 이온도전제 등의 첨가제가 적절히 배합될 수 있다.Additives such as a conductive agent, a binder, a filler, a dispersant, and an ion conductive agent may be appropriately added to the anode 10 in addition to the above-mentioned cathode active material and the solid electrolyte 12b.

양극(10)에 배합 가능한 도전제로는, 예를 들면, 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 탄소 섬유, 금속 분말 등을 댈 수 있다. 또한, 양극(10)에 배합 가능한 바인더로는, 예를 들면, 스틸렌 부타디엔 고무 (SBR), 폴리테트라플루오로데틸렌 (polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴 (polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌 (polyethylene) 등을 들 수 있다. 또한, 양극(10)에 배합 가능한 필러, 분산제, 이온 도전제 등으로는 일반적으로 리튬 이온 이차전지의 전극에서 사용되는 공지의 재료를 사용할 수 있다.Examples of the conductive agent that can be mixed into the anode 10 include graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder, and the like. Examples of the binder that can be blended in the anode 10 include styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and the like. . As a filler, a dispersant, an ion conductive agent, and the like that can be mixed into the anode 10, known materials commonly used in the electrode of a lithium ion secondary battery can be used.

양극활물질층(12)이 양극활물질, 고체 전해질(12b), 및 바인더를 포함하는 경우, 전고체 이차전지(1)의 셀 용량 (단위 셀 당 용량)이 증가될 수 있다.When the cathode active material layer 12 includes the cathode active material, the solid electrolyte 12b, and the binder, the cell capacity (capacity per unit cell) of the pre-solid secondary battery 1 can be increased.

예를 들어, 상기 바인더는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 및 그 혼합물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.For example, the binder can be selected from the group consisting of vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber- A mixture thereof, and the like may be used, but not limited thereto, and any of them can be used as a binder in the art.

또한, 양극활물질층(12)의 상대 밀도는 60% 이상일 수 있다. 예를 들어, 양극활물질층(12)의 상대 밀도는 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 이상일 수 있고, 100% 미만 또는 99.5% 미만일 수 있다. 예를 들어, 약 60% 내지 약 99.5%, 약 65% 내지 약 98%, 또는 약 70% 내지 약 95%. 본원에서 사용된 상대 밀도는 하기 수학식 1에 따른다.The relative density of the positive electrode active material layer 12 may be 60% or more. For example, the relative density of the cathode active material layer 12 is 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% 78%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 73%, 73%, 74%, 75% , 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%, less than 100% or less than 99.5%. From about 60% to about 99.5%, from about 65% to about 98%, or from about 70% to about 95%. The relative density used herein is given by the following equation (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

상대 밀도 = (측정된 밀도/이론 밀도) x 100%Relative density = (measured density / theoretical density) x 100%

상기 측정된 밀도는 재료의 샘플의 질량을 부피로 나누는 것에 의하여 결정될 수 있다(예를 들어, 펠릿 재료의 질량을 부피로 나누는 것). 상기 이론 밀도는 공극도가 0인 재료의 밀도이고, 이는 예를 들어, 재료의 결정 구조에 기초하여 밀도를 계산하거나, SEM 분석에 기초하여 밀도를 계산하는 것에 의해 결정될 수 있다.The measured density can be determined by dividing the mass of the sample of material by the volume (e. G., Dividing the mass of the pellet material by volume). The theoretical density is the density of the material with zero porosity, which can be determined, for example, by calculating the density based on the crystal structure of the material, or by calculating the density based on the SEM analysis.

이 경우에, 전고체 이차전지(1)의 전지특성이 향상된다. 여기에서, 양극활물질층(12)의 상대 밀도은 양극활물질층(12)의 이론 밀도에 대한 밀도의 비율이다. 양극활물질층(12)의 이론 밀도는 양극활물질층을 구성하는 각 재료의 공칭밀도 및 이러한 재료의 질량비에 따라 산출된다. 게다가, 양극활물질층(12)의 단면을 SEM으로 관찰하여 양극활물질층(12)의 함량을 측정하고 해당 함량을 상대 밀도로 결정했다.In this case, the battery characteristics of the entire solid secondary battery 1 are improved. Here, the relative density of the cathode active material layer 12 is a ratio of the density to the theoretical density of the cathode active material layer 12. The theoretical density of the positive electrode active material layer 12 is calculated according to the nominal density of each material constituting the positive electrode active material layer and the mass ratio of such material. In addition, the cross-section of the positive electrode active material layer 12 was observed with an SEM to measure the content of the positive electrode active material layer 12, and the content was determined as a relative density.

여기에서, 양극활물질층(12)의 상대 밀도를 상기 범위내의 값으로 설정하는 방법으로는, 전고체 이차전지(1)의 제조 과정에서 양극활물질층(12)을 프레스하는 방법을 들 수 있다. 이러한 실시형태에서는, 양극활물질층(12)을 고체 전해질층(30) 에 적층하기 이전에 양극활물질층(12)을 프레스한다. 이로써, 양극활물질층(12) 의 상대 밀도를 상기 범위 내의 값으로 할 수 있으며, 자세한 내용은 후술하겠지만, 양극활물질층(12) 및 고체 전해질층(30)의 계면 B (도면 2 및 도면 3 참조)를 평평 하게 할 수 있다. 상대 밀도의 상한은 특별히 제한 되지 않지만, 양극활물질이 전이금속 산화물의 리튬염과 같은 결정질인 경우에 95% 이하가 바람직하다. 상대 밀도가 95%를 초과하면 양극활물질층(12)은 균열이 발생할 가능성이 있다. 그리고, 양극활물질층(12)에 균열이 발생한 경우, 전지 특성이 저하될 수 있다. 또한, 양극활물질이 유황 등의 비결정질인 경우, 제조 장치의 성능 등의 제약 때문에 상대 밀도가 100% 미만일 수 있고, 99. 5% 미만일 수 있다.Here, as a method of setting the relative density of the cathode active material layer 12 to a value within the above range, a method of pressing the cathode active material layer 12 in the manufacturing process of the all-solid secondary battery 1 can be mentioned. In this embodiment, the positive electrode active material layer 12 is pressed before the positive electrode active material layer 12 is laminated on the solid electrolyte layer 30. 2 and FIG. 3) of the positive electrode active material layer 12 and the solid electrolyte layer 30, as will be described later in detail. The positive electrode active material layer 12 and the solid electrolyte layer 30 may have the relative density of the positive electrode active material layer 12, ) Can be flattened. Although the upper limit of the relative density is not particularly limited, it is preferably 95% or less when the positive electrode active material is a crystalline material such as a lithium salt of a transition metal oxide. If the relative density exceeds 95%, the cathode active material layer 12 may be cracked. When cracks are generated in the positive electrode active material layer 12, battery characteristics may be deteriorated. Further, when the positive electrode active material is amorphous such as sulfur, the relative density may be less than 100% and less than 99.5% due to the limitation of the performance of the production apparatus and the like.

(2-2. 음극)(2-2 cathode)

음극(20)은 음극 집전체(21)및 음극 활물질층(22)을 포함한다. 음극 집전체(21)로는 인듐(In), 동(Cu), 마그네슘(Mg), 스테인리스 강, 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 리튬(Li) 또는 이들의 합금으로 이루어진 판상체 또는 박상체 등을 들 수 있다. 음극 집전체(21)는 생략할 수 있다.The cathode 20 includes a cathode current collector 21 and a cathode active material layer 22. The anode current collector 21 may be made of any of indium, copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, A plate or a thin body made of aluminum (Al), germanium (Ge), lithium (Li), or an alloy thereof. The anode current collector 21 may be omitted.

음극 활물질층(22)은 금속 리튬을 포함한다. 음극 활물질층(22)은 금속 리튬을 포함할 수 있고, 또는 금속 리튬 또는 금속 리튬과 다른 금속 활물질(인듐(In), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 규소(Si), 또는 이들의 조합)과의 합금으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 음극 활물질층(22)은 금속 리튬을 포함할 수 있다. 이로써, 전고체 이차전지(1)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.The negative electrode active material layer 22 includes metallic lithium. The anode active material layer 22 may include metal lithium or a metal active material other than metal lithium or metal lithium such as indium (In), aluminum (Al), tin (Sn), silicon (Si) ). &Lt; / RTI &gt; Preferably, the anode active material layer 22 may comprise metal lithium. As a result, the energy density of the entire solid secondary battery 1 can be improved.

일 실시예에서, 음극활물질층(22)은 카본을 포함한다. 카본은 비정질 또는 흑연계일 수 있다. 카본의 예로는 케첸 블랙, 카본 블랙, 흑연, 카본 나노튜브, 카본 파이버, 메조기공 카본(mesoporous carbon), 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbeads; MCMB), 오일 노 블랙(oil furnace black), 엑스트라-전도성 블랙(extra-conductive black), 아세틸렌 블랙, 램프 블랙(lamp black), 난흑연화 탄소(non-graphitizing carbon), 흑연화 탄소(graphitizing carbon), 균열된 탄소(cracked carbon), 코크스(coke), 유리질 카본(glassy carbon), 및 활성 탄소(activated carbon). 상기 코크스는 피치 코크스(pitch coke), 침상 코크스(needle coke), 및 석유계 코크스(petroleum coke)를 포함한다. 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.In one embodiment, the anode active material layer 22 comprises carbon. Carbon may be amorphous or graphitic. Examples of carbon include but are not limited to Ketjen black, carbon black, graphite, carbon nanotubes, carbon fibers, mesoporous carbon, mesocarbon microbeads (MCMB), oil furnace black, But are not limited to, extra-conductive black, acetylene black, lamp black, non-graphitizing carbon, graphitizing carbon, cracked carbon, coke, Glassy carbon, and activated carbon. The coke includes a pitch coke, a needle coke, and a petroleum coke. Combinations comprising at least one of the foregoing can be used.

음극활물질층(22)은 바인더를 포함할 수 있다. 바인더의 예로는, 특별히 제한되지 않고, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 및 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.The negative electrode active material layer 22 may include a binder. Examples of the binder include, but are not limited to, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and polyethylene. Combinations comprising at least one of the foregoing can be used.

(2-3. 고체 전해질층)(2-3 solid electrolyte layer)

고체 전해질층(30)은 양극(10) 및 음극(20) 사이에 형성되고, 고체 전해질(30a)을 포함한다.The solid electrolyte layer 30 is formed between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 and includes a solid electrolyte 30a.

고체 전해질 30a는, 예를 들면 황화물계 고체 전해질 재료로 구성된다. 황화물계 고체 전해질 재료로는, 예를 들면, Li7-aPS6-aXa (X는 할로겐 원자, 예를 들어, F, Cl, Br, I, 또는 이의 조합, 0≤a<2),ㄷ(0<a<1), aLi2S-bP2S5-cLiX (X는 할로겐 원자, 예를 들어, F, Cl, Br, I, 또는 이들의 조합이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bP2S5-cLi2O (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bP2S5-cLi2O-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-(1-a)SiS2 (0<a<1), aLi2S-bSiS2-cLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cLiBr (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cLiCl (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cB2S3-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-bSiS2-cP2S5-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-(1-a)B2S3 (0<a<1), aLi2S-bP2S5-cZmSn (m 및 n는 서로 독립적으로 1 내지 10의 양의 정수이고, Z는 Ge, Zn, 또는 Ga이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-(1-a)GeS2 (0<a<1), aLi2S-bSiS2-cLi3PO4 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), 및 aLi2S-bSiS2-cLiPMOq (p 및 q는 서로 독립적으로 1 내지 10의 양의 정수이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1이고, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In) 등을 들 수 있다. 여기서 황화물계 고체 전해질 재료는 시작 원료(예를 들어 Li2S, P2S5등)을 용해급랭법 또는 기계적 밀링(mechanical milling)법 등으로 처리하여 제작된다. 또한, 이러한 처리 후에 추가적인 열 처리를 할 수 있다. 고체 전해질은 비결정질 또는 결정질일 수 있으며, 이들의 혼합 형태일 수 있다.The solid electrolyte 30a is made of, for example, a sulfide-based solid electrolyte material. Examples of the sulfide-based solid electrolyte material include Li 7-a PS 6-a X a wherein X is a halogen atom such as F, Cl, Br, I or a combination thereof, , A (0 <a <1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLiX wherein X is a halogen atom such as F, Cl, Br, I, 0 <b <1, 0 <c <1 and a + b + c = 1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLi 2 O 1, 0 <c <1, 0 <d <1, and a + b + c = 1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLi 2 O- 1 and a + b + c + d = 1), aLi 2 S- (1-a) SiS 2 (0 <a <1), aLi 2 S -bSiS 2 -cLiI 1, 0 <c <1, and a + b + c = 1), aLi 2 S-bSiS 2 -cLiBr where 0 <a < c = 1), aLi 2 S -bSiS 2 -cLiCl (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1) , aLi 2 S-bSiS 2 -cB 2 S 3 -dLiI (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 and a + b + c + d = 1), aLi 2 S-bSiS 2 -cP 2 S 5 -dLiI (0 <a < 1, 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 and a + b + c + d = 1), aLi 2 S- (1-a) B 2 S 3 (0 <a <1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cZ m S n , wherein m and n are each independently a positive integer of 1 to 10 and Z is Ge, Zn, or Ga , 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1), aLi 2 S- (1-a) GeS 2 (0 <a <1), aLi 2 S-bSiS 2 -cLi 3 PO 4 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a b + c = 1), and aLi 2 S-bSiS 2 -cLi P MO q where p and q are each independently a positive integer of 1 to 10, 0 <a <1, 0 <b < C < 1, and a + b + c = 1, and M is P, Si, Ge, B, Al, Ga or In). Here, the sulfide-based solid electrolyte material is produced by treating the starting materials (for example, Li 2 S, P 2 S 5, etc.) by dissolving quenching or mechanical milling. Further, after this treatment, additional heat treatment can be performed. The solid electrolyte may be amorphous or crystalline and may be a mixed form thereof.

또한, 고체 전해질(30a)로서 황화물 고체 전해질 재료 중 적어도 구성 원소로서 황(S), 인(P) 및 리튬(Li)을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 Li2S-P2S5를 포함하는 것을 사용하는 것이 더 바람직하다.It is preferable to use at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and lithium (Li) as a constituent element of the sulfide solid electrolyte material as the solid electrolyte 30a, particularly Li 2 SP 2 S 5 It is more preferable to use the

여기서, 고체 전해질(30a)을 형성하는 황화물계 고체 전해질 재료로서 Li2S-P2S5를 포함하는 것을 사용하는 경우, Li2S와 P2S5의 혼합 몰 비율은 예를 들면, Li2S:P2S5=50:50~90:10의 범위에서 선택될 수 있다. 또한, 고체 전해질층(30)에는 바인더를 더 포함할 수 있다. 고체 전해질층(30)에 포함되는 바인더는 예를 들면, 스티렌부타디엔(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화 비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌(polyethylene), 또는 이들의 조합를 포함할 수 있다. 고체 전해질층(30)내의 바인더는 양극 활물질층(12)내의 바인더와 동종이거나 상이할 수 있다.Here, when a material containing Li 2 SP 2 S 5 is used as the sulfide-based solid electrolyte material for forming the solid electrolyte 30 a, the mixed molar ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is, for example, Li 2 S : P 2 S 5 = 50: 50 to 90: 10. Further, the solid electrolyte layer 30 may further include a binder. The binder contained in the solid electrolyte layer 30 includes, for example, styrene butadiene (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, or a combination thereof . The binder in the solid electrolyte layer 30 may be the same as or different from the binder in the positive electrode active material layer 12. [

고체 전해질층(30)의 상대 밀도는 80% 이상이다. 예를 들어, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도는 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 이상일 수 있으며, 100% 미만 또는 99.5% 이하일 수 있다. 예를 들어, 약 80% 내지 약 99.5%, 또는 약 85% 내지 약98%일 수 있다.The relative density of the solid electrolyte layer 30 is 80% or more. For example, the relative density of the solid electrolyte layer 30 may be 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more, less than 100%, or 99.5% or less. For example, from about 80% to about 99.5%, or from about 85% to about 98%.

이 경우, 고체 전해질층(30) 내 틈새가 적어지고 작아진다. 따라서, 단락의 발생이 어려워진다. 여기서, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도는 고체 전해질층(30)의 이론 밀도에 대한 밀도이다. 고체 전해질층(30)의 이론 밀도는 고체 전해질층(30)을 구성하는 각 재료의 공칭 밀도와 각 재료의 질량비에 기초하여 산출할 수 있으며, 고체 전해질층(30)의 단면을 SEM에서 관찰하여 고체 전해질층(30)의 함량을 측정하고 해당 함량을 상대 밀도로 할 수 있다.In this case, the gap in the solid electrolyte layer 30 becomes smaller and smaller. Therefore, occurrence of a short circuit becomes difficult. Here, the relative density of the solid electrolyte layer 30 is the density of the solid electrolyte layer 30 with respect to the theoretical density. The theoretical density of the solid electrolyte layer 30 can be calculated on the basis of the nominal density of each material constituting the solid electrolyte layer 30 and the mass ratio of each material and the cross section of the solid electrolyte layer 30 is observed by SEM The content of the solid electrolyte layer 30 can be measured and the content thereof can be made a relative density.

여기서, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도을 상기의 범위 내의 값으로 하는 방법으로는, 전고체 이차전지(1)의 제조 과정에서 고체 전해질층(30)을 프레스하는 방법이 있다. 본 실시형태에서는 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층 하기 이전에, 고체 전해질층(30)을 프레스한다. 이로써, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 상기의 범위 내의 값으로 할 수 있다. 상대 밀도의 상한치는 특별히 제한되지 않지만 제조 장치의 성능 등의 제약 때문에 상대 밀도가 100% 미만이거나, 예를 들어, 99.5% 이하일 수 있다.Here, as a method of setting the relative density of the solid electrolyte layer 30 to a value within the above-mentioned range, there is a method of pressing the solid electrolyte layer 30 during the manufacturing process of the all solid secondary battery 1. In this embodiment, before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22, the solid electrolyte layer 30 is pressed. Thereby, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be set to a value within the above range. The upper limit of the relative density is not particularly limited, but the relative density may be less than 100% or, for example, not more than 99.5% due to limitations on the performance of the production apparatus.

또한, 고체 전해질층(30)의 두께는 100 μm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 고체 전해질층(30)의 두께는 100 μm, 95 μm, 90 μm, 85 μm, 80 μm, 75 μm, 70 μm, 65 μm, 60 μm, 55 μm, 또는 50 μm 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 약 5 μm 내지 약 100 μm, 또는 약 10 μm 내지 약 90 μm 일 수 있다. 이로써, 전고체 이차전지(1)의 에너지 밀도는 높아질 수 있다. 또한, 고체 전해질층(30)의 두께를 상기 범위 내의 값으로 하는 방법으로서, 고체 전해질층(30)을 프레스하는 방법이 있다.The thickness of the solid electrolyte layer 30 may be 100 m or less. For example, the thickness of the solid electrolyte layer 30 may be 100 μm, 95 μm, 90 μm, 85 μm, 80 μm, 75 μm, 70 μm, 65 μm, 60 μm, 55 μm, , But is not limited to, for example, from about 5 μm to about 100 μm, or from about 10 μm to about 90 μm. Thereby, the energy density of the entire solid secondary battery 1 can be increased. As a method of setting the thickness of the solid electrolyte layer 30 within the above-mentioned range, there is a method of pressing the solid electrolyte layer 30.

(2-4. 양극활물질층 및 고체 전해질층의 계면 상태) (2-4 Interfacial State of the Cathode Active Material Layer and the Solid Electrolyte Layer)

본 실시형태에서는, 도면 2 및 도면 3과 같이 양극활물질층(12) 및 고체 전해질층(30)의 계면 B가 평평하다. 구체적으로는, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이다. 예를 들어, 상기 Ra는 1.0 μm, 0.9 μm, 0.8 μm, 0.7 μm, 0.6 μm, 0.5 μm, 0.4 μm, 0.3 μm, 0.2 μm, 또는 0.1 μm이하일 수 있고, 예를 들어 약 0.01 μm 내지 약 1 μm, 약 0.05 μm 내지 약 0.9 μm, 약 0.1 μm 내지 약 0.8 μm, 또는 약 0.15 μm 내지 약 7 μm일 수 있다. 계면 B의 최대 높이 조도(Rz)는 4.5 μ m 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 Rz는 4.5 μ m, 4.4 μ m, 4.3 μ m, 4.2 μ m, 4.1 μ m, 4.0 μ m, 3.9 μ m, 3.8 μ m, 3.7 μ m, 3.6 μ m, 3.5 μ m, 3.4 μ m, 3.3 μ m, 3.2 μ m, 3.1 μ m, 3.0 μ m, 2.9 μ m, 2.8 μ m, 2.7 μ m, 2.6 μ m, 2.5 μ m, 2.4 μ m, 2.3 μ m, 2.2 μ m, 2.1 μ m, 2.0 μ m, 1.9 μ m, 1.8 μ m, 1.7 μ m, 1.6 μ m, 1.5 μ m, 1.4 μ m, 1.3 μ m, 1.2 μ m, 1.1 μ m, 1.0 μ m, 0.9 μ m, 0.8 μ m, 0.7 μ m, 0.6 μ m, 0.5 μ m, 0.4 μ m, 0.3 μ m, 0.2 μ m, 0.1 μ m 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01 μm 내지 약 4.5 ㅅm, 약 0.05 μm 내지 약 4 ㅅm, 또는 약 0.1 μm 내지 약 3.5 ㅅm 0.01 μm 내지 약 4.5 ㅅm, 약 0.05 μm 내지 약 4 ㅅm, 또는 약 0.1 μm 내지 약 3.5 ㅅm 일 수 있다.In this embodiment, the interface B of the positive electrode active material layer 12 and the solid electrolyte layer 30 is flat as shown in Figs. 2 and 3. Specifically, the arithmetic average roughness Ra of the interface B is 1.0 占 퐉 or less. For example, the Ra may be less than or equal to 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, mu m, from about 0.05 mu m to about 0.9 mu m, from about 0.1 mu m to about 0.8 mu m, or from about 0.15 mu m to about 7 mu m. The maximum height Rz of the interface B may be 4.5 mu m or less. For example, the Rz may be 4.5, 4.4, 4.3, 4.2, 4.1, 4.0, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, , 3.4 μm, 3.3 μm, 3.2 μm, 3.1 μm, 3.0 μm, 2.9 μm, 2.8 μm, 2.7 μm, 2.6 μm, 2.5 μm, 2.4 μm and 2.3 μm and 2.2 1.1 m, 1.7 m, 1.6 m, 1.5 m, 1.4 m, 1.3 m, 1.2 m, 1.1 m, 1.0 m For example, from about 0.01 袖 m to about 4.5 袖 m, for example, from about 0.01 袖 m, 0.8 袖 m, 0.7 袖 m, 0.6 袖 m, 0.5 袖 m, 0.4 袖 m, 0.3 袖 m, From about 0.05 μm to about 4 μm, or from about 0.1 μm to about 3.5 μm to 0.01 μm to about 4.5 μm, from about 0.05 μm to about 4 μm, or from about 0.1 μm to about 3.5 μm, .

상기 산술 평균 조도(Ra)는 통계학적으로는 평균선에 대한 거칠기 곡선의 편차의 산술 평균이다. 상기 최대 높이 조도(Rz)는 계면에서의 조도곡선에서 중심선에 평행하고 그 곡선의 최고점과 최저점을 지나는 두 평행선간의 상하 거리를 의미한다.The arithmetic mean roughness (Ra) is statistically an arithmetic mean of the deviation of the roughness curve relative to the mean line. The maximum height roughness (Rz) is the vertical distance between two parallel lines passing through the highest point and the lowest point of the curve, parallel to the center line in the roughness curve at the interface.

여기서, 그림 8에 근거하고, 계면 B의 산술 평균 조도 Ra, 최대 높이 조도 Rz의 측정 방법을 설명한다. 도면 8은 계면 B 근방의 단면 SEM사진을 나타낸다. 우선, 전고체 이차전지(1)의 SEM사진을 취득한다. 그리고, 단면 SEM사진에서 계면 B근방의 부분(예를 들어, 도면 8에 나타내는 부분)를 취한다. 또한, 이 공정은 생략되어도 된다. 이어서, 단면 SEM사진으로부터 고체 전해질층(30)에 접촉하는 양극활물질(12a)을 추출한다. 이어서, 이들의 양극활물질(12a)에서 고체 전해질층(30)에 가장 가까운 점 P를 추출한다. 이어서, 이러한 점 P를 지나는 조도 곡선을 측정하고, 이러한 조도 곡선에 기초하여 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)를 측정한다. 구체적인 측정은 미국 국립 위생 연구소(National Institutes of Health:NIH, http://imagej.nih.gov/ij/)의 해석 소프트웨어인 ImageJ를 이용하여 실시할 수 있다. 후술하는 실시예에서는 이 방법에 의한 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)를 측정했다. 또한, 조도 곡선은 상술한 계면 B을 나타낸다. Here, a method of measuring the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B will be described with reference to FIG. 8 shows a cross-sectional SEM photograph of the vicinity of the interface B. Fig. First, an SEM photograph of the entire solid secondary battery 1 is obtained. Then, a portion near the interface B (for example, a portion shown in Fig. 8) is taken in a cross-sectional SEM photograph. This step may be omitted. Subsequently, the cathode active material 12a which is in contact with the solid electrolyte layer 30 is extracted from the cross-sectional SEM photograph. Subsequently, a point P closest to the solid electrolyte layer 30 is extracted from the positive electrode active material 12a. Then, the roughness curve passing through the point P is measured, and the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz are measured based on the roughness curve. Specific measurements can be performed using ImageJ, the analysis software of the National Institutes of Health (NIH, http://imagej.nih.gov/ij/). In the embodiments described later, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz by this method were measured. The roughness curve represents the interface B described above.

본 실시형태에서는, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이므로, 전고체 이차전지(1)의 충전시에 전류가 고체 전해질층(30) 내에서 더 균일하게 흐르게 된다. 그 결과, 금속 리튬이 음극 활물질층(22) 상으로 균일하게 석출되게 되므로 단락이 발생하기 어려워진다.In the present embodiment, since the arithmetic average roughness Ra of the interface B is 1.0 占 퐉 or less, current flows more uniformly in the solid electrolyte layer 30 at the time of charging the entire solid secondary battery 1. As a result, metal lithium is uniformly deposited on the negative electrode active material layer 22, and short-circuiting is less likely to occur.

또한, 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하인 경우에도 최대 높이 조도(Rz)가 커지는 경우가 있다. 그리고, 최대 높이 조도(Rz)가 큰 부분에서 전류가 집중될 가능성이 있다. 이 때문에, 최대 높이 조도(Rz)가 4.5 μm 이하가 되는 것이 바람직하다. 이로써 전고체 이차전지(1)의 충전시에 전류가 고체 전해질층(30) 내에서 더 균일하게 흐르게 된다. 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)는 작으면 작을수록 좋으므로 하한치는 특히 제한되지 않는다. 단, 제조 장치의 성능 등의 제약 때문에 산술 평균 조도(Ra)은 0.2 μm 이상일 수 있고, 최대 높이 조도(Rz)는 1.5μm 이상일 수 있다.In addition, even when the arithmetic average roughness Ra is 1.0 占 퐉 or less, the maximum height roughness Rz may become large. Then, there is a possibility that the current is concentrated in a portion where the maximum height illumination Rz is large. Therefore, it is preferable that the maximum height illuminance Rz is 4.5 m or less. As a result, the current flows more uniformly in the solid electrolyte layer 30 when the entire solid secondary battery 1 is charged. The smaller the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz are, the smaller the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz are, so the lower limit value is not particularly limited. However, the arithmetic average roughness Ra may be 0.2 탆 or more, and the maximum height roughness Rz may be 1.5 탆 or more because of restrictions on the performance of the manufacturing apparatus and the like.

< 3. 리튬 이온 이차전지의 제조방법 >&Lt; 3. Manufacturing method of lithium ion secondary battery >

이어서, 본 실시형태에 관련된 전고체 이차전지(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 관련된 전고체 이차전지(1)는 양극(10), 음극(20) 및 고체 전해질층(30)을 각각 제조한 뒤 상기의 각층을 적층하여 제조할 수 있다. 양극(10), 음극(20) 및 고체 전해질층(30)은 공지의 방법으로 제작할 수 있다. Next, a method of manufacturing the all-solid-state secondary battery 1 according to the embodiment will be described. The pre-solid secondary battery 1 according to the present embodiment can be manufactured by manufacturing each of the anode 10, the cathode 20 and the solid electrolyte layer 30, and laminating the respective layers described above. The anode 10, the cathode 20 and the solid electrolyte layer 30 can be manufactured by a known method.

(3-1. 양극 제조 공정)(3-1 anode manufacturing process)

양극활물질은 공지의 방법으로 제작할 수 있다. 이어 제작한 양극활물질, 후술하는 방법으로 제작한 고체 전해질, 및 각종 첨가제를 혼합하고, 무극성 용매에 첨가하여 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste)을 형성한다. 또한, 얻어진 슬러리 또는 페이스트를 양극집전체(11)상에 도포하고 건조한 뒤 압연함으로써 양극(10)을 얻을 수 있다. 양극집전체(11)을 이용하지 않고, 양극활물질 및 각종 첨가제의 혼합물을 펠렛(pellet) 형태로 압밀화 성형하여 양극(10)을 제작할 수 있다.The cathode active material can be produced by a known method. The prepared cathode active material, the solid electrolyte prepared by the method described below, and various additives are mixed and added to a non-polar solvent to form a slurry or paste. The anode 10 can be obtained by coating the obtained slurry or paste on the cathode current collector 11, followed by drying and rolling. The positive electrode 10 can be manufactured by compaction molding a mixture of the positive electrode active material and various additives in the form of a pellet without using the positive electrode collector 11.

(3-2. 음극 제조 공정) (3-2 cathode manufacturing process)

음극(20)은, 음극집전체(21) 상에 음극활물질층(22)인 금속 박(예를 들어, 금속박 형태의 금속 리튬)을 적층하여 제조 된다.The cathode 20 is manufactured by laminating a metal foil (for example, metallic lithium in the form of a metal foil) as the anode active material layer 22 on the anode current collector 21.

음극활물질층으로 금속 리튬 박을 사용함으로써 고용량의 전지의 제작이 용이하다.By using a metal lithium foil as the negative electrode active material layer, it is easy to manufacture a high capacity battery.

(3-3. 고체 전해질 층 제조 공정) (3-3. Solid electrolyte layer production process)

고체 전해질층(30)은 황화물계 고체 전해질 재료로부터 형성된 고체 전해질에 의해 제작될 수 있다.The solid electrolyte layer 30 may be made of a solid electrolyte formed from a sulfide-based solid electrolyte material.

먼저 용융 급랭법 또는 기계적 밀링(mechanical milling)법에 의해 시작 원료를 처리 한다.First, the starting material is treated by melt quenching or mechanical milling.

예를 들어, 용융 급랭법을 이용하는 경우, 시작 원료(예를 들어 Li2S, P2S5 등)을 소정량 혼합하고, 펠렛 형태로 만든 것을 진공 중에서 소정의 반응 온도에서 반응시킨 뒤, 급랭하여 황화물계 고체 전해질 재료를 제작할 수 있다. 또한, Li2S및 P2S5의 혼합물의 반응 온도는 바람직하게는 400℃~1000℃이며, 보다 바람직하게는 800℃~900℃이다. 또한, 반응 시간은, 바람직하게는 0.1시간~12시간이며, 보다 바람직하게는 1시간~12시간이다. 이어서, 반응물의 냉각 온도는 통상 10℃ 이하이며, 바람직하게는 0℃ 이하이고, 냉각 속도는 보통 1℃/sec~10000℃/sec이며, 바람직하게는 1℃/sec~1000℃/sec 이다.For example, when the melt quenching method is used, a predetermined amount of a starting material (for example, Li 2 S, P 2 S 5, etc.) is mixed and a pellet is reacted in a vacuum at a predetermined reaction temperature, Thereby preparing a sulfide-based solid electrolyte material. The reaction temperature of the mixture of Li 2 S and P 2 S 5 is preferably 400 ° C. to 1000 ° C., and more preferably 800 ° C. to 900 ° C. The reaction time is preferably 0.1 hour to 12 hours, more preferably 1 hour to 12 hours. Next, the cooling temperature of the reactant is usually 10 ° C or lower, preferably 0 ° C or lower, and the cooling rate is usually 1 ° C / sec to 10000 ° C / sec, preferably 1 ° C / sec to 1000 ° C / sec.

또한, 기계적 밀링법을 이용하는 경우, 보올밀 등을 이용하여 시작 원료(예를 들어 Li2S, P2S5등)을 교반시키고 반응시켜서, 황화물계 고체 전해질 재료를 제작할 수 있다. 또한, 기계적 밀링법의 교반 속도 및 교반 시간은 특별히 한정되지 않지만, 교반 속도가 빠를수록 황화물계 고체 전해질 재료의 생성 속도를 빠르게 할 수 있어서, 교반 시간이 길수록 황화물계 고체 전해질 재료에 대한 시작 원료의 전화율을 높일 수 있다.When mechanical milling is used, a starting material (for example, Li 2 S, P 2 S 5, etc.) is stirred and reacted using a boehmite or the like to prepare a sulfide-based solid electrolyte material. The stirring speed and stirring time of the mechanical milling method are not particularly limited. However, the faster the stirring speed, the faster the production rate of the sulfide-based solid electrolyte material can be. Therefore, the longer the stirring time is, the faster the starting material for the sulfide-based solid electrolyte material The conversion rate can be increased.

그 후, 용융 급랭법 또는 기계적 밀링법으로 얻은 혼합 원료를 소정 온도에서 열 처리한 뒤 분쇄함으로써 입자 상태의 고체 전해질을 제작할 수 있다. 고체 전해질이 유리 전이점을 가진 경우는 열 처리에 의해 비결정질에서 결정질로 되는 경우가 있다.Thereafter, the mixed raw material obtained by the melt quenching method or the mechanical milling method is subjected to heat treatment at a predetermined temperature and then pulverized to prepare a solid electrolyte in a particulate state. When the solid electrolyte has a glass transition point, it may become amorphous to crystalline by heat treatment.

이어서, 상기 방법으로 얻은 고체 전해질을 예를 들면, 에어로졸 증착 (aerosol deposition)법, 콜드 스프레이(cold spray)법 스퍼터링법 등의 공지의 성막 법을 이용하여 성막함으로써, 고체 전해질층(30)을 제작할 수 있다. 또한, 고체 전해질층(30)은 고체 전해질 입자 단체를 가압함으로써 만들어진다. 또한, 고체 전해질층(30)은 고체 전해질과 용매, 바인더를 혼합하고, 도포 건조하고 가압하는 것에 의하여 고체 전해질층(30)을 제작할 수도 있다. 막 형성 방법의 구체적인 내용은 과도한 실험 없이 통상의 기술자에 의해 결정될 수 있고, 따라서 명확성을 위하여 더 설명하지 않는다.Subsequently, the solid electrolyte obtained by the above method is formed by a known film forming method such as aerosol deposition method or cold spray method sputtering method, for example, so that the solid electrolyte layer 30 is formed . Further, the solid electrolyte layer 30 is made by pressing the solid electrolyte particles together. The solid electrolyte layer 30 may be prepared by mixing a solid electrolyte, a solvent, and a binder, and applying, drying, and pressing the solid electrolyte layer 30. The specific content of the film-forming method can be determined by a person skilled in the art without undue experimentation and is therefore not further described for the sake of clarity.

(4. 프레스 공정) (4. Press process)

이어서, 프레스 공정을 수행한다. 본 실시형태의 프레스 공정은 예비 프레스 공정 및 본 프레스 공정으로 구분된다.Then, a press process is performed. The press process of this embodiment is divided into a preliminary press process and a main press process.

(4-1. 예비 프레스 공정) (4-1. Preliminary Pressing Process)

예비 프레스 공정에서는, 양극활물질층과 고체 전해질층을 미리 프레스한다. 구체적으로는, 예비 프레스 공정은 양극활물질층 프레스 공정 및 고체 전해질층 프레스 공정을 포함한다. In the preliminary press process, the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer are pressed in advance. Specifically, the preliminary pressing process includes a pressing process of the positive electrode active material layer and a pressing process of the solid electrolyte layer.

(4-1-1. 양극활물질층 프레스 공정) (4-1-1. Cathode Active Material Layer Pressing Process)

양극 활물질층 프레스 공정에서는 양극활물질층(12)을 고체 전해질층(30)에 적층하기 이전에 양극활물질층(12)을 프레스한다. 여기서, 양극활물질층(12)은 양극 집전체(11)와 함께 프레스된다. 이로써, 양극활물질층(12)의 표면을 평평하게 할 수 있으나, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 있다. 또한, 양극활물질층(12)에 고체 전해질층(30)을 적층한 후 이들의 적층체를 프레스해도, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 없다.In the pressing process of the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer 12 is pressed before the positive electrode active material layer 12 is laminated on the solid electrolyte layer 30. Here, the positive electrode active material layer 12 is pressed together with the positive electrode collector 11. Thereby, the surface of the cathode active material layer 12 can be flattened, but the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B can be set within the above-mentioned range. The arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B can be set to values within the range described above even if the solid electrolyte layer 30 is laminated on the positive electrode active material layer 12 and then these laminated bodies are pressed. Can not.

양극활물질층(12)을 프레스하는 방법은 특별히 제한되지 않고 종래의 전고체 이차전지의 제작에 사용되는 프레스 방법이면 족하다. 가령, 롤 프레스(roll press)등에 의하여 양극활물질층(12)을 프레스할 수 있다.A method of pressing the positive electrode active material layer 12 is not particularly limited, and a press method used for manufacturing a conventional all-solid secondary battery is sufficient. For example, the cathode active material layer 12 can be pressed by a roll press or the like.

구체적인 프레스 압력은 프레스 장치, 양극활물질층(12)의 재질 등에 따라서 변동될 수 있다. 단, 프레스 압력이 높을수록 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)가 낮아지는 경향이 있기 때문에, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)가 상술한 범위 내의 값이 되도록, 프레스 압력을 조정하면 된다.The specific press pressure may vary depending on the press apparatus, the material of the positive electrode active material layer 12, and the like. The arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B tend to be lower as the press pressure is higher. The press pressure may be adjusted so as to be within the range.

양극활물질층은 예비 프레스 공정을 통해 활물질의 상대 밀도를 높일 수 있다. 또한, 양극활물질을 포함한 양극 표면의 산술 표면 조도를 감소시켜 계면 저항을 감소시킬 수 있다.The positive electrode active material layer can increase the relative density of the active material through a preliminary pressing process. In addition, the arithmetic surface roughness of the anode surface including the cathode active material can be reduced to reduce the interfacial resistance.

(4-1-2. 고체 전해질 층 프레스 공정) (4-1-2. Solid Electrolyte Layer Pressing Process)

고체 전해질층 프레스 공정에서는 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층 하기 이전에, 고체 전해질층(30)을 프레스한다. 이로써, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 있다. 또한, 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층한 뒤 이들의 적층체를 프레스 해도 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 없다. 고체 전해질층 프레스 공정은 이하의 3종으로 구분된다. 어떤 방법이어도 본 실시형태의 효과를 얻을 수 있으며, 제2의 방법이 그 중에서 가장 효과적이다.In the solid electrolyte layer press step, the solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22. Thereby, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be set to a value within the above-mentioned range. In addition, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can not be set within the above-described range even if the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22 and these laminated bodies are pressed. The solid electrolyte layer press process is classified into the following three types. Any method can achieve the effect of the present embodiment, and the second method is most effective among them.

고체 전해질층 프레스 공정을 수행하기 위한 구체적인 프레스 방법은 특별히 제한되지 않고 종래의 적절한 전고체 이차전지의 제작에 사용되는 프레스 방법이면 족하다. 가령, 롤 프레스 등에 의하여 고체 전해질층(30)을 프레스 할 수 있다.A specific pressing method for carrying out the solid electrolyte layer press step is not particularly limited, and it is sufficient that the conventional press method used in the production of a suitable all-solid secondary battery. For example, the solid electrolyte layer 30 can be pressed by a roll press or the like.

구체적인 프레스 압력은 프레스 장치, 고체 전해질층(30)의 재질 등에 따라서 변동할 수 있다. 단, 프레스 압력이 높아질수록 고체 전해질층(30)의 상대 밀도가 높아지는 경향이 있으므로, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도가 전술한 범위 내의 값이 되도록, 프레스 압력을 조정하면 된다.The specific press pressure may vary depending on the material of the press apparatus, the solid electrolyte layer 30, and the like. However, since the relative density of the solid electrolyte layer 30 tends to increase as the press pressure increases, the press pressure may be adjusted so that the relative density of the solid electrolyte layer 30 is within the above-mentioned range.

(4-1-2-1. 제 1 프레스 방법)(4-1-2-1. First press method)

제1 프레스 방법은 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는단계("고체 전해질층 단독 프레스 공정")를 포함한다. 고체 전해질층 단독 프레스 공정에서는 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층 프레스 공정에서 프레스된 양극 활물질층(12)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 프레스한다. 그러므로, 제1 프레스 방법에서는 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 압박한다. 이로써, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 있다. 또한, 제1 프레스 방법에서는 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층(12)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 단독으로 프레스한다. 그러므로, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 보다 확실하게 높일 수 있다. 또한, 후술하는 본 프레스 공정에서는 프레스 후의 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층(12)에 적층하게 되므로, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)를 보다 확실하게 저감시킬 수 있으며, 제1 프레스 방법은 후술하는 제1 중간 적층체 프레스 공정을 수반하지 않으므로, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도가 제2 프레스 방법에 비하여 다소 저하되는 경향이 있다.The first pressing method includes a step of pressing the solid electrolyte layer alone (" solid electrolyte layer single pressing step "). The solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the pressed positive electrode active material layer 12 in the positive electrode active material layer press process in the solid electrolyte layer single press process. Therefore, in the first pressing method, the solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22. Thereby, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be set to a value within the above-mentioned range. In addition, in the first pressing method, the solid electrolyte layer 30 is pressed alone before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the positive electrode active material layer 12. Therefore, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be more reliably increased. In addition, in the present press process to be described later, since the pressed solid electrolyte layer 30 is laminated on the positive electrode active material layer 12, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B can be more reliably reduced And the first press method does not involve the first intermediate laminate press step, which will be described later, so that the relative density of the solid electrolyte layer 30 tends to be somewhat lowered as compared with the second press method.

(4-1-2-2. 제 2 프레스 방법) (4-1-2-2 second press method)

제2 프레스 방법은 전술한 고체 전해질층 단독 프레스 공정 및 제1 중간 적층체 프레스 공정을 포함한다. 고체 전해질층 단독 프레스 공정에서는 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층 프레스 공정에서 프레스된 양극 활물질층(12)에 적층 하기 전에, 고체 전해질층(30)을 프레스한다. 제1 중간 적층체 프레스 공정에서는 고체 전해질층 단독 프레스 공정에서 프레스된 고체 전해질층(30)과 양극 활물질층 프레스 공정에서 프레스된 양극 활물질층(12)과의 적층체인 제1 중간 적층체를 프레스한다.The second press method includes the above-described solid electrolyte layer single press process and the first intermediate laminate press process. The solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the pressed positive electrode active material layer 12 in the positive electrode active material layer press process in the solid electrolyte layer single press process. In the first intermediate laminate press process, the first intermediate laminate which is a laminate of the solid electrolyte layer 30 pressed in the solid electrolyte layer single press process and the positive electrode active material layer 12 pressed in the positive electrode active material layer press process is pressed .

제2 프레스 방법에서는 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 프레스한다. 이로써, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 상술한 범위 내의 값으로 할 수 있다. 또한, 제2 프레스 방법에서는 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층(12)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 단독으로 프레스한다. 그러므로, 고체 전해질층(30)의 상대 밀도를 보다 확실하게 높일 뿐만 아니라, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)를 보다 확실하게 저감할 수 있다.In the second pressing method, the solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22. Thereby, the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be set to a value within the above-mentioned range. In addition, in the second pressing method, the solid electrolyte layer 30 is pressed alone before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the positive electrode active material layer 12. Therefore, not only the relative density of the solid electrolyte layer 30 can be more reliably increased, but also the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B can be more reliably reduced.

(4-1-2-3. 제 3 프레스 방법) (4-1-2-3 third press method)

제3 프레스 방법은 고체 전해질층(30)과 양극 활물질층 프레스 공정에서 프레스된 양극 활물질층(12)과의 적층체인 제2 중간 적층체를 프레스한다. 제3 프레스 방법은 제2 프레스 방법에서 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 제외한 방법이라고 할 수 있다.The third pressing method presses the second intermediate laminate which is a lamination of the solid electrolyte layer 30 and the positive electrode active material layer 12 pressed in the positive electrode active material layer press process. The third pressing method is a method excluding the solid electrolyte layer single pressing step in the second pressing method.

제3 프레스 방법에서는 프레스 전의 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층(12)에 적층 하는 것이다. 그러므로, 표면이 거친 상태의 고체 전해질층(30)을 양극 활물질층(12)에 적층하는 경우가 있다. 그러나, 고체 전해질층(30)은 양극 활물질층(12)에 비해 연약(soft)하며, 고체 전해질층(30)의 표면 형상은 양극 활물질층(12)의 표면 형상에 따를 수 있다. 그러므로, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)는 상술한 범위 값이 된다. 그 결과, 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 생략하고 있으므로, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)가 제1 프레스 및 제2 프레스 방법에 비하여 다소 높아지는 경향이 있다. 그러나, 고체 전해질층(30)을 음극 활물질층(22)에 적층하기 전에, 고체 전해질층(30)을 프레스하므로 제1 프레스 및 제2 프레스 방법과 같은 효과를 얻는다.In the third pressing method, the solid electrolyte layer 30 before being pressed is laminated on the positive electrode active material layer 12. Therefore, the solid electrolyte layer 30 having a rough surface may be laminated on the positive electrode active material layer 12. However, the solid electrolyte layer 30 is soft compared to the positive electrode active material layer 12, and the surface shape of the solid electrolyte layer 30 may depend on the surface shape of the positive electrode active material layer 12. [ Therefore, the arithmetic average roughness Ra of the interface B and the maximum height roughness Rz are the above-mentioned range values. As a result, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B tend to be somewhat higher than those of the first press and the second press method because the solid electrolyte layer single press step is omitted. However, since the solid electrolyte layer 30 is pressed before the solid electrolyte layer 30 is laminated on the negative electrode active material layer 22, the same effects as those of the first and second pressing methods are obtained.

또한, 양극 활물질층(12) 및 고체 전해질층(30)의 상대 밀도는 예비 프레스 공정이 종료한 시점에서 상술한 수치 범위의 값(60% 또는 80% 이상)으로 되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the relative density of the positive electrode active material layer 12 and the solid electrolyte layer 30 is set to a value (60% or 80% or more) in the above-mentioned numerical range at the end of the preliminary pressing process.

(4-2. 본 프레스 공정)(4-2. Pressing Process)

본 프레스 공정에서는, 예비 프레스 공정에서 프레스된 양극 활물질층(12) (즉, 양극(10)), 고체 전해질층(30), 및 음극 활물질층(22) (즉, 음극(20))을 적층 하여 전극 적층체를 제작한다. 이어서, 전극 적층체를 프레스한다. 이상의 공정에 의하여, 전고체 이차전지(1)가 제작된다. 본 프레스 공정을 수행하기 위한 구체적인 프레스 방법은 특별히 제한되지 않고 종래의 전고체 이차전지의 제작에 사용되는 프레스 방법이면 족하다. 가령, 롤 프레스 등에 의해서 본 프레스 공정을 할 수 있다.In this pressing step, the pressed positive electrode active material layer 12 (i.e., the positive electrode 10), the solid electrolyte layer 30, and the negative electrode active material layer 22 (i.e., the negative electrode 20) Thereby producing an electrode laminate. Subsequently, the electrode laminate is pressed. Through the above steps, the entire solid secondary battery 1 is manufactured. A specific pressing method for carrying out the pressing process is not particularly limited, and a press method used for manufacturing a conventional all-solid secondary battery is sufficient. For example, the present pressing process can be performed by a roll press or the like.

일 실시예에서, 상기 음극집전체 및 상기 음극활물질층 사이에 도금층을 포함하는 전고체 이차전지가, 양극활물질층을 포함하는 양극을 제공하는 단계; 상기 양극 상에 고체전해질층을 배치하는 단계; 상기 고체전해질층 상에 음극을 배치하는 단계로서, 상기 음극은 음극 집전체, 및 상기 음극 집전체 상에 배치된 음극활물질층을 포함하되, 상기 음극활물질층은 카본을 포함하는, 단계; 및 상기 양극 및 음극 사이에 전압을 제공하여 상기 음극활물질층 및 상기 음극집전체 사이에 도금층을 형성하는 단계에 의하여 제공될 수 있다.In one embodiment, a pre-solid secondary battery including a plating layer between the anode current collector and the anode active material layer includes the steps of: providing a cathode including a cathode active material layer; Disposing a solid electrolyte layer on the positive electrode; Disposing a negative electrode on the solid electrolyte layer, wherein the negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode collector, wherein the negative electrode active material layer comprises carbon; And providing a voltage between the anode and the cathode to form a plating layer between the anode active material layer and the anode current collector.

[실시예][Example]

(1. 실시 예 1) (1. Example 1)

다음으로, 본 실시형태의 실시예를 설명한다. 실시예 1에서는 이하의 공정에 의하여 전고체 이차전지를 제작하였다.Next, an embodiment of the present embodiment will be described. In Example 1, all solid secondary batteries were manufactured by the following steps.

(1-1. 양극 제조) (1-1. Anode manufacture)

양극 활물질로서의 LiNi0. 8Co0. 15Al0. 5O2(NCA) 3성분계 분말, 황화물계 고체 전해질로서 Li2S-P2S5(몰비 75:25) 결정질 분말, 및 도전제로서의 기상 성장 탄소 섬유 분말을 60:35:5 질량비로 측량하고, 자전 공전 믹서를 이용하여 혼합했다. LiNi 0. 8 Co 0. 15 Al 0. 5 O 2 (NCA) 3 -component powder, a sulfide-based solid electrolyte Li 2 SP 2 S 5 (molar ratio 75: 25), a crystalline powder, and vapor-grown as the conductive material as a cathode active material The carbon fiber powders were weighed in a weight ratio of 60: 35: 5 and mixed using a revolving mixer.

다음으로, 이 혼합분말에 바인더로서 SBR이 용해된 탈수 크실렌(Xylene) 용액을 SBR이 혼합분말의 총 질량에 대해서 5.0 질량%가 되도록 첨가하여, 1차 혼합물을 생성했다. 또한, 얻어진 1차 혼합물에 점도 조정을 위한 탈수 크실렌을 적량 첨가함으로써 2차 혼합물을 생성하였다. 게다가, 혼합분말의 분산성을 향상시키기 위해서 지름 5mm의 지르코니아 공을, 공간, 혼합분말, 지르코니아 볼(zirconia ball)이 각각 혼련용기의 전체 부피 대비 1/3씩 차지하는 양으로 2차 혼합물에 투입했다. 이렇게 생성된 3차 혼합물을 자전, 공전, 믹서(mixer)에 투입하고 3000rpm에서 3분 교반함으로써 양극활물질층 코팅액을 생성했다 Next, a dehydrated xylene solution in which SBR was dissolved as a binder was added to the mixed powder so that the SBR was 5.0 mass% with respect to the total mass of the mixed powder, thereby producing a first mixture. Further, dehydrated xylene for viscosity adjustment was added to the obtained primary mixture in an appropriate amount to produce a secondary mixture. Further, in order to improve the dispersibility of the mixed powder, a zirconia ball having a diameter of 5 mm was introduced into the second mixture in such an amount that the space, the mixed powder and the zirconia ball accounted for 1/3 of the total volume of the kneading container, respectively . The thus-produced tertiary mixture was charged into a rotating, stirring, mixer, and stirred at 3000 rpm for 3 minutes to produce a cathode active material layer coating liquid

이어서, 양극 집전체로 두께 20μm의 알루미늄 박 집전체를 준비하고, 탁상용 스크린(screen) 인쇄기에 양극 집전체를 위치시키고 구경이 2.0 cm x 2.0 cm로 두께가 150μm의 메탈 마스크(metal mask)을 이용하여 양극활물질층 코팅액을 시트 위에 코팅했다. 그 후, 양극활물질층 코팅액이 코팅된 시트를 60℃의 핫 플레이트(hot plate)에서 30분 건조시킨 뒤 80℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 이로써 양극 집전체 위에 양극활물질층을 형성했다. 건조 후의 양극 집전체 및 양극활물질층의 총 두께는 165μm 안팎이었다.Subsequently, an aluminum foil current collector having a thickness of 20 mu m was prepared as a cathode current collector, a cathode current collector was placed in a tabletop screen printing machine, and a metal mask having a diameter of 2.0 cm x 2.0 cm and a thickness of 150 mu m was used Thereby coating the positive electrode active material layer coating liquid on the sheet. Thereafter, the sheet coated with the positive electrode active material layer coating solution was dried on a hot plate at 60 DEG C for 30 minutes, followed by vacuum drying at 80 DEG C for 12 hours. Thus, a positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector. The total thickness of the cathode current collector and the cathode active material layer after drying was around 165 탆.

(1-2. 고체 전해질 층 제조)(1-2. Preparation of Solid Electrolyte Layer)

황화물계 고체 전해질로서 Li2S-P2S5(몰비 75:25) 결정성 분말에 SBR이 용해된 탈수 크실렌 용액을 SBR이 혼합분말의 총 질량에 대해서 2.0 질량%이 되도록 첨가하여, 1차 혼합물을 생성했다. 또한, 얻어진 1차 혼합물에 점도 조정을 위한 탈수 크실렌을 적량 첨가함으로써 2차 혼합물을 생성하였다. 게다가, 혼합 분말의 분산성 향상시키기 위해서 지름 5mm의 지르코니아 공을, 공간, 복합분말, 지르코니아 공이 각각 혼련용기의 전체 부피에 대비 1/3씩 차지하는 양으로 3차 혼합물에 투입했다. 이렇게 생성된 3차 혼합물을 자전, 공전, 믹서에 투입하고 3000rpm에서 3분 교반함으로써 전해질층 코팅액을 생성했다. A dehydrated xylene solution in which SBR was dissolved in a crystalline powder of Li 2 SP 2 S 5 (molar ratio 75:25) as a sulfide-based solid electrolyte was added so that SBR was 2.0 mass% with respect to the total mass of the mixed powder, Generated. Further, dehydrated xylene for viscosity adjustment was added to the obtained primary mixture in an appropriate amount to produce a secondary mixture. Further, in order to improve the dispersibility of the mixed powder, a zirconia ball having a diameter of 5 mm was introduced into the third mixture in an amount occupying 1/3 of the space, the composite powder, and the zirconia ball, respectively, relative to the total volume of the kneading vessel. The thus-produced tertiary mixture was charged into a rotating, stirring, and a mixer, and stirred at 3000 rpm for 3 minutes to produce an electrolyte layer coating solution.

탁상용 스크린 인쇄기에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 산의 기재 (PET 기재)를 위치시키고 구멍 지름이 2.5 cm x 2.5 cm로 두께가 300μm의 메탈 마스크를 이용하여 전해질층 코팅액을 PET 기재 위에 코팅했다. 그 뒤, 40℃의 핫 플레이트로 10분 건조시킨 뒤 40℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 이에 따라 고체 전해질 층을 형성했다. 건조 후의 고체 전해질층의 총 두께는 180μm 안팎이었다. The substrate of polyethylene terephthalate (PET) was placed on a desktop screen printer, and the electrolyte layer coating liquid was coated on the PET substrate using a metal mask having a hole diameter of 2.5 cm x 2.5 cm and a thickness of 300 m. Thereafter, it was dried with a hot plate at 40 DEG C for 10 minutes, followed by vacuum drying at 40 DEG C for 12 hours. Thus, a solid electrolyte layer was formed. The total thickness of the solid electrolyte layer after drying was around 180 탆.

(1-3. 음극 제조) (1-3 cathode manufacturing)

음극 집전체로 두께 20μm의 니켈 박 집전체를 마련하고, 이러한 음극 집전체에 폭이 2.2 cm x 2.2 cm에 두께 30μm인 금속 리튬 박을 접착하여 음극을 제작했다.A nickel foil current collector having a thickness of 20 mu m was provided as an anode current collector, and a metal lithium foil having a width of 2.2 cm x 2.2 cm and a thickness of 30 mu m was bonded to the anode current collector to prepare a cathode.

(1-4. 평점 기준: 전고체 이차전지의 제작) (Based on 1-4 points: Preparation of all solid secondary batteries)

실시예 1에서는 이하의 공정의 예비 프레스 공정을 수행했다. 즉, 양극을 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스했다. 이로써, 양극 활물질층 프레스 공정을 수행했다. 프레스 후의 양극 활물질층의 부피 밀도는 2.23g/cc이였다. 프레스한 양극 활물질층을 φ 10mm의 톰슨(tomson) 칼로 자르고 높이 및 질량을 측정했다. 자른 전극층의 질량을 체적으로 나누는 방식으로 양극 활물질층의 부피 밀도를 산출했다.In Example 1, the preliminary press process of the following process was carried out. That is, the positive electrode was pressed at a pressure of 10 tons by a uniaxial pressing machine. Thus, the positive electrode active material layer press step was carried out. The bulk density of the positive electrode active material layer after pressing was 2.23 g / cc. The pressed positive electrode active material layer was cut with a toson knife having a diameter of 10 mm and its height and mass were measured. The bulk density of the cathode active material layer was calculated by dividing the mass of the cut electrode layer by volume.

이어서, 고체 전해질층 프레스 공정을 수행했다. 실시예 1에서는 고체 전해질층 제작 공정으로 제2 방법을 채용했다. 구체적으로는 고체 전해질층을 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스 하였다(고체 전해질층 단독 프레스 공정). 고체 전해질층은 PET 기재와 함께 프레스 되었다. 프레스 후의 고체 전해질층의 부피 밀도는 1.53g/cc 이었다. 양극 활물질의 부피 밀도를 계산한 방법과 같은 방법을 이용하여 고체 전해질층의 부피 비중을 산출했다.Subsequently, a solid electrolyte layer press step was performed. In Example 1, the second method was adopted as the solid electrolyte layer forming step. Specifically, the solid electrolyte layer was pressed at a pressure of 10 tons by a uniaxial pressing machine (solid electrolyte layer single pressing step). The solid electrolyte layer was pressed together with the PET substrate. The bulk density of the solid electrolyte layer after pressing was 1.53 g / cc. The bulk specific gravity of the solid electrolyte layer was calculated by the same method as the method of calculating the bulk density of the cathode active material.

이어서, 양극을 φ 11mm의 톰슨 칼로 자르고, PET 기재상의 고체 전해질층과 양극을 고체 전해질층과 양극 활물질층이 마주 보도록 적층했다. 이어서, 고체 전해질층 및 양극을 롤 간격 150μm의 롤 프레스기를 이용하여 건식 적층(Dry lamination)법에 따라 접착하였다. 이것으로 제1 중간 적층체를 제작했다. 이어서, 제1 중간 적층체를 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스 하였다(제1 중간 적층체 프레스 공정). 프레스 후의 양극 활물질층의 부피 밀도는 2.27g/cc이며, 고체 전해질층의 부피 밀도는 1.56g/cc 이었다. 또한, 고체 전해질층의 두께는 90μm 이었다. 이상의 공정에 의한 예비 프레스 공정을 수행하였다. Subsequently, the positive electrode was cut with a Thomson knife having a diameter of 11 mm, and the solid electrolyte layer and the positive electrode on the PET substrate were laminated so that the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer were opposed to each other. Subsequently, the solid electrolyte layer and the anode were bonded by a dry lamination method using a roll press machine with a roll spacing of 150 mu m. Thus, a first intermediate laminate was produced. Subsequently, the first intermediate laminate was pressed by a uniaxial press at a pressure of 10 tons (first intermediate laminate press process). The bulk density of the cathode active material layer after pressing was 2.27 g / cc, and the bulk density of the solid electrolyte layer was 1.56 g / cc. The thickness of the solid electrolyte layer was 90 mu m. A preliminary pressing step by the above process was performed.

이어서, 예비 프레스 공정 후의 부피 밀도에 기초하여, 양극 활물질층 및 고체 전해질층의 상대 밀도을 산출했다. 구체적으로는 NCA, Li2S-P2S5(몰비 75:25) 결정성 분말 및 도전제의 공칭 밀도는 각각 4.6g/cc, 1.8g/cc및 2.1g/cc이었다. 그러므로, 양극 활물질층의 이론 밀도는 3.50g/cc(=4.6x0.6+1.8x0.35+2.1x0.05)이고, 고체 전해질층의 이론 밀도는 1.8g/cc이었다. 따라서, 양극 활물질층의 상대 밀도는 64.9%(=2.27/3.50)이고, 고체 전해질층의 상대 밀도는 86.7%(=1.56/1.8)이었다. 또한, 본 실시예에서는 계산을 간소화하기 위해서, 이론 밀도의 계산에서 바인더를 감안하지 않았다. 바인더는 다른 구성 요소 대비 사용량이 적어서, 바인더를 고려하지 않아도 결과에 거의 영향을 미치지 않는다. 또한, 이 시점에서 상대 밀도가 전술한 수치 범위의 값이면, 본 프레스 공정 후의 상대 밀도도 필연적으로 상술한 수치 범위 값이 된다. Then, the relative density of the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer was calculated based on the bulk density after the preliminary pressing process. Specifically, the nominal densities of NCA, Li 2 SP 2 S 5 (molar ratio 75:25) crystalline powder and the conductive agent were 4.6 g / cc, 1.8 g / cc and 2.1 g / cc, respectively. Therefore, the theoretical density of the cathode active material layer was 3.50 g / cc (= 4.6 x 0.6 + 1.8 x 0.35 + 2.1 x 0.05) and the theoretical density of the solid electrolyte layer was 1.8 g / cc. Therefore, the relative density of the positive electrode active material layer was 64.9% (= 2.27 / 3.50) and the relative density of the solid electrolyte layer was 86.7% (= 1.56 / 1.8). In this embodiment, in order to simplify the calculation, the binder is not considered in the calculation of the theoretical density. The binder has a smaller usage than the other components, so that it does not affect the result without considering the binder. If the relative density at this point in time is a value in the above-described numerical value range, the relative density after the pressing process inevitably becomes the above-described numerical range value.

이어서, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)를 이하의 공정에서 측정했다. 즉, 제1 중간 적층체의 단면을 이온 밀링(ion milling)(히타치 하이 테크놀로지사제:E-3500)를 이용해서 절단하여 취득했다. 이어서, 단면부를 FE-SEM(일본 전자:JSM-7800F)으로 관찰하고 단면 SEM 이미지를 취득했다. 도면 3은 실시예 1의 단면 SEM 화상이다. 이어서, 전술한 방법으로 계면 B의 산술 평균 조도 (Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)를 측정했다. Then, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B were measured in the following steps. That is, the cross-section of the first intermediate laminate was obtained by cutting using ion milling (E-3500, Hitachi High-Technologies Co., Ltd.). Then, the cross section was observed with an FE-SEM (JEOL-JSM-7800F, Japan Electronics), and a cross-sectional SEM image was obtained. 3 is a cross-sectional SEM image of Example 1. Fig. Then, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B were measured by the above-described method.

이어서, 음극을 φ 13mm의 톰슨 칼로 자르고, 제1 중간 적층체와 음극을 고체 전해질층과 음극 활물질층이 마주 보도록 적층하여, 전극 적층체를 제작했다. 이어서, 전극 적층체를 일축 프레스기에 의해 3톤의 압력으로 프레스 하였다. 즉, 본 프레스 공정을 수행하였다. 본 프레스 공정 후의 고체 전해질층의 두께는 85μm이었다. Subsequently, the negative electrode was cut with a Thomson knife having a diameter of 13 mm, and the first intermediate laminate and the negative electrode were laminated so that the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer were opposed to each other. Subsequently, the electrode laminate was pressed at a pressure of 3 tons by a uniaxial pressing machine. That is, this press process was performed. The thickness of the solid electrolyte layer after the pressing process was 85 占 퐉.

이어서, 본 프레스 공정 후 전극 적층체를 단자를 장착한 알루미늄 라미네이트 필름(Aluminum laminate film)에 넣어 진공기로 100Pa까지 진공 배기했다. 이어서, 가열 밀봉(heat seal)을 이용하여 전극 적층체를 적층체 필름 안에 동봉했다. 이로써 전 고체 이차 전지(시험용 셀)를 제작했다.Subsequently, after the pressing process, the electrode laminate was placed in an aluminum laminate film having terminals attached thereto and evacuated to a vacuum of 100 Pa using a vacuum apparatus. Subsequently, the electrode laminate was enclosed in the laminate film using a heat seal. As a result, all solid secondary batteries (test cells) were produced.

(1-5. 단락 유무) (1-5 short circuit)

시험용 셀의 단락의 여부는 시험용 셀의 개방 회로 전압에 의해서 판정했다. 구체적으로는 시험용 셀의 폐쇄 회로 전압을 측정하고, 해당 전압이 2.4V이하의 것은 단락이 발생하고 있다고 판정했다. 단락이 생긴 것은 이하의 사이클 수명 시험을 하지 않았다.The short circuit of the test cell was judged by the open circuit voltage of the test cell. More specifically, the closed circuit voltage of the test cell was measured, and it was judged that a short circuit occurred when the voltage was 2.4 V or less. The short circuit life test was not carried out for the following cycle life test.

(1-6. 사이클 수명 시험) (1-6 cycle life test)

얻어진 시험용 셀을, 45℃에서 0.13mA의 정전류로 상한 전압 4.0V까지 충전하고, 방전 종지 전압 2.5V까지 0.13mA로 방전하는 충방전 사이클을 50사이클 되풀이했다. 그리고, 1 사이클째의 방전 용량(초기 용량)에 대한 50 사이클째의 방전 용량 비율을 방전 용량의 유지율로 하였다. 방전 용량의 측정은 동양 시스템 제충 방전 평가 장치 TOSCAT-3100에 따른다. 방전 용량의 유지율은 사이클 특성을 나타내는 파라미터다, 이 값이 클수록 사이클 특성이 뛰어난 것이다. 각 실시예 및 비교예의 특성 및 평가 결과를 표 1에 정리하였다. 일 실시예에서, 50 충/방전 사이클 후에 전고체 이차전지의 용량 유지율은 약 75%를 초과할 수 있다.The resulting test cell was charged and discharged at a constant current of 0.13 mA at a constant current of 45 DEG C to 4.0 V and discharged at 0.13 mA until the discharge end voltage reached 2.5 V. This cycle was repeated 50 times. The discharge capacity ratio at the 50th cycle with respect to the discharge capacity (initial capacity) of the first cycle was defined as the retention rate of the discharge capacity. The measurement of the discharge capacity is in accordance with TOSCAT-3100 of the Oriental System insect-and-discharge evaluation apparatus. The retention rate of the discharge capacity is a parameter showing the cycle characteristics. The larger the value, the better the cycle characteristics. The properties and evaluation results of the respective examples and comparative examples are summarized in Table 1. In one embodiment, the capacity retention rate of the entire solid state secondary cell after 50 charging / discharging cycles may exceed about 75%.

(2. 실시예 2) (2. Example 2)

고체 전해질층 프레스 공정으로 제3 방법을 실시한 것 외에는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다. 구체적으로는 실시예 2에서는 이하의 예비 프레스 공정을 수행했다.The same test as in Example 1 was conducted except that the third method was carried out in the solid electrolyte layer press step. Specifically, in Example 2, the following preliminary pressing step was carried out.

양극(10)을 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스 하였다(양극 활물질층 프레스 공정). 프레스 후의 양극 활물질층의 부피 밀도는 2.26g/cc 이었다.The positive electrode 10 was pressed by a uniaxial press at a pressure of 10 tons (positive electrode active material layer pressing step). The bulk density of the positive electrode active material layer after pressing was 2.26 g / cc.

이어서, 양극을 φ 11mm의 톰슨 칼로 자르고, PET 기재상의 고체 전해질층과 양극을 고체 전해질층과 양극 활물질층이 마주 보도록 적층했다. 이어서, 고체 전해질층 및 양극을 롤 간격 150μm의 롤 프레스기를 이용여 건식 적층(Dry lamination)법에 따라 접착하였다. 이것으로 제2 중간 적층체를 제작했다. 이어서, 제2 중간 적층체를 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스하였다(제2 중간 적층체 프레스 공정). 프레스 후의 양극 활물질층의 부피 밀도는 2.29g/cc 이며, 고체 전해질층의 부피 밀도는 1.55g/cc 이었다. 이상의 공정에 의한 예비 프레스 공정을 수행하였다. 그 후, 실시예 1과 동일한 공정을 수행하였다. 또한, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)는 예비 프레스 후의 제2 중간 적층체를 이용하여 측정하였다. 결과를 표 1에 정리하였다. Subsequently, the positive electrode was cut with a Thomson knife having a diameter of 11 mm, and the solid electrolyte layer and the positive electrode on the PET substrate were laminated so that the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer were opposed to each other. Subsequently, the solid electrolyte layer and the anode were bonded by a dry lamination method using a roll press machine having a roll spacing of 150 mu m. Thus, a second intermediate laminate was produced. Subsequently, the second intermediate laminate was pressed by a uniaxial press at a pressure of 10 tons (second intermediate laminate press process). The bulk density of the positive electrode active material layer after pressing was 2.29 g / cc, and the bulk density of the solid electrolyte layer was 1.55 g / cc. A preliminary pressing step by the above process was performed. Thereafter, the same process as in Example 1 was carried out. In addition, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B were measured using the second intermediate laminate after the pre-press. The results are summarized in Table 1.

(3. 실시예 3) (3. Example 3)

고체 전해질층 프레스 공정으로 제1 방법을 실시한 것 외에는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다. 구체적으로는 실시예 3에서는 이하의 예비 프레스 공정을 수행했다.The same test as in Example 1 was carried out except that the first method was performed in the solid electrolyte layer press step. Specifically, in Example 3, the following preliminary pressing step was carried out.

즉, 양극(10)을 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스하였다(양극 활물질층 프레스 공정). 프레스 후의 양극 활물질층의 부피 비중은 2.24g/cc 이었다.That is, the positive electrode 10 was pressed by a uniaxial press at a pressure of 10 tons (positive electrode active material layer pressing step). The volume specific gravity of the positive electrode active material layer after pressing was 2.24 g / cc.

이어서, 고체 전해질층을 일축 프레스기에 의해 10톤의 압력으로 프레스 하였다(고체 전해질층 단독 프레스 공정). 고체 전해질층은 PET 기재와 함께 프레스 되었다. 프레스 후의 고체 전해질층의 부피 밀도는 1.53g/cc 이었다. 이상의 공정에 의한 예비 프레스 공정을 수행하였다.Subsequently, the solid electrolyte layer was pressed at a pressure of 10 tons by a uniaxial pressing machine (solid electrolyte layer single pressing step). The solid electrolyte layer was pressed together with the PET substrate. The bulk density of the solid electrolyte layer after pressing was 1.53 g / cc. A preliminary pressing step by the above process was performed.

이어서, 양극 및 음극을 실시예 1에서 사용한 톰슨 칼로 자르고, 양극, 고체 전해질층 및 음극을 고체 전해질층과 각 활물질층이 마주 보도록 적층하여, 전극 적층체를 제작하였다. 이어서, 전극 적층체를 일축 프레스기에 의해 3톤의 압력으로 프레스하였다. 즉, 본 프레스 공정을 수행하였다. 그 뒤, 실시예 1과 같은 시험을 진행했다. 또한, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)는 본 프레스 후 전극 적층체를 이용하여 측정했다.Subsequently, the positive electrode and negative electrode were cut with a Thomson knife used in Example 1, and the positive electrode, the solid electrolyte layer and the negative electrode were laminated so that the solid electrolyte layer and each active material layer were opposed to each other. Subsequently, the electrode laminate was pressed at a pressure of 3 tons by a uniaxial pressing machine. That is, this press process was performed. Thereafter, the same test as in Example 1 was carried out. The arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the interface B were measured using the electrode laminate after the pressing.

(4. 실시예 4) (4. Example 4)

제1 중간 적층체 프레스 공정의 프레스 압력을 15톤으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다The same test as in Example 1 was carried out except that the press pressure of the first intermediate laminate press process was changed to 15 tons

(5. 실시예 5) (5. Example 5)

양극 활물질층 프레스 공정 및 고체 전해질층 단독 프레스 공정의 프레스 압력을 7톤으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 1 was conducted except that the press pressure of the positive electrode active material layer press process and the solid electrolyte layer single press process was changed to 7 tons.

(6. 실시예 6)(6. Example 6)

양극 활물질층 프레스 공정의 프레스 압력을 7톤으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 2 was conducted except that the pressing pressure in the pressing process of the positive electrode active material layer was changed to 7 tons.

(7. 실시예 7)(7. Example 7)

실시예 7에서는 양극 활물질층 및 고체 전해질층을 이하의 공정으로 제작했다. 즉, NCA 3성분계 분말, 황화물계 고체 전해질로서 Li2S-P2S5(몰비 75:25) 비결정질 분말, 도전제로서 기상 성장 탄소 섬유 분말을 90:7:3의 질량비로 측량하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 공정으로 양극 활물질층을 제작했다. 또한, 황화물계 고체 전해질로서 Li2S-P2S5(몰비 75:25) 비결정질 분말을 이용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 공정으로 고체 전해질층을 제작했다.In Example 7, the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer were formed by the following steps. That is, NCA ternary system powder, Li 2 SP 2 S 5 (molar ratio 75:25) amorphous powder as a sulfide solid electrolyte, and vapor phase grown carbon fiber powder as a conductive agent were measured at a mass ratio of 90: 7: 3 A cathode active material layer was produced by the same process as in Example 4. A solid electrolyte layer was prepared in the same manner as in Example 4, except that amorphous powder of Li 2 SP 2 S 5 (molar ratio 75:25) was used as the sulfide-based solid electrolyte.

또한, 예비 프레스 공정으로 이하의 공정을 수행했다. 즉, 진공하에서 양극을 일축 프레스기에 의해 15톤의 압력으로 프레스 하였다(양극 활물질층 프레스 공정). 이어서, 진공하에서 고체 전해질층을 일축 프레스기에 의해 15톤의 압력으로 프레스 하였다(고체 전해질층 단독 프레스 공정). 그 후, 실시예 4와 동일한 공정(구체적으로는 제1 중간 적층체 프레스 공정)을 수행하였다. 이상의 공정의 예비 프레스 공정을 수행하였다. 예비 프레스 공정 후의 양극 활물질층의 부피 밀도는 3.82g/cc 이었다. 또한, 예비 프레스 후의 고체 전해질층의 부피 밀도는 1.77g/cc 이었다. 이때의 양극 활물질층의 이론 밀도는 4.33g/cc(=4.6x0.9+1.8x0.07+2.1x0.03)이고 상대 밀도는 88.2%(=3.82/4.33)이었다. 또한, 고체 전해질층의 이론 밀도는 98.3%(=1.77/1.8)이었다. 상기 이외의 공정은 실시 예 4와 동일하였다. Further, the following steps were carried out in the preliminary pressing step. That is, the positive electrode was pressed under a vacuum by a uniaxial pressing machine at a pressure of 15 tons (positive electrode active material layer pressing step). Subsequently, the solid electrolyte layer was pressed under a vacuum by a uniaxial pressing machine at a pressure of 15 tons (solid electrolyte layer single pressing step). Thereafter, the same step as in Example 4 (specifically, the first intermediate laminate press step) was carried out. A preliminary pressing step of the above process was performed. The bulk density of the positive electrode active material layer after the preliminary pressing process was 3.82 g / cc. The bulk density of the solid electrolyte layer after the preliminary pressing was 1.77 g / cc. The theoretical density of the cathode active material layer at this time was 4.33 g / cc (= 4.6x0.9 + 1.8x0.07 + 2.1x0.03) and the relative density was 88.2% (= 3.82 / 4.33). The theoretical density of the solid electrolyte layer was 98.3% (= 1.77 / 1.8). The process other than the above was the same as in Example 4.

(8. 실시예 8)(8. Example 8)

음극층을 이하의 공정에 의해 제작한 것 외에는, 실시예 1과 같은 실험을 실시했다. 음극 집전체로서 두께20μm의 니켈박을 준비했다. 또 음극 활물질로서,일차입경이 35nm의 아세틸렌 블랙 분말(AB)을 준비했다. 2g의 AB를 용기에 넣고, 결착제로서의 PVdF가 용해된 NMP용액을 PVdF가 혼합가루의 총질량에 대해서 3.0질량%가 되도록 첨가하여 1차 혼합액을 발생했다. 이 1차 혼합액에, 점도 조정을 위해 NMP를 적당량 첨가함으로서, 2차 혼합액을 발생했다. 이것에 의해 생성된 2차 혼합액을 자전공전 믹서에 투입하고, 2000rpm으로 5분 교반함으로서, 음극층 도공액을 발생했다. The same experiment as in Example 1 was carried out except that the negative electrode layer was produced by the following process. A nickel foil having a thickness of 20 mu m was prepared as a negative electrode current collector. As the negative electrode active material, an acetylene black powder (AB) having a primary particle diameter of 35 nm was prepared. 2 g of AB was placed in a container, and an NMP solution in which PVdF as a binder was dissolved was added so that PVdF was 3.0% by mass with respect to the total mass of the mixed powder to generate a primary mixed solution. To this primary mixed solution, an appropriate amount of NMP was added to adjust the viscosity to generate a secondary mixed solution. The secondary mixed solution thus produced was charged in a revolving charge mixer and stirred at 2000 rpm for 5 minutes to generate a negative electrode coating solution.

이 슬러리를 Ni박상에Blade Coater를 이용하여 도포하고, 100℃의 핫플레이트에서 30분 건조시킨 후, 180℃에서 12시간 진공건조 시켰다. 이상의 공정에 의해 음극층을 제작했다. 건조후의 음극 집전체 및 음극활물질층의 총 두께는 30μm전후였다. 실시예8에서 제작한 전고체 전지를 실시예1과 같은 조건으로 한번만 충전했다. The slurry was applied on a Ni foil using a blade coater, dried on a hot plate at 100 占 폚 for 30 minutes, and then vacuum-dried at 180 占 폚 for 12 hours. The negative electrode layer was produced by the above-described steps. The total thickness of the negative electrode collector and the negative electrode active material layer after drying was about 30 탆. The entire solid battery prepared in Example 8 was charged only once under the same conditions as in Example 1.

그 후, 건조 분위기중에서 전지를 해체하고, 전고체 전지의 단면을 이온 밀링 장치로 연마한 후, SEM에서 관찰했다. 그 결과 충전에 의해 니켈박과 AB층의 계면에 리튬이 석출된 것이 관찰되었다. Thereafter, the battery was disassembled in a dry atmosphere, and the cross section of the entire solid battery was polished by an ion milling apparatus and observed by SEM. As a result, lithium was precipitated at the interface between the nickel foil and the AB layer by charging.

(9. 비교예 1) (9. Comparative Example 1)

양극 활물질층 프레스 공정 및 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다. 도면 7은 비교예 1의 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이 조도(Rz)의 측정에 사용된 단면 SEM사진을 나타낸다.The same test as in Example 1 was conducted except that the positive electrode active material layer press process and the solid electrolyte layer single press process were not performed. 7 shows a cross-sectional SEM photograph used for measurement of the arithmetic mean roughness (Ra) and the maximum height roughness (Rz) of Comparative Example 1. Fig.

(10. 비교예 2)(10. Comparative Example 2)

예비 프레스 공정의 모든 프레스 압력을 3톤으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 1 was carried out except that all press pressures in the preliminary press process were changed to 3 tons.

(11. 비교예 3)(11. Comparative Example 3)

양극 활물질층 프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 1 was conducted except that the positive electrode active material layer pressing step was not performed.

(12. 비교예 4)(12. Comparative Example 4)

양극 활물질층 프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 3 was conducted except that the positive electrode active material layer pressing step was not performed.

(13. 비교예 5)(13. Comparative Example 5)

고체 전해질층 단독 프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Example 3 was carried out except that the solid electrolyte layer single press process was not performed.

(14. 비교예 6) (14. Comparative Example 6)

고체 전해질층의 제작에 두께 600μm의 메탈 마스크를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Comparative Example 1 was carried out except that a metal mask having a thickness of 600 mu m was used to produce the solid electrolyte layer.

(15. 비교예 7)(15. Comparative Example 7)

예비 프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 시험을 진행했다. 즉, 비교예 7에서는 본 프레스 공정만 수행하였다. 각층의 부피 밀도, 계면 B의 산술 평균 조도(Ra), 최대 높이 조도(Rz)는 본 프레스 후 전극 적층체를 이용하여 측정하였다.The same test as in Example 3 was carried out except that the preliminary press process was not carried out. That is, in Comparative Example 7, only this pressing step was performed. The bulk density of each layer, the arithmetic average roughness (Ra) of the interface B, and the maximum height roughness (Rz) were measured using the electrode laminate after the press.

(16. 비교예8)(16. Comparative Example 8)

양극활물질층 프레스공정 및 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 하지 않은 것 외는 실시예 8과 같은 시험을 했다. A test similar to that of Example 8 was conducted except that the positive electrode active material layer press process and the solid electrolyte layer single press process were not performed.

(17. 참조예 1) (17. Referential Example 1)

고체 전해질층의 제작에 두께 1200μm의 메탈 마스크를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 시험을 진행했다.The same test as in Comparative Example 1 was carried out except that a metal mask having a thickness of 1200 mu m was used to produce the solid electrolyte layer.

(18. 참조예 2)(18, Reference Example 2)

음극을 이하의 공정으로 제작한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 시험을 진행했다. 즉, 음극 활물질로서 흑연 분말(80℃에서 24시간 진공 건조한 것)과 바인더로서 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 95.0:5.0의 질량비로 칭량했다. 그리고 이들 재료와 적량의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 자전, 공전, 믹서에 투입하고 3000rpm에서 3분 교반한 뒤, 1분 탈포 처리함으로써 음극활물질 코팅액을 생성했다.The same test as in Comparative Example 1 was carried out except that the negative electrode was produced by the following process. Namely, graphite powder (vacuum dried at 80 ° C for 24 hours) and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were weighed at a mass ratio of 95.0: 5.0 as the negative electrode active material. These materials and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were charged into a rotating, stirring, and a mixer, stirred at 3000 rpm for 3 minutes and then subjected to a defoaming treatment for 1 minute to produce a negative electrode active material coating solution.

이어서, 음극 집전체로 두께 20μm의 니켈 박 집전 부재를 준비하고, 구멍 지름이 2.2 cm x 2.2cm로 두께가 250μm인 메탈 마스크를 이용하여 전해질층 코팅액을 니켈 집전부재상에 코팅했다. 음극활물질 코팅액이 코팅된 시트를 80℃에 가열된 건조기 내에 수납하고 15분 건조했다. 게다가, 건조 후의 시트를 80℃에서 24시간 진공 건조했다. 이로써 음극을 생성했다. 음극의 두께는 140μm 안팎이었다. Next, a nickel foil collecting member having a thickness of 20 mu m was prepared as a negative electrode current collector, and a nickel mask collector having a hole diameter of 2.2 cm x 2.2 cm and a thickness of 250 mu m was used to coat the nickel collector. The sheet coated with the negative electrode active material coating solution was placed in a dryer heated at 80 캜 and dried for 15 minutes. In addition, the dried sheet was vacuum-dried at 80 DEG C for 24 hours. This produced the cathode. The thickness of the negative electrode was about 140 탆.

(17. 참조예 3) (17, Reference Example 3)

참고예 3에서는 이하의 공정에 의해 비수 전해질 이차 전지를 제작했다. 그 뒤에, 실시예 1과 동일하게 사이클 수명 시험을 진행했다.In Reference Example 3, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced by the following steps. Thereafter, the cycle life test was carried out in the same manner as in Example 1.

(17-1. 양극의 제조) (17-1 Production of anode)

양극 활물질로서의 NCA 3성분계 분말 및 도전제로서 아세틸렌 블랙을 97:3 질량비로 칭량하고, 혼합했다. 다음으로, 이 혼합분말에 바인더로서 PVdF가 용해된 NMP 용액을 PVdF가 혼합분말의 총 질량에 대해서 3.0 질량%가 되도록 첨가하여, 1차 혼합물을 생성했다. 또한, 얻어진 1차 혼합물에 점도 조정을 위해 NMP를 적량 첨가하여, 2차 혼합물을 생성했다. 이에 의해 생성된 2차 혼합물을 자전, 공전, 믹서에 투입하고 2000rpm에서 3분 교반함으로써 양극 코팅액을 생성했다.NCA ternary system powder as a positive electrode active material and acetylene black as a conductive agent were weighed at a weight ratio of 97: 3 and mixed. Next, an NMP solution in which PVdF was dissolved as a binder was added to the mixed powder so that PVdF was 3.0% by mass with respect to the total mass of the mixed powder, thereby producing a primary mixture. In order to adjust the viscosity, an appropriate amount of NMP was added to the obtained primary mixture to produce a secondary mixture. The resulting secondary mixture was charged into a rotating, orbital, mixer, and stirred at 2000 rpm for 3 minutes to produce a positive electrode coating solution.

이어서, 양극 집전체로 두께 20μm의 알루미늄 박 집전체를 준비하고 탁상용 스크린 인쇄기에 양극 집전체를 위치시키고 구멍 지름이 2.0 cm x 2.0cm로 두께가 150μm인 메탈 마스크를 사용하여 양극활물질 코팅액을 시트 위에 코팅했다. 그 뒤에, 양극활물질 코팅액이 코팅된 시트를 100℃의 핫 플레이트로 30분 건조시킨 뒤 180℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 이로써 양극 집전체 위에 양극 활물질층을 형성했다. 건조 후의 양극 집전체 및 양극 활물질층의 총 두께는 120μm 안팎이었다.Subsequently, an aluminum foil current collector having a thickness of 20 mu m was prepared as a cathode current collector, a cathode current collector was placed in a tabletop screen printer, and a cathode active material coating liquid was coated on the sheet using a metal mask having a hole diameter of 2.0 cm x 2.0 cm and a thickness of 150 mu m Coated. Thereafter, the sheet coated with the positive electrode active material coating solution was dried with a hot plate at 100 DEG C for 30 minutes, followed by vacuum drying at 180 DEG C for 12 hours. Thus, a positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector. The total thickness of the cathode current collector and the cathode active material layer after drying was around 120 탆.

양극에 대한 일축 프레스기를 이용하여 3톤의 압력으로 제1 가압 성형을 수행하였다. 압축 후의 양극의 밀도는 2.33g/cc 이었다. 양극을 φ 11mm의 톰슨 칼날로 잘랐다.The first press molding was performed at a pressure of 3 tons using a uniaxial press machine for the anode. The density of the anode after compression was 2.33 g / cc. The anode was cut with a Thomson blade of 11 mm in diameter.

(17-2. 음극의 제조)(17-2 Production of negative electrode)

음극 집전체로 두께 20μm의 동 박 집전체를 준비하고, 두께 30μm의 금속 리튬 금을 접착시켜서 음극을 제작했다. 음극을 φ 13mm의 톰슨 칼날로 잘랐다.A copper foil collector having a thickness of 20 mu m was prepared as a negative electrode current collector, and metal lithium gold having a thickness of 30 mu m was bonded to produce a negative electrode. The cathode was cut with a Thomson blade of 13 mm in diameter.

(17-3. 비수전해질 이차 전지의 제조)(17-3 Production of non-aqueous electrolyte secondary battery)

분리막은 다공질 폴리에틸렌 필름(polyethylene film)(φ 15.5mm, 두께 12μm)을 이용하였다. 분리막을 양극 및 음극 사이에 개재함으로써 전극 적층체를 제작했다. 전극 적층체를 2032 동전 하프셀(coin half cell)로 가공했다.A porous polyethylene film (φ 15.5 mm, thickness 12 μm) was used as the separation membrane. A separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode to produce an electrode laminate. The electrode laminate was processed into a 2032 coin half cell.

이어서, 에틸렌카보네이트 (ethylene carbonate) 및 디메틸카보네이트 (dimethyl carbonate)를 3:7의 부피비로 혼합한 비수 용매에 헥사플루오로인산 리튬 (LiPF6)을 1.3mol/L의 농도가 되도록 용해시켜서 전해질을 제조하였다. 제조한 전해액을 2032 동전 하프셀에 주입함으로써, 전해액을 분리막으로 함침시켰다. 이로써, 비수전해질 이차전지를 제작하였다. Subsequently, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in a nonaqueous solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 so as to have a concentration of 1.3 mol / L to prepare an electrolyte Respectively. The prepared electrolyte was injected into a 2032 coin cell half cell to impregnate the electrolyte with a separator. Thus, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced.

NCA 및 아세틸렌 블랙의 공칭 밀도는 각각 4.6g/cc 및 2.1g/cc 이었다. 그러므로, 양극 활물질층의 이론 밀도는 4.53g/cc(=4.6x0.97+2.1x0.03)이고, 상대 밀도는 51.4%(=2.33/4.53) 이었다.The nominal densities of NCA and acetylene black were 4.6 g / cc and 2.1 g / cc, respectively. Therefore, the theoretical density of the cathode active material layer was 4.53g / cc (= 4.6x0.97 + 2.1x0.03) and the relative density was 51.4% (= 2.33 / 4.53).

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1에 따르면 실시예 1~7은 본 실시형태의 요건을 충족하고 제작 직후에 단락을 발생시키지 않고 유지율도 높다(다시 말하면, 합선이 생기기 어렵다). 또한, 실시예 7에서는 비결정질 고체 전해질을 사용하고 있어서 초기 용량이 다른 실시예보다 약간 떨어졌다. 다만, 실용상 문제가 되는 값은 아니었다. 이와 관련한 비교예 1에서는 양극 활물질층 프레스 공정 및 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 수행하지 않아서, 계면 B가 거칠어졌다. 이 때문에 충방전 중 조기에 단락이 발생하였다.According to Table 1, in Examples 1 to 7, the requirements of the present embodiment are satisfied, short-circuiting is not caused immediately after fabrication, and the retention ratio is also high (in other words, short-circuiting is difficult to occur). In Example 7, an amorphous solid electrolyte was used, and the initial capacity was slightly lower than in the other Examples. However, the value was not a problem in practical use. In Comparative Example 1, the cathode active material layer press process and the solid electrolyte layer single press process were not performed, so that the interface B became rough. Because of this, short-circuit occurred early during charging and discharging.

비교예 2에서는 프레스 압력이 낮기 때문에 계면 B가 거칠어지고, 각층의 상대 밀도이 작아졌다. 이 때문에, 시험용 셀들이 제작 직후에 단락이 발생하였다. 비교예 3, 4에서는 양극 활물질층 프레스 공정을 수행하지 않아서, 계면 B가 거칠어졌다. 이 때문에, 충방전 중 조기에 단락이 발생하였다. 비교예 4에서는 제1 중간 적층체 프레스 공정을 수행하지 않아서, 양극 활물질층의 상대 밀도도 작아졌다. 비교예 5에서는 고체 전해질층 단독 프레스 공정을 수행하지 않아서 고체 전해질층의 상대 밀도가 작아졌다. 이 때문에, 시험용 셀들이 제작 직후에 단락이 발생하였다. 또한, 고체 전해질층의 두께도 커졌다. 비교예 6에서는 고체 전해질층이 비교예 1에 비해서 두껍기 때문에 단락까지의 사이클 수가 약간 증가했지만, 단락을 회피할 수는 없었다. 비교예 7에서는 예비 프레스 공정을 수행하지 않아서, 계면 B가 거칠어질 뿐만 아니라, 각층의 상대 밀도도 작아졌다. 이 때문에 시험용 셀들이 제작 직후에 단락이 발생하였다.In Comparative Example 2, since the pressing pressure was low, the interface B became rough, and the relative density of each layer became small. For this reason, a short circuit occurred immediately after fabrication of the test cells. In Comparative Examples 3 and 4, the cathode active material layer press step was not performed, and the interface B became rough. For this reason, short-circuiting occurred early during charging and discharging. In Comparative Example 4, the first intermediate laminate press process was not performed, and the relative density of the positive electrode active material layer was also reduced. In Comparative Example 5, the solid electrolyte layer was not subjected to a single pressing step, so that the relative density of the solid electrolyte layer was reduced. For this reason, a short circuit occurred immediately after fabrication of the test cells. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer was also increased. In Comparative Example 6, since the solid electrolyte layer was thicker than Comparative Example 1, the number of cycles to short circuit increased slightly, but short circuit could not be avoided. In Comparative Example 7, since the preliminary pressing step was not performed, not only the interface B was roughened but also the relative density of each layer was reduced. For this reason, a short circuit occurred immediately after fabrication of the test cells.

참조예 1은 비교예 1에서 고체 전해질층을 매우 두껍게 한 것이다. 고체 전해질층을 매우 두껍게 하는 것으로 단락을 억제할 수 있었지만, 에너지 밀도는 매우 작아졌다. 그래서, 실용적이지 않다. 참고예 2는 비교예 1에서 음극 활물질을 흑연계로 한 것이다. 음극 활물질을 흑연계로 한 경우 본 실시형태가 주목하는 문제는 없지만 에너지 밀도가 작아진다. 참고예 3은, 비수전해질 이차전지이다. 실시예 1~7과 비교하면 실시예 1~7은 참고예 3과 비슷한 특성이 얻어진다. 그래서 실시예 1~7은 비수전해질 이차전지와 비슷한 전지의 특성을 고려하면서 전고체 이차 전지의 장점(예를 들면, 안전성이 더 높은 등)을 누릴 수 있다.Reference Example 1 shows that the solid electrolyte layer in Comparative Example 1 is made very thick. The shortening could be suppressed by making the solid electrolyte layer very thick, but the energy density was very small. So, it is not practical. In Reference Example 2, the negative electrode active material in Comparative Example 1 is a graphite system. When the negative electrode active material is made of a graphite system, there is no problem to which the present embodiment is noticed, but the energy density is reduced. Reference Example 3 is a nonaqueous electrolyte secondary battery. Compared with Examples 1 to 7, properties similar to those of Reference Example 3 are obtained in Examples 1 to 7. Thus, Examples 1 to 7 can enjoy the advantages (for example, higher safety, etc.) of all solid secondary batteries while considering the characteristics of batteries similar to non-aqueous electrolyte secondary batteries.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명했지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예로 상도 할 수 있는 것이 분명하므로 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .

1 전고체 이차 전지
10 양극
11 양극 집전체
12 양극활물질층
20 음극
21 음극 집전체
22 음극활물질층
30 고체 전해질층
1 pre-solid secondary battery
10 anode
11 anode collector
12 cathode active material layer
20 cathode
21 cathode collector
22 anode active material layer
30 solid electrolyte layer

Claims (31)

양극 활물질층을 포함하는 양극, 음극활물질층을 포함하는 음극, 및 상기 양극활물질층 및 상기 음극활물질층 사이에 개재된 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 포함하고,
상기 양극활물질층 및 상기 고체 전해질층의 계면에서의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이며, 상기 고체 전해질층 상대 밀도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
And a solid electrolyte layer comprising a positive electrode including a positive electrode active material layer, a negative electrode including a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer,
Wherein the arithmetic mean roughness (Ra) at the interface between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is 1.0 占 퐉 or less and the relative density of the solid electrolyte layer is 80% or more.
제1항에 있어서,
상기 음극활물질층은 리튬을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the anode active material layer comprises lithium.
제1항에 있어서,
상기 음극활물질층은 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the negative active material layer comprises carbon.
제3항에 있어서,
상기 카본은 케첸 블랙, 카본 블랙, 흑연, 카본 나노튜브, 카본 파이버, 메조기공 카본(mesoporous carbon), 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbeads; MCMB), 오일 노 블랙(oil furnace black), 엑스트라-전도성 블랙(extra-conductive black), 아세틸렌 블랙, 램프 블랙(lamp black), 난흑연화 탄소(non-graphitizing carbon), 흑연화 탄소(graphitizing carbon), 균열된 탄소(cracked carbon), 코크스(coke), 유리질 카본(glassy carbon), 또는 활성 탄소(activated carbon)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method of claim 3,
The carbon may be selected from the group consisting of Ketjen black, carbon black, graphite, carbon nanotubes, carbon fibers, mesoporous carbon, mesocarbon microbeads (MCMB), oil furnace black, but are not limited to, extra-conductive black, acetylene black, lamp black, non-graphitizing carbon, graphitizing carbon, cracked carbon, coke, Characterized in that it comprises glassy carbon or activated carbon.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층의 상대 밀도가 60% 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
And the relative density of the cathode active material layer is 60% or more.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질층의 계면에서의 최대 높이 조도(Rz)가 4.5 μm 이하인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum height illuminance (Rz) at the interface between the cathode active material layer and the solid electrolyte layer is 4.5 占 퐉 or less.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층은 양극활물질 및 고체전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material layer comprises a cathode active material and a solid electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층은 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material layer comprises a lithium transition metal oxide having a layered rock salt type structure.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층은 LiNixCoyAlzO2, LiNix'Coy'Mnz'O2, 또는 이들의 조합으로 표시되는 화합물을 포함하고,
0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 및 x + y + z = 1, 및 0 < x' < 1, 0 < y' < 1, 0 < z' < 1, 및 x' + y' + z' = 1를 만족하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material layer comprises a compound represented by LiNi x Co y Al z O 2 , LiNi x ' Co y' Mn z ' O 2 , or a combination thereof,
0 < y < 1, 0 < z < 1, and 0 < x & x '+ y' + z '= 1.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층은 LiNixCoyAlzO2, LiNix'Coy'Mnz'O2 , 또는 이들의 조합으로 표시되는 화합물을 포함하고,
0.7 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 및 x + y + z = 1, 및 0.7 < x' < 1, 0 < y' < 1, 0 < z' < 1, 및 x' + y' + z' = 1를 만족하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material layer comprises a compound represented by LiNi x Co y Al z O 2 , LiNi x ' Co y' Mn z ' O 2 , or a combination thereof,
X <1, 0 <y <1, 0 <z <1, and x + y + z = 1 and 0.7 <x '<1, 0 < x '+ y' + z '= 1.
제1항에 있어서,
상기 양극활물질층은 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material layer further comprises a binder.
제11항에 있어서,
상기 바인더는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
12. The method of claim 11,
Wherein the binder is selected from the group consisting of vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber polymer, And the second solid-state secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질층의 두께가 100 μm 이하인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the solid electrolyte layer is 100 占 퐉 or less.
제1항에 있어서,
상기 황화물계 고체 전해질층은 Li7-aPS6-aXa (X는 F, Cl, Br, I, 또는 이의 조합, 0≤a<2), aLi2S-(1-a)P2S5 (0<a<1), aLi2S-bP2S5-cLiX (X는 F, Cl, Br, I, 또는 이들의 조합이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bP2S5-cLi2O (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bP2S5-cLi2O-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-(1-a)SiS2 (0<a<1), aLi2S-bSiS2-cLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cLiBr (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cLiCl (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-bSiS2-cB2S3-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-bSiS2-cP2S5-dLiI (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 0<d<1 및 a+b+c+d=1), aLi2S-(1-a)B2S3 (0<a<1), aLi2S-bP2S5-cZmSn (m 및 n는 서로 독립적으로 1 내지 10의 양의 정수이고, Z는 Ge, Zn, 또는 Ga이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), aLi2S-(1-a)GeS2 (0<a<1), aLi2S-bSiS2-cLi3PO4 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1), 또는 aLi2S-bSiS2-cLiPMOq (p 및 q는 서로 독립적으로 1 내지 10의 양의 정수이고, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, 및 a+b+c=1이고, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
The sulfide-based solid electrolyte layer is Li 7-a PS 6-a X a (X is F, Cl, Br, I, or combinations thereof, 0≤a <2), aLi 2 S- (1-a) P 2 S 5 (0 <a <1 ), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLiX (X is F, Cl, Br, I, or a combination thereof, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1) , aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLi 2 O (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cLi 2 O-dLiI (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 and a + b + c 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1), aLi 2 S- (1-a) SiS 2 (0 <a <1), aLi 2 S -bSiS 2 -cLiI , and a + b + c = 1) , aLi 2 S-bSiS 2 -cLiBr (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1) , aLi 2 S-bSiS 2 -cLiCl (0 < a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = 1) , aLi 2 S-bSiS 2 -cB 2 S 3 -dLiI (0 1, 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 and a + b + c + d = 1), aLi 2 S-bSiS 2 -cP 2 S 5 -dLiI (0 < a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 and a + b + c + d = 1), aLi 2 S- (1-a) B 2 S 3 (1), aLi 2 S-bP 2 S 5 -cZ m S n wherein m and n are each independently a positive integer of 1 to 10, Z is Ge, Zn, or Ga, 0 <a < ALi 2 S- (1-a) GeS 2 (0 <a <1), aLi 2 S-bSiS 2 -cLi 3 (where 0 <b <1, 0 <c < PO 4 (0 < a < 1, 0 < b & 1, 0 <c <1, and a + b + c = 1), or aLi 2 S-bSiS 2 -cLi P MO q where p and q are independently a positive integer of 1 to 10 and 0 <a Wherein M is P, Si, Ge, B, Al, Ga or In), characterized in that it comprises at least one element selected from the group consisting of <1, 0 <b <1, 0 <c <1, and a + b + c = Secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질층은 황(S), 인(P) 및 리튬(Li)을 포함하는 고체 전해질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the solid electrolyte layer comprises a solid electrolyte material comprising sulfur (S), phosphorus (P), and lithium (Li).
제1항에 있어서,
상기 전고체 이차전지는 양극 집전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the pre-solid secondary battery further comprises a cathode current collector.
제1항에 있어서,
상기 전고체 이차전지의 50 사이클 후의 용량 유지율이 75%를 초과하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the capacity retention ratio after 50 cycles of the all-solid-state secondary battery is more than 75%.
상기 전고체 이차전지는 폐쇄 회로 전압이 2.4V를 초과하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.Wherein the pre-solid-state secondary battery has a closed-circuit voltage of more than 2.4V.
양극활물질층을 포함하는 양극;
음극집전체, 상기 음극집전체 상에 음극활물질층, 상기 음극집전체 및 상기 음극활물질층 사이에 도금층을 포함하는 음극으로, 상기 음극활물질층이 카본을 포함하고, 상기 도금층이 리튬을 포함하는 음극; 및
상기 양극활물질층 및 상기 음극활물질층 사이에 고체전해질층;
을 포함하고,
상기 양극활물질층 및 상기 고체 전해질층의 계면에서의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0 μm 이하이며, 상기 고체 전해질층 상대 밀도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.

A positive electrode comprising a positive electrode active material layer;
1. A negative electrode comprising a negative electrode collector, a negative electrode active material layer on the negative electrode collector, a negative electrode including a negative electrode active material layer between the negative electrode collector and the negative electrode active material layer, the negative electrode active material layer comprising carbon, ; And
A solid electrolyte layer between the cathode active material layer and the anode active material layer;
/ RTI &gt;
Wherein the arithmetic mean roughness (Ra) at the interface between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is 1.0 占 퐉 or less and the relative density of the solid electrolyte layer is 80% or more.
제19항에 있어서,
상기 카본은 비정질인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
20. The method of claim 19,
Wherein the carbon is amorphous.
제19항에 있어서,
상기 도금층은 리튬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
20. The method of claim 19,
Wherein the plating layer is made of lithium.
제19항에 있어서,
상기 고체전해질층은 황화물 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지.
20. The method of claim 19,
Wherein the solid electrolyte layer comprises a sulfide solid electrolyte.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 전고체 이차전지를 제조 하는 방법으로서, 상기 방법은:
양극활물질층을 제공하는 단계,
음극활물질층을 제공하는 단계,
황화물계 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 제공하는 단계,
상기 양극활물질층과 상기 고체 전해질층을 예비 프레스 하는 단계, 및
상기 예비 프레스된 양극활물질층, 상기 예비 프레스된 고체전해질층, 및 상기 음극활물질층을 포함하는 전극 적층체를 프레스하여 전고체 이차전지를 제조하는 단계를 포함하고
상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질을 예비 프레스하는 단계는
상기 프레스된 양극활물질층을 고체 전해질층 상에 적층하기 전에, 상기 양극활물질층을 프레스하여 프레스된 양극활물질층을 제공하는 단계; 및
상기 프레스된 고체 전해질층을 상기 음극활물질층에 적층하기 전에, 상기 고체 전해질층을 프레스 하여 프레스된 고체전해질층을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 방법.
19. A method of manufacturing a pre-solid secondary battery according to any one of claims 1 to 18, the method comprising:
Providing a cathode active material layer,
Providing a negative electrode active material layer,
Providing a solid electrolyte layer comprising a sulfide-based solid electrolyte,
Pre-pressing the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer, and
Pressing the electrode laminate including the pre-pressed positive electrode active material layer, the pre-pressed solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer to produce a pre-pressed solid secondary battery;
The step of pre-pressurizing the positive electrode active material layer and the solid electrolyte
Before the pressed positive electrode active material layer is laminated on the solid electrolyte layer, pressing the positive electrode active material layer to provide a pressed positive electrode active material layer; And
And pressing the solid electrolyte layer to provide a pressed solid electrolyte layer before laminating the pressed solid electrolyte layer to the negative electrode active material layer.
제23항에 있어서,
상기 양극활물질층을 프레스하는 단계는, 상기 양극활물질층을 양극집전체와 함께 프레스 하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the step of pressing the positive electrode active material layer comprises pressing the positive electrode active material layer together with the positive electrode collector.
제23항에 있어서,
상기 고체 전해질층을 프레스하는 단계는,
상기 프레스된 양극 활물질층을 적층하기 전에, 상기 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The step of pressing the solid electrolyte layer comprises:
And pressing the solid electrolyte layer alone before lamination of the pressed positive electrode active material layer.
제25항에 있어서,
상기 고체 전해질층을 프레스하는 단계는,
상기 고체 전해질층을 단독으로 프레스하는 단계, 및
상기 프레스된 상기 고체 전해질층 및 상기 프레스된 양극활물질층을 포함하는 제1 중간 적층체를 프레스 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
26. The method of claim 25,
The step of pressing the solid electrolyte layer comprises:
Pressing the solid electrolyte layer alone, and
And pressing the first intermediate laminate including the pressed solid electrolyte layer and the pressed positive electrode active material layer.
제23항에 있어서,
상기 고체 전해질층을 프레스하는 단계는,
상기 프레스된 고체 전해질층 및 상기 프레스된 양극활물질층을 포함하는 제2 중간 적층체를 프레스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 전고체 이차전지의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
The step of pressing the solid electrolyte layer comprises:
And pressing the second intermediate laminate including the pressed solid electrolyte layer and the pressed positive electrode active material layer.
제23항에 있어서,
상기 음극활물질층은 음극집전체 상에 위치하고,
상기 전고체 이차전지를 충전하여 상기 음극활물질층 및 상기 음극집전체 사이에 도금층을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the anode active material layer is disposed on the anode current collector,
Further comprising filling the entire solid secondary battery to provide a plating layer between the anode active material layer and the anode current collector.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 전고체 이차전지의 제조 방법으로서,
양극활물질층을 포함하는 양극을 제공하는 단계;
상기 양극 상에 고체전해질층을 배치하는 단계;
상기 고체전해질층 상에 음극을 배치하는 단계로, 상기 음극이 음극집전체 및 상기 음극집전체 상에 음극활물질층을 포함하고, 상기 음극활물질층이 카본을 포함하는, 단계; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 전압을 제공하여 상기 음극활물질층 및 상기 음극집전체 사이에 도금층을 형성하여 상기 전고체 이차전지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
23. A method of manufacturing a pre-solid secondary battery according to any one of claims 19 to 22,
Providing a positive electrode comprising a positive electrode active material layer;
Disposing a solid electrolyte layer on the positive electrode;
Disposing a negative electrode on the solid electrolyte layer, wherein the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer includes carbon; And
And providing a voltage between the anode and the cathode to form a plating layer between the anode active material layer and the anode current collector to produce the pre-solid secondary battery.
제29항에 있어서,
상기 카본은 비정질 카본인 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조 방법.
30. The method of claim 29,
Wherein the carbon is amorphous carbon. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제29항에 잇어서,
상기 도금층은 리튬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지의 제조방법.
29. The method of claim 29,
Wherein the plating layer comprises lithium. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
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