KR20200042342A - A method for manufacturing an all solid state lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전고체 전지 및 이의 제조 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 고로딩 전극을 사용하면서도 전도성이 개선된 전고체 전지 및 이의 제조 방법에 대한 것이다. The present invention relates to an all-solid-state battery and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an all-solid-state battery having improved conductivity while using a high-loading electrode and a method for manufacturing the same.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지는 분리막에 의해 음극과 양극이 구획되는 구조여서 변형이나 외부 충격으로 분리막이 훼손되면 단락이 발생할 수 있으며 이로 인해 과열 또는 폭발 등의 위험으로 이어질 수 있다. 따라서 리튬 이온 이차 전지 분야에서 안전성을 확보할 수 있는 고분자 전해질의 개발은 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. A lithium ion battery using a liquid electrolyte has a structure in which a negative electrode and a positive electrode are partitioned by a separator, and thus a short circuit may occur when the separator is damaged due to deformation or external shock, which may lead to danger of overheating or explosion. Therefore, it can be said that the development of a polymer electrolyte capable of securing safety in the field of lithium ion secondary batteries is a very important task.
고분자 전해질을 이용한 리튬 이차 전지는 전지의 안전성이 증대되며, 전해액의 누출을 방지할 수 있어 전지의 신뢰성이 향상되며, 박형의 전지 제작이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 음극으로 리튬 금속을 사용할 수 있어 에너지 밀도를 향상시킬 수 있으며 이에 따라 소형 이차 전지와 더불어 전기 자동차용의 고용량 이차 전지 등에 응용이 기대되어 차세대 전지로 각광받고 있다. Lithium secondary batteries using a polymer electrolyte have the advantages of increasing the safety of the battery, preventing leakage of the electrolyte, improving the reliability of the battery, and making the thin battery easy. In addition, since lithium metal can be used as a negative electrode, energy density can be improved, and accordingly, it is expected to be applied as a high-capacity secondary battery for electric vehicles as well as a small secondary battery, and has been spotlighted as a next-generation battery.
그러나 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이차 전지는 액상 전해질에 비해 이온 전도도가 낮고 특히 저온에서 출력 특성이 저하된다. 또한, 액상 전해질에 비해 전극과 고체 전해질막의 균일한 접촉 계면을 형성하기 어려우며 전극 활물질과의 접촉이 나빠 저항이 증가되는 문제가 있다. 이러한 이유로 고체 전해질이 적용된 경우 액체 전해액 하에서 전극의 용량만큼 충분히 발현되지 못하여 설계 혹은 이론 용량 대비 낮은 수준이다. However, a lithium secondary battery using a polymer electrolyte has lower ionic conductivity than a liquid electrolyte, and particularly, output characteristics are deteriorated at a low temperature. In addition, it is difficult to form a uniform contact interface between the electrode and the solid electrolyte membrane as compared to the liquid electrolyte, and there is a problem in that resistance is increased due to poor contact with the electrode active material. For this reason, when the solid electrolyte is applied, it is not sufficiently expressed as the capacity of the electrode under the liquid electrolyte, which is lower than the design or theoretical capacity.
이에 전고체 전지의 우수한 전기화학 특성 발현을 위해 신규한 구성의 전고체 전지의 개발이 요구되고 있다. Accordingly, development of an all-solid-state battery having a new configuration is required to express excellent electrochemical characteristics of the all-solid-state battery.
본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 전극의 로딩량이 높은 후막형의 전극을 사용하면서도 전기 전도도의 저하 문제가 발생하지 않는 전고체 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 전극의 후막화에 의해 전지의 부피가 커지는 것을 방지하기 위해 고체 전해질막의 두께를 얇게 하면서도 형태안정성 및 높은 물리적 강도를 유지할 수 있는 고체 전해질막을 포함하는 전고체 전지를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 전술한 특징을 갖는 전고체 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. 한편, 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 기재된 수단 또는 방법 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. The present invention is to solve the above-described technical problem, and an object of the present invention is to provide an all-solid-state battery in which a problem of a decrease in electrical conductivity does not occur while using a thick-film electrode having a high loading amount of the electrode. In addition, another aspect of the present invention is to provide an all-solid-state battery including a solid electrolyte membrane capable of maintaining shape stability and high physical strength while thinning the thickness of the solid electrolyte membrane to prevent the volume of the battery from being increased by thickening the electrode. For other purposes. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an all-solid-state battery having the characteristics described above. On the other hand, other objects and advantages of the present invention will be understood by the following description. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means or methods described in the claims and combinations thereof.
본 발명의 제1 측면은 전고체 전지에 대한 것으로서, 상기 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 고체 전해질막을 포함하며, 여기에서 상기 제1 및 제2 전극은 서로 반대되는 극성을 갖는 것이고, 상기 제1 및 제2 전극은 각각 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일측 표면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 고체 전해질막은 제1 전극과 대면하는 일측 표면부에 다공질의 제1 도전성 시트가 소정 깊이로 매립되어 있되 상기 제1 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않는 결과 상기 제1 도전성 시트와 제1 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결되며, 상기 고체 전해질막은 상기 제1 및 제2 전극을 전기적으로 절연함과 동시에 이들 사이의 이온 전도 패스로 제공되며, 상기 도전성 시트와 제1 전극의 집전체가 도선을 통해 제1 전극 리드에 연결되어 있으며 상기 제1 전극 리드를 통해 제2 전극과 전기적인 연결이 수립되는 것이다.The first aspect of the present invention relates to an all-solid-state battery, wherein the battery comprises a first electrode, a second electrode, and a solid electrolyte membrane interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first and first The two electrodes have opposite polarities, and the first and second electrodes each include a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, and the solid electrolyte membrane has one side facing the first electrode. A porous first conductive sheet is buried at a predetermined depth on the surface portion, but the entire surface of the first conductive sheet is not covered with a solid electrolyte membrane. As a result, the first conductive sheet and the electrode active material layer of the first electrode are electrically connected. The solid electrolyte membrane is electrically insulated from the first and second electrodes and is provided as an ion conduction pass therebetween, and the conductive sheet and the first electrode are collected. The whole is connected to the first electrode lead through a conducting wire, and an electrical connection to the second electrode is established through the first electrode lead.
본 발명의 제2 측면은 상기 제1 측면에 있어서, 상기 고체 전해질막은 타측 표면에 추가적으로 다공질의 제2 도전성 시트가 소정 깊이로 매립되어 있되 상기 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않는 결과 도전성 시트와 제2 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결되며, 여기에서 제2 도전성 시트는 제1 도전성 시트와 소정 간격 이격되어 있으며 이격된 사이는 고체 전해질로 충진되어 있으며, 상기 제2 도전성 시트와 제2 전극의 집전체가 도선을 통해 제2 전극 리드에 연결되어 있으며 상기 제2 전극 리드를 통해 제1 전극과 전기적인 연결이 수립되는 것이다.In the second aspect of the present invention, in the first aspect, the solid electrolyte membrane is a result of the porous second conductive sheet being additionally embedded in a predetermined depth on the other surface, but the entire surface of the conductive sheet is not covered with the solid electrolyte membrane. The conductive sheet and the electrode active material layer of the second electrode are electrically connected, wherein the second conductive sheet is spaced apart from the first conductive sheet by a predetermined distance and filled with a solid electrolyte therebetween, and the second conductive sheet and The current collector of the second electrode is connected to the second electrode lead through a conducting wire, and an electrical connection to the first electrode is established through the second electrode lead.
본 발명의 제3 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 제1 전극은 양극 또는 음극이며, 제2 전극은 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 것이다.In the third aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the first electrode is an anode or a cathode, and the second electrode has a polarity opposite to that of the first electrode.
본 발명의 제4 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 시트는 도전성을 갖고 다공질이며 전극과 고체 전해질층 사이의 이온 전도 경로를 제공하는 것이다. In a fourth aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the first and second conductive sheets are conductive, porous, and provide an ion conduction path between the electrode and the solid electrolyte layer.
본 발명의 제5 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 시트는 도전성의 금속을 포함하며, 복수의 개구가 형성되어 있는 금속판, 금속 코일, 금속 메쉬, 금속 스폰지 및 금속 폼(foam) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 형태를 갖는 것이다. The fifth aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the first and second conductive sheets include a conductive metal, and a metal plate, a metal coil, a metal mesh, and a metal sponge in which a plurality of openings are formed And one or more types selected from metal foams.
본 발명의 제6 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 고체 전해질막은 이온 전도도가 1X10-7S/cm인 것이다. In the sixth aspect of the present invention, in at least one of the above-described aspects, the solid electrolyte membrane has an ion conductivity of 1X10 -7 S / cm.
본 발명의 제7 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 고체 전해질막은 고분자계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질, 황화물계 고체 전해질 중 1종 이상을 포함하는 것이다.In the seventh aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the solid electrolyte membrane includes one or more of a polymer-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, and a sulfide-based solid electrolyte.
본 발명의 제8 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 고체 전해질막은 고분자계 고체 전해질을 포함하는 것이다.In the eighth aspect of the present invention, in at least one of the above-described aspects, the solid electrolyte membrane includes a polymer-based solid electrolyte.
본 발명의 제9 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 제1 전극은 양극인 것이다. In the ninth aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the first electrode is an anode.
본 발명의 제10 측면은, 전술한 측면 중 적어도 하나에 있어서, 상기 도전성의 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al)에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이다.The tenth aspect of the present invention, in at least one of the aforementioned aspects, the conductive metal is nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese ( Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au) and one or more selected from aluminum (Al) will be.
본 발명에 따른 전고체 전지는 전극의 로딩량을 높은 후막형의 전극을 사용하면서도 전기 전도도가 높은 수준으로 유지되는 효과가 있다. 또한, 고체 전해질막에 다공성의 시트형 금속이 매립되어 있어 전극의 후막화에 의해 전지의 부피가 커지는 것을 방지하기 위해 고체 전해질막의 두께를 얇게 하면서도 형태 안정성을 개선하고 높은 물리적 강도를 유지할 수 있다. 한편, 본 발명에서 제안하는 고체 전해질막 제조 방법을 적용함으로써 시트형 금속이 dead sapce로 잔존하는 기공이 없이 고체 전해질막에 삽입되어 이온 전도도가 저하되지 않는다. The all-solid-state battery according to the present invention has an effect that the electrical conductivity is maintained at a high level while using a thick film electrode having a high electrode loading. In addition, since a porous sheet-like metal is embedded in the solid electrolyte membrane, it is possible to improve shape stability and maintain high physical strength while thinning the thickness of the solid electrolyte membrane to prevent the battery from becoming bulky due to thickening of the electrode. On the other hand, by applying the method for preparing a solid electrolyte membrane proposed in the present invention, the sheet-like metal is inserted into the solid electrolyte membrane without pores remaining as dead sapce, so that the ionic conductivity does not decrease.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 내지 도 3은 본 발명에 따른 전고체 전지를 개략적으로 도식화하여 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 6은 도전성 시트의 다양한 구현예들을 개략적으로 도식화하여 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 전고체 전지의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.The drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to better understand the technical spirit of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is limited only to those described in those drawings. Is not interpreted. Meanwhile, the shape, size, scale, or ratio of elements in the drawings included in the present specification may be exaggerated to emphasize a clearer description.
1 to 3 is a schematic diagram of an all-solid-state battery according to the present invention.
4 to 6 schematically show various embodiments of the conductive sheet.
7 to 8 are process flow charts showing a method of manufacturing an all-solid-state battery according to the present invention.
이하 본 발명의 구현예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration described in the embodiments described herein is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and at the time of this application, various equivalents that can replace them It should be understood that there may be variations.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 「포함한다」고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.
또한, 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 「약」, 「실질적으로」 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. In addition, the terms "about", "substantially", and the like used throughout the present specification are used as meanings in or close to the numerical values when manufacturing and material tolerances unique to the stated meanings are used to aid understanding of the present application. The exact or absolute value of the hazard is used to prevent unscrupulous use of the disclosed disclosure by unconscientious intruders.
본원 명세서 전체에서, 「A 및/또는 B」의 기재는 「A 또는 B 또는 이들 모두」를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B or both".
이어지는 상세한 설명에서 사용된 특정한 용어는 편의를 위한 것이지 제한적인 것은 아니다. '우', '좌', '상면' 및 '하면'의 단어들은 참조가 이루어진 도면들에서의 방향을 나타낸다. '내측으로' 및 '외측으로' 의 단어들은 각각 지정된 장치, 시스템 및 그 부재들의 기하학적 중심을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 나타낸다. '전방', '후방', '상방', '하방' 및 그 관련 단어들 및 어구들은 참조가 이루어진 도면에서의 위치들 및 방위들을 나타내며 제한적이어서는 안된다. 이러한 용어들은 위에서 열거된 단어들, 그 파생어 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다.Certain terms used in the detailed description that follows are for convenience only and are not limiting. The words 'right', 'left', 'top' and 'bottom' indicate the direction in the drawings to which reference is made. The words 'inward' and 'outward' respectively indicate the direction toward or away from the geometric center of the designated device, system and its members. 'Forward', 'Rear', 'Upward', 'Downward' and related words and phrases represent positions and orientations in the referenced drawings and should not be limiting. These terms include the words listed above, derivatives thereof, and words of similar meaning.
본 발명은 전해질로 고체 전해질 재료를 사용하는 전고체 전지와 관련된 것으로서, 특히 전극의 두께를 50㎛ 이상으로 후막화 하는 경우에도 전기 전도성이 저하되지 않아 출력 특성이나 사이클 특성이 우수한 특징이 있다. 또한, 전극의 후막화에 의해 전지의 부피가 커지는 것을 방지하기 위해 고체 전해질막의 두께를 얇게 형성하나 이의 고체 전해질막의 형태 안정성 및 물리적 강도가 우수하다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 전고체 전지는 전해질로 고체 전해질 재료를 사용하는 것으로서 반복하여 충방전이 가능한 리튬 이온 이차 전지일 수 있다. The present invention relates to an all-solid-state battery using a solid electrolyte material as an electrolyte. In particular, even when the thickness of the electrode is thickened to 50 µm or more, electrical conductivity is not deteriorated and thus has excellent output characteristics and cycle characteristics. In addition, the thickness of the solid electrolyte membrane is thinly formed to prevent the battery from becoming bulky due to the thickening of the electrode, but the solid electrolyte membrane has excellent shape stability and physical strength. In one embodiment of the present invention, the all-solid-state battery may be a lithium ion secondary battery capable of being repeatedly charged and discharged by using a solid electrolyte material as an electrolyte.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 전고체 전지(100)의 단면 구조를 개략적으로 도식화하여 나타낸 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전고체 전지를 더욱 상세하게 설명한다. 1 to 3 schematically show a cross-sectional structure of the all-solid-
본 발명의 전고체 전지는 제1 전극(110), 제2 전극(130) 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 고체 전해질막(120)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 전극은 서로 반대되는 극성을 갖는 것으로서 상기 제1 전극은 양극 또는 음극일 수 있으며, 제2 전극은 제1 전극의 극성에 따라 이와 반대되는 극성을 갖는 것이다. The all-solid-state battery of the present invention includes a
상기 제1 및 제2 전극은 각각 집전체(111, 131) 및 상기 집전체의 적어도 일측 표면에 형성된 전극 활물질층(112, 132)을 포함한다. 상기 전극 활물질층은 전극 활물질 및 고체 전해질을 포함하며, 필요에 따라 도전재 및 바인더 수지를 하나 이상을 더 포함할 수 있다. The first and second electrodes include
본 발명에 있어서 상기 고체 전해질막은 제1 및 제2 전극 사이에 개재되는 것으로서, 상기 제1 및 제2 전극을 전기적으로 절연함과 동시에 이들 사이의 이온 전도 패스로 제공되는 것이다. 후술하는 바와 같이 상기 고체 전해질막은 10-6s/cm이상의 이온 전도도를 갖는 것이 바람직하다. In the present invention, the solid electrolyte membrane is interposed between the first and second electrodes, and electrically insulating the first and second electrodes and providing an ion conduction path therebetween. As described later, the solid electrolyte membrane preferably has an ion conductivity of 10 -6 s / cm or more.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 고체 전해질막은 제1 전극과 대면하는 일측 표면부에 다공질의 제1 도전성 시트(122)가 소정 깊이로 매립되어 있다. 이때 상기 도전성 시트가 전극 활물질층과 대면 접촉하여 전극 집전체의 역할을 수행할 수 있도록 상기 제1 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않고 고체 전해질막의 외부로 노출되어 있다. 그 결과 고체 전해지막과 전극을 적층하여 전지를 조립했을 때 상기 제1 도전성 시트와 제1 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 도전성 시트는 단층으로 구성된거나 적어도 2매가 적층된 적층 구조로 구성될 수 있다. On the other hand, in the present invention, in the solid electrolyte membrane, a porous first
또한, 상기 도전성 시트와 제1 전극의 집전체는 도선을 통해 제1 전극 리드에 연결되어 각각 활물질층으로부터 집전한 전류를 상기 리드를 통해 이송시킨다. 그리고, 상기 리드는 제2 전극과 회로적으로 연결되어 통전되도록 구성된다. 이와 같이 전극 활물질층의 양면에서 전류가 집전되므로 전자의 이동 경로가 다각화 및 단축되어 전자의 이동이 용이하여 전도성이 개선될 수 있다.In addition, the current collector of the conductive sheet and the first electrode is connected to the first electrode lead through a conducting wire to transfer current collected from the active material layer through the lead. Then, the lead is configured to be electrically connected to the second electrode. In this way, current is collected on both sides of the electrode active material layer, so that the path of electrons is diversified and shortened, the movement of electrons is easy, and conductivity can be improved.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 전극 활물질층은 두께가 50㎛ 이상일 수 있으며, 전극의 면적당 용량을 3mAh/cm2이상으로 할 수 있다. 또한, 상기 전극 활물질층은 기공도가 15% 이하일 수 있다. 이와 같이 후막형 및 고용량 전극에 대해 본 발명의 도전성 시트가 구비됨으로써 전극의 도전성이 개선됨으로써 후막 형 전지의 출력특성 향상, 저항 특성 개선 등의 효과를 도모할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the electrode active material layer may have a thickness of 50 μm or more, and the capacity per area of the electrode may be 3 mAh / cm 2 or more. In addition, the electrode active material layer may have a porosity of 15% or less. As described above, by providing the conductive sheet of the present invention with respect to the thick-film type and high-capacity electrode, the conductivity of the electrode can be improved, thereby improving the output characteristics and improving the resistance characteristics of the thick-film battery.
한편, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 고체 전해질막은 두께가 8㎛ 이상 300㎛이하일 수 있으며, 바람직하게는 10㎛ 내지 100㎛인 것이다. 상기 도전성 시트의 두께는 고체 전해질막의 두께 및 양극과 음극의 단락이 일어나지 않는 범위 내에서 적절하게 설정될 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the solid electrolyte membrane may have a thickness of 8 μm or more and 300 μm or less, and preferably 10 μm to 100 μm. The thickness of the conductive sheet may be appropriately set within a range in which the thickness of the solid electrolyte membrane and the short circuit between the positive electrode and the negative electrode do not occur.
도 1은 도전성 시트가 양극쪽에 매설되어 있는 전지 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도전성 시트가 음극쪽에 매설되어 있는 전지 구조를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a battery structure in which a conductive sheet is buried on the positive side, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a battery structure in which a conductive sheet is buried on the negative side.
한편, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 고체 전해질막은 타측 표면에도 추가적으로 다공질의 제2 도전성 시트가 소정 깊이로 매립되도록 구성할 수 있다. 이때 일측면에 매립된 양상과 동일하게 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않도록 하여 결과적으로 제2 도전성 시트와 제2 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 도 3은 고체 전해질막의 양측면 모두에 도전성 시트가 매립되어 있는 전고체 전지의 구조를 나타낸 단면도이다.On the other hand, in one embodiment of the present invention, the solid electrolyte membrane may be configured such that the porous second conductive sheet is additionally embedded to a predetermined depth on the other surface. At this time, it is preferable that the entire surface of the conductive sheet is not covered with a solid electrolyte membrane in the same manner as the surface embedded in one side so that the electrode active material layer of the second conductive sheet and the second electrode are electrically connected as a result. 3 is a cross-sectional view showing the structure of an all-solid-state battery in which conductive sheets are embedded on both sides of a solid electrolyte membrane.
이와 같이 고체 전해질막의 양측면에 도전성 시트를 매립하는 경우에는 제2 도전성 시트와 제1 도전성 시트는 전기적으로 연결되거나 전기적인 간섭이 발생되지 않을 정도로 충분한 간격으로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 제1 도전성 시트와 제2 도전성 시트의 사이는 고체 전해질로 충진되어 있는 것이다. When the conductive sheets are embedded in both sides of the solid electrolyte membrane, it is preferable that the second conductive sheet and the first conductive sheet are spaced apart at sufficient intervals such that electrical connection or electrical interference does not occur. Then, the first conductive sheet and the second conductive sheet are filled with a solid electrolyte.
이 경우에도 상기 제2 도전성 시트와 제2 전극의 집전체는 도선을 통해 제2 전극 리드에 연결되어 있으며 상기 제2 전극 리드를 통해 제1 전극과 전기적인 연결이 수립된다. Even in this case, the current collector of the second conductive sheet and the second electrode is connected to the second electrode lead through a conducting wire, and an electrical connection to the first electrode is established through the second electrode lead.
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 시트는 전기 전도성을 갖는 것으로서 전극 활물질층으로부터 전류를 집전할 수 있는 성질의 재료이면 특별히 제한되는 것은 아니며 전기화학소자용 집전체로 사용되는 금속 재료이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들어서 상기 도전성 시트는 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 등의 금속 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 대면하는 전극의 극성에 따라 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다. In the present invention, the first and second conductive sheets have electrical conductivity and are not particularly limited as long as they are materials that can collect current from the electrode active material layer, and are metal materials used as current collectors for electrochemical devices. Either can be used. For example, the conductive sheet is nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc ( Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au), or aluminum (Al). However, an appropriate one may be selected and used according to the polarity of the facing electrode.
또한, 상기 제1 및 제2 도전성 시트는 다공질로 전극과 고체 전해질층 사이의 이온 전도 경로를 제공할 수 있다. 만일 도전성 시트가 기공이 형성되어 있지 않은 경우에는 고체 전해질막과 전극 활물질층 사이에 이온 전도 배리어로 작용하므로 충방전이 수행되지 않는다. 이를 위해 상기 도전성 시트는 소정 두께를 갖는 금속 재질로 이의 전면에 걸쳐서 이온 전도 패스로 사용될 수 있는 복수의 기공이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 출력 특성, 사이클 특성 등 전지 특성의 측면에서 상기 복수의 기공은 크기 및 분포가 균일할수록 유리하다. 이러한 특성을 갖는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 도전성 시트는 다공질 특성을 갖는 것으로서, 복수의 개구가 형성되어 있는 금속판, 금속 코일, 금속 메쉬, 금속 스폰지, 발포 금속, 금속 파이버, 에칭된 금속(etchned metal) 및 금속 폼(foam) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 형태를 가질 수 있다.In addition, the first and second conductive sheets may be porous to provide an ion conduction path between the electrode and the solid electrolyte layer. If the conductive sheet has no pores, charging and discharging is not performed because it acts as an ion conducting barrier between the solid electrolyte membrane and the electrode active material layer. To this end, the conductive sheet is preferably formed of a plurality of pores that can be used as an ion conduction pass over the entire surface of the metal material having a predetermined thickness. In terms of battery characteristics, such as output characteristics and cycle characteristics, the plurality of pores is more advantageous in size and distribution. If it has such characteristics, it is not particularly limited, but the conductive sheet has porous characteristics, and a metal plate, metal coil, metal mesh, metal sponge, foam metal, metal fiber, etched metal (etched) having a plurality of openings are formed. metal) and a metal foam (foam).
도 4 내지 도 6은 다양한 도전성 시트를 포함하는 고체 전해질막을 예시적으로 도식화하여 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면 상기 도전성 시트는 금속 메쉬의 형태일 수 있으며, 상기 메쉬는 단층으로 매설되거나 복수 매(枚)가 적층되어 형성된 층상 구조를 가질 수 있다. 한편 도 5는 평판형의 금속 판에 복수의 개구(hole)이 형성된 구조의 도전성 시트를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 6은 금속 코일을 이용한 도전성 시트를 개략적으로 나타낸 것이다. 이러한 도전성 시트들은 음극과 양극간 이온 전도 경로가 차단되지 않도록 도면에 도시된 바와 같이 다양한 구조의 기공들을 가질 수 있다. 4 to 6 are schematically illustrated by showing a solid electrolyte membrane including various conductive sheets. Referring to FIG. 4, the conductive sheet may be in the form of a metal mesh, and the mesh may have a layered structure formed by being buried in a single layer or laminating a plurality of sheets. Meanwhile, FIG. 5 exemplarily shows a conductive sheet having a structure in which a plurality of holes are formed in a flat metal plate. 6 schematically shows a conductive sheet using a metal coil. These conductive sheets may have pores of various structures as shown in the figure so that the ion conduction path between the cathode and the anode is not blocked.
본 발명에 있어서, 상기 전극은 복수의 전극 활물질 입자 및 고체 전해질을 포함한다. 또한, 상기 전극은 필요에 따라 도전재 및 바인더 수지 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전극은 전극의 물리화학적 특성의 보완이나 개선의 목적으로 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the electrode includes a plurality of electrode active material particles and a solid electrolyte. In addition, the electrode may further include one or more of a conductive material and a binder resin, if necessary. In addition, the electrode may further include various additives for the purpose of supplementing or improving the physicochemical properties of the electrode.
본 발명에 있어서, 상기 전극이 음극인 경우에는 전극 활물질은 리튬이온 이차 전지의 음극 활물질로 사용 가능한 물질이면 어느 것이나 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 음극 활물질은 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1),LixWO2(0≤x≤1),SnxMe1-xMe’yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’:Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 음극 활물질은 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.In the present invention, when the electrode is a negative electrode, any material that can be used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery can be used as the electrode active material. For example, the negative electrode active material may include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as: Al, B, P, Si, group 1, group 2, group 3 elements of the periodic table, halogen; 0 <x≤1;1≤y≤3;1≤z≤8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 And Bi 2 O 5 Metal oxides such as; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials; Titanium oxide; One or two or more selected from lithium titanium oxide may be used. In one specific embodiment, the negative active material may include a carbon-based material and / or Si.
상기 전극이 양극인 경우, 상기 전극 활물질은 리튬이온 이차 전지의 양극 활물질로 사용 가능한 것이면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2),리튬 니켈 산화물(LiNiO2)등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 -xO4(여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3,LiMn2O3,LiMnO2등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2);LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 -xMxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2 - xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4;디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3등을 포함할 수 있다. 그러나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.When the electrode is a positive electrode, the electrode active material may be used without limitation as long as it can be used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery. For example, the positive electrode active material may include a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as the formula Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 Vanadium oxide, such as; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2 -x M x O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2 - x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; disulfide compound; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like. However, it is not limited to these.
본 발명에 있어서 상기 집전체는 금속판 등 전기 전도성을 나타내는 것으로서 이차 전지 분야에서 공지된 집전체 전극의 극성에 따라 적절한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어서 상기 집전체는 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 등의 금속 중 하나 이상을 포함할 수 있다. In the present invention, the current collector exhibits electrical conductivity such as a metal plate, and an appropriate one may be used according to the polarity of the current collector electrode known in the secondary battery field. For example, the current collector is nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc ( Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au), or aluminum (Al).
본 발명에 있어서 상기 도전재는 통상적으로 전극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. In the present invention, the conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; It may include one or a mixture of two or more selected from conductive materials such as polyphenylene derivatives.
본 발명에 있어서, 상기 바인더 수지는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 바인더 수지는 통상적으로 전극층 100 중량% 대비 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 10중량%의 범위로 포함될 수 있다.In the present invention, the binder resin is not particularly limited as long as it is a component that assists in the binding of the active material and the conductive material and the like to the current collector, for example, polyvinylidene fluoride polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC) ), Starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, Fluorine rubber, various copolymers, and the like. The binder resin may be usually included in the range of 1 to 30% by weight, or 1 to 10% by weight relative to 100% by weight of the electrode layer.
한편 본 발명에 있어서, 상기 전극 활물질층은 필요에 따라서 산화안정 첨가제, 환원 안정 첨가제, 난연제, 열안정제, 무적제(antifogging agent) 등과 같은 첨가제를 1종 이상 포함할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the electrode active material layer may include one or more additives such as an oxidation stabilizer additive, a reduction stabilizer additive, a flame retardant, a heat stabilizer, and an antifogging agent, if necessary.
본 발명에 있어서, 상기 고체 전해질은 고분자계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질 및 황화물계 고체 전해질 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. In the present invention, the solid electrolyte may further include at least one of a polymer-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte and a sulfide-based solid electrolyte.
본 발명에 있어서 상기 고체 전해질은 양극, 음극 및 고체 전해질막에 대해 서로 다른 것이거나 둘 이상의 전지 소자에 대해 동일한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 양극의 경우 고체 전해질로는 산화 안정성이 우수한 고분자 전해질을 사용할 수 있다. 또한, 음극의 경우에는 고체 전해질로 환원 안정성이 우수한 고분자 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 전극에서 주로 리튬 이온의 전달 역할을 하기 때문에 이온 전도도가 높은 소재, 예를 들어 또는 10-4s/m이상인 것이면 어느 것이나 사용 가능하며, 특정한 성분으로 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the solid electrolyte may be different for the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte membrane, or the same for two or more battery elements. For example, in the case of the positive electrode, a polymer electrolyte having excellent oxidation stability can be used as a solid electrolyte. In addition, in the case of the negative electrode, it is preferable to use a polymer electrolyte having excellent reduction stability as a solid electrolyte. However, the present invention is not limited thereto, and since the electrode mainly plays a role of delivering lithium ions, any material having a high ion conductivity, for example, or more than 10 -4 s / m, can be used, and is not limited to a specific component.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 전해질은 각각 독립적으로 용매화된 리튬염에 고분자 수지가 첨가되어 형성된 고체 고분자 전해질이거나, 유기 용매와 리튬염을 함유한 유기 전해액을 고분자 수지에 함유시킨 고분자 겔 전해질일 수 있다. In the present invention, each of the polymer electrolytes may be a solid polymer electrolyte formed by adding a polymer resin to each independently solvated lithium salt, or a polymer gel electrolyte containing an organic solvent and an organic electrolyte solution containing a lithium salt in a polymer resin. have.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 고체 고분자 전해질은 전해질은 이온 전도성 재질로 통상적으로 전고체 전지의 고체 전해질 재료로 사용되는 고분자 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 고체 고분자 전해질은 예를 들어, 폴리에테르계 고분자, 폴리카보네이트계 고분자, 아크릴레이트계 고분자, 폴리실록산계 고분자, 포스파젠계 고분자, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌옥사이드와 같은 알킬렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 고체 고분자 전해질은 고분자 수지로서 PEO(poly ethylene oxide) 주쇄에 PMMA, 폴리카보네이트, 폴리실록산(pdms) 및/또는 포스파젠과 같은 무정형 고분자를 공단량체로 공중합시킨 가지형 공중합체, 빗형 고분자 수지 (comb-like polymer) 및 가교 고분자 수지 등이 포함될 수 있다. In one specific embodiment of the present invention, the solid polymer electrolyte is not particularly limited as long as the electrolyte is an ion conductive material and a polymer material that is usually used as a solid electrolyte material for an all-solid-state battery. The solid polymer electrolyte is, for example, polyether-based polymers, polycarbonate-based polymers, acrylate-based polymers, polysiloxane-based polymers, phosphazene-based polymers, polyethylene derivatives, alkylene oxide derivatives such as polyethylene oxide, phosphate ester polymers, poly Agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polymers containing ionic dissociation groups, and the like. In one specific embodiment of the present invention, the solid polymer electrolyte is a polymer resin, copolymerized with an amorphous polymer such as PMMA, polycarbonate, polysiloxane (pdms) and / or phosphazene in a polyethylene oxide (PEO) backbone. Branched copolymers, comb-like polymers, and cross-linked polymer resins.
또한 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 고분자 겔 전해질은 리튬염을 포함하는 유기 전해액과 고분자 수지를 포함하는 것으로서, 상기 유기 전해액은 고분자 수지의 중량 대비 60중량부~400 중량부를 포함하는 것이다. 겔 전해질에 적용되는 고분자는 특정한 성분으로 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, PVC계, PMMA계, 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리불화비닐리덴-육불화프로필렌(poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene: PVdF-HFP 등이 포함될 수 있다.In addition, in a specific embodiment of the present invention, the polymer gel electrolyte comprises an organic electrolyte solution containing a lithium salt and a polymer resin, and the organic electrolyte solution contains 60 parts by weight to 400 parts by weight based on the weight of the polymer resin. The polymer applied to the gel electrolyte is not limited to a specific component, for example, PVC-based, PMMA-based, polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoride And propylene (poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene: PVdF-HFP).
본 발명의 전해질에 있어서, 전술한 리튬염은 이온화 가능한 리튬염으로서 Li+X-로 표현할 수 있다. 이러한 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으나, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN-, (CF3CF2SO2)2N- 등을 예시할 수 있다.In the electrolyte of the present invention, the aforementioned lithium salt can be expressed as Li + X - as an ionizable lithium salt. In this lithium salt anion is not particularly limited, F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3 ) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2 ) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C - , (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - or the like -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N Can be illustrated.
상기 황화물계 고체 전해질은 황(S)을 함유하고 주기율표 제1족 또는 제2족에 속하는 금속의 이온 전도성을 갖는 것으로서, Li-P-S계 유리나 Li-P-S계 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 이러한 황화물계 고체 전해질의 비제한적인 예로는 Li2S-P2S5, Li2S-LiI-P2S5, Li2S-LiI-Li2O-P2S5, Li2S-LiBr-P2S5, Li2S-Li2O-P2S5, Li2S-Li3PO4-P2S5, Li2S-P2S5-P2O5, Li2S-P2S5-SiS2, Li2S-P2S5-SnS, Li2S-P2S5-Al2S3, Li2S-GeS2, Li2S-GeS2-ZnS 등을 들 수 있으며, 이 중 하나 이상을 포함할 수 있다. The sulfide-based solid electrolyte contains sulfur (S) and has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and may include Li-PS-based glass or Li-PS-based glass ceramic. Non-limiting examples of such a sulfide-based solid electrolyte is Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-LiI-P 2 S 5 , Li 2 S-LiI-Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S-LiBr-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -P 2 O 5 , Li 2 SP 2 S 5 -SiS 2 , Li 2 SP 2 S 5 -SnS, Li 2 SP 2 S 5 -Al 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-GeS 2 -ZnS, and the like. have.
또한, 상기 산화물계 고체 전해질은 산소(O)를 포함하고 주기율표 제1족 또는 제2족에 속하는 금속의 이온 전도성을 갖는 것이다. 이의 비제한적인 예로는 LLTO계 화합물, Li6La2CaTa2O12, Li6La2ANb2O12(A는 Ca 또는 Sr), Li2Nd3TeSbO12, Li3BO2.5N0.5, Li9SiAlO8, LAGP계 화합물, LATP계 화합물, Li1 + xTi2 - xAlxSiy(PO4)3 -y(여기에서, 0≤x≤1, 0≤y≤1), LiAlxZr2 -x(PO4)3(여기에서, 0≤x≤1, 0≤y≤1), LiTixZr2 -x(PO4)3(여기에서, 0≤x≤1, 0≤y≤1), LISICON계 화합물, LIPON계 화합물, 페롭스카이트계 화합물, 나시콘계 화합물, 및 LLZO계 화합물 중 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.Further, the oxide-based solid electrolyte contains oxygen (O) and has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table. Non-limiting examples thereof include LLTO-based compounds, Li 6 La 2 CaTa 2 O 12 , Li 6 La 2 ANb 2 O 1 2 (A is Ca or Sr), Li 2 Nd 3 TeSbO 12 , Li 3 BO 2.5 N 0.5 , Li 9 SiAlO 8 , LAGP-based compound, LATP-based compound, Li 1 + x Ti 2 - x Al x Si y (PO 4 ) 3 -y (here, 0≤x≤1, 0≤y≤1), LiAl x Zr 2 -x (PO 4 ) 3 (here, 0≤x≤1, 0≤y≤1), LiTi x Zr 2 -x (PO 4 ) 3 (here, 0≤x≤1, 0≤y ≤1), LISICON-based compounds, LIPON-based compounds, perovskite-based compounds, nasicon-based compounds, and may include one or more selected from LLZO-based compounds.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 전술한 구조를 갖는 고체 전해질막은 아래와 같은 방법으로 제조될 수 있다. On the other hand, in the present invention, the solid electrolyte membrane having the above-described structure can be prepared by the following method.
예를 들어서, 상기 고체 전해질막은 고체 전해질 재료를 적절한 용매에 투입하여 고체 전해질막 형성용 슬러리를 제조한 후 다공성 시트를 상기 슬러리로 함침시키는 방법으로 제도될 수 있다. 도 7은 함침의 방법에 의해 고체 전해질막을 형성하는 방법을 공정 순서대로 도시한 것이다. 이를 참조하면, 도전성 시트의 표면에 고체 전해질막 형성용 슬러리를 도포하고 이를 건조하여 용매를 제거하는 방법으로 고체 전해질막을 제조할 수 있다. 상기 슬러리는 유동성을 가지는 상태이므로 도전성 시트의 기공 내로 슬러리 등 고체 전해질 성분이 유입되어 도전성 시트가 상기 슬러리로 충진될 수 있다. 또한, 닥터 블레이드 등을 사용하여 고체 전해질막의 두께를 적절하게 제어할 수 있다. For example, the solid electrolyte membrane may be drafted by introducing a solid electrolyte material into an appropriate solvent to prepare a slurry for forming a solid electrolyte membrane and then impregnating the porous sheet with the slurry. 7 shows a method of forming a solid electrolyte membrane by a method of impregnation in a process order. Referring to this, a solid electrolyte membrane may be prepared by applying a slurry for forming a solid electrolyte membrane to a surface of the conductive sheet and drying the same to remove a solvent. Since the slurry has a fluidity, a solid electrolyte component such as a slurry may be introduced into the pores of the conductive sheet and the conductive sheet may be filled with the slurry. In addition, the thickness of the solid electrolyte membrane can be appropriately controlled using a doctor blade or the like.
다르게는 상기 슬러리를 이형판에 도포하여 필름 형상으로 제작한 후 완전히 건조되기 전에 슬러리의 표면에 도전성 시트를 압입하는 방법으로 제조될 수 있다. 한편, 고체 전해질막의 재료로 고분자계 고체 전해질 재료가 사용되는 경우에는 필름 형태의 고체 전해질막을 제조한 후 이의 표면에 도전성 시트를 배치하고 압입함으로써 제작될 수 있다. Alternatively, the slurry may be applied to a release plate to produce a film, and then may be prepared by pressing a conductive sheet on the surface of the slurry before drying. On the other hand, when a polymer-based solid electrolyte material is used as a material for the solid electrolyte membrane, it can be produced by preparing a solid electrolyte membrane in the form of a film and placing a conductive sheet on its surface and pressing it.
도 8를 참조하여 본 발명의 고체 전해질막의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명하면, 우선, 고체 전해질을 용매와 혼합하여 전해질막용 슬러리를 제조한다. 상기 용매는 사용되는 고체 전해질에 따라 적절한 것이 선택될 수 있는데, 황화물계 고체 전해질이 사용되는 경우에는 헥산, 벤젠 등 극성이 낮아 고체 전해질과 반응성이 없는 비극성 용매를 사용할 수 있다. 고체 전해질 재료로 고분자계 고체 전해질이 사용되는 경우에는 물과 DMF(dimethylformamide), NMP(N-methly-2-pyrrolidone), 아세톤, DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetrahydrofuran), 아세토니트릴(acetonitrile, AN), 에탄올(Ethanol), 헥센(hexane) 등의 유기 용매 중 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다. Referring to Figure 8 to describe the method of manufacturing the solid electrolyte membrane of the present invention in more detail, first, a solid electrolyte is mixed with a solvent to prepare a slurry for the electrolyte membrane. The solvent may be appropriately selected depending on the solid electrolyte used. When a sulfide-based solid electrolyte is used, a non-polar solvent that is not reactive with the solid electrolyte may be used because of low polarity such as hexane and benzene. When a polymer-based solid electrolyte is used as the solid electrolyte material, water and DMF (dimethylformamide), NMP (N-methly-2-pyrrolidone), acetone, DMSO (dimethyl sulfoxide), THF (tetrahydrofuran), acetonitrile (acetonitrile, AN) ), And one or more organic solvents such as ethanol and hexane.
예를 들어, PEO 등 고분자계 고체 전해질을 아세토니트릴(Acetonitrile)에 약 10wt%의 농도로 투입하여 고분자 용액을 준비할 수 있다. 이때, 상기 고분자 용액의 온도를 높여 40℃내지 60℃로 하여 용매와 고분자 재료의 균일한 혼합을 촉진할 수 있다.For example, a polymer solution such as PEO may be introduced into acetonitrile at a concentration of about 10 wt% to prepare a polymer solution. At this time, the temperature of the polymer solution is increased to 40 ° C to 60 ° C to promote uniform mixing of the solvent and the polymer material.
다음으로 상기 슬러리를 테레프탈레이트 필름 등과 같은 이형판에 도포하고 소정의 두께를 갖는 필름의 모양으로 성형한다. 상기 도포 및 성형은 닥터 블레이드와 같은 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 이후 건조하여 용매를 제거하고 전해질 필름을 수득한다. Next, the slurry is applied to a release plate such as a terephthalate film and molded into a film having a predetermined thickness. For the application and molding, a known coating method such as a doctor blade can be used. After drying, the solvent was removed and an electrolyte film was obtained.
이와 같이 얻어진 전해질 필름의 표면에 금속 시트를 배치하고 가압하여 금속 시트를 전해질 필름의 내부로 압입시킨다. 이때, 금속 시트나 전해질 필름의 표면을 보호하기 위해 이들의 표면에 테레프탈레이트 필름과 같은 이형 필름을 배치할 수 있다. 상기 가압은 롤 프레스나 지그를 사용하여 수행될 수 있다. 이때, 롤러나 지그의 간격, 인가되는 압력, 온도와 같은 공정 조건을 제어함으로서 기공도나 낮고 적절한 두께를 갖도록 할 수 있다. The metal sheet is placed on the surface of the electrolyte film thus obtained and pressed to press the metal sheet into the electrolyte film. At this time, in order to protect the surface of the metal sheet or the electrolyte film, a release film such as a terephthalate film may be disposed on these surfaces. The pressing may be performed using a roll press or jig. At this time, by controlling the process conditions such as the interval of the roller or jig, the pressure applied, and the temperature, it is possible to have a low porosity and an appropriate thickness.
한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가압 전 상기 전해질 필름을 소정 온도로 가온하는 단계를 더 수행할 수 있다.Meanwhile, in a specific embodiment of the present invention, the step of heating the electrolyte film to a predetermined temperature before the pressurization may be further performed.
이와 같이 필름상으로 제막하고 고형의 고체 전해질을 금속 시트 내로 압입하여 시트를 충진하는 방법은 고분자 용액으로 도전성 시트를 함침시키는 것에 비해서 낮은 기공도를 갖는 고체 전해질막을 수득하는데 유리하다. 고분자 용액으로 도전성 시트를 함침시켜 기공을 충진하는 경우에는 가압 공정이 불필요하지만 건조 공정에서 용매 성분이 휘발되어 도전성 시트에서 빠져나가면서 최종 수득된 전해질막에 다량의 기공을 발생시킬 수 있다. 만일 고분자 용액의 농도가 높은 경우에는 전해질막의 두께나 기공도를 제어하는데 유리하지만 시트 내부까지 고체 전해질로 완전히 함침되지 않거나 이온 전도도가 낮아질 수 있다.The method of forming a film in a film form and injecting a solid solid electrolyte into a metal sheet to fill the sheet is advantageous for obtaining a solid electrolyte membrane having a low porosity compared to impregnating a conductive sheet with a polymer solution. When filling the pores by impregnating the conductive sheet with a polymer solution, a pressurization process is unnecessary, but a large amount of pores may be generated in the electrolyte membrane finally obtained as the solvent component volatilizes and escapes from the conductive sheet in the drying process. If the concentration of the polymer solution is high, it is advantageous to control the thickness or porosity of the electrolyte membrane, but it may not be completely impregnated with the solid electrolyte to the inside of the sheet or the ionic conductivity may be lowered.
이와 같이 가압에 의한 매립을 고려했을 때, 상기 고체 전해질은 고분자계 고체 전해질을 포함하는 것이 바람직하다. 고분자계 고체 전해질은 무기계 전해질 재료에 비해서 연성이 높으므로 필름의 형태를 유지하며 전해질막의 내부로 잘 압입될 수 있다. 연성의 측면에서 상기 고분자계 전해질은 유리 전이온도가 -100℃ 내지 150℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 가압 전이나 가압시 전해질 필름을 유리전이 온도 이상으로 승온시켜 연성을 높이는 것이 바람직하다. 상기 승온은 예를 들어 오븐이나 챔버에서 소정 시간 유지하거나 상기 롤 프레스나 지그와 같은 가압 부재를 가열하여 전해질 필름을 가열하는 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 시트가 매립됨으로써 강도가 개선되고 형태가 잘 유지되므로 고분자계 고체 전해질을 free-standing의 타입으로 성형하는 것이 용이하여 전지 제조시 공정성이 개선될 수 있다. When considering the filling by pressure as described above, it is preferable that the solid electrolyte includes a polymer-based solid electrolyte. Since the polymer-based solid electrolyte has a higher ductility than the inorganic-based electrolyte material, it maintains the film shape and can be well pressed into the electrolyte membrane. In terms of ductility, the polymer electrolyte preferably has a glass transition temperature in the range of -100 ° C to 150 ° C. In addition, it is preferable to increase the ductility by heating the electrolyte film to a temperature higher than or equal to the glass transition temperature before or during pressurization. The heating may be performed, for example, by maintaining a predetermined time in an oven or a chamber or by heating a pressing member such as the roll press or jig to heat the electrolyte film. In addition, since the sheet is buried, the strength is improved and the shape is well maintained, so it is easy to mold the polymer-based solid electrolyte into a free-standing type, thereby improving processability in battery manufacturing.
또한, 전술한 바와 같이 고체 전해질막이 수득되면 이를 양극과 음극 사이에 개재시켜 전극 조립체를 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 전극 조립체에서 고체 전해질막의 도전성 시트는 양극과 대면하도록 배치될 수 있으며, 도전성 시트와 양극의 집전체가 도선으로 연결될 수 있다. 또 다른 실시양태에 있어서, 상기 도전성 시트는 음극과 대면하도록 배치될 수 있으며 도전성 시트와 음극의 집전체가 도선으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 도전성 시트는 고체 전해질막의 양면에 각 1매씩 총 2매가 매립되어 있을 수 있으며, 이때 음극과 대면하는 도전성 시트는 음극 집전체와, 그리고 양극과 대면하는 도전성 시트는 양극 집전체와 도선으로 연결될 수 있다. In addition, when a solid electrolyte membrane is obtained as described above, an electrode assembly may be manufactured by interposing it between the anode and the cathode. In one embodiment of the present invention, in the electrode assembly, the conductive sheet of the solid electrolyte membrane may be disposed to face the positive electrode, and the current collector of the conductive sheet and the positive electrode may be connected by a conducting wire. In another embodiment, the conductive sheet may be disposed to face the negative electrode and the current collector of the conductive sheet and the negative electrode may be connected by a conducting wire. In one embodiment of the present invention, the conductive sheet may be embedded in a total of two sheets of each one on both sides of the solid electrolyte membrane, wherein the conductive sheet facing the negative electrode is a negative electrode current collector, and a conductive sheet facing the positive electrode. May be connected to the positive electrode current collector and a conductor.
본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 도전성 시트와 전극 집전체는 도선의 연결을 위해 리드가 마련될 수 있다. 이때 도전성 시트와 집전체에 구비되는 각 리드는 전극 조립체의 평면도를 기준으로 동일한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 리드를 동일한 위치에 배치함으로써 추가 도선이 필요하지 않고 전지 제작시 설계적으로 불필요한 공간이 생기지 않아 에너지 밀도의 감소를 초래하지 않는다. In one embodiment of the present invention, the conductive sheet and the electrode current collector may be provided with leads for connection of the conducting wires. At this time, it is preferable that each lead provided in the conductive sheet and the current collector is disposed at the same position based on the plan view of the electrode assembly. By arranging the leads in the same position as described above, no additional conductors are required and no unnecessary space is created in the design of the battery, thereby reducing energy density.
또한, 본 발명은 전술한 구조를 갖는 이차 전지를 제공한다. 또한, 본 발명은, 상기 이차 전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다. 이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the present invention provides a secondary battery having the above-described structure. In addition, the present invention provides a battery module including the secondary battery as a unit battery, a battery pack including the battery module, and a device including the battery pack as a power source. At this time, as a specific example of the device, a power tool (power tool) to move under the power of the omnipotent motor; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf carts; A power storage system, and the like, but is not limited thereto.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is usually in the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those having knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.
[부호의 설명][Description of codes]
100, 200 전극 조립체100, 200 electrode assembly
110 양극, 111 집전체, 112 양극 활물질층110 positive electrode, 111 current collector, 112 positive electrode active material layer
130 음극, 131 집전체, 132 음극 활물질층130 negative electrode, 131 current collector, 132 negative electrode active material layer
120 고체 전해질막, 121 도전성 시트, 122 고체 전해질120 solid electrolyte membrane, 121 conductive sheet, 122 solid electrolyte
150 가압 부재, 40 닥터 블레이드150 pressing members, 40 doctor blades
122a 용매 건조 전 고체 전해질, 122b 용매 건조 후 고체 전해질122a solid electrolyte before drying solvent, 122b solid electrolyte after drying solvent
Claims (10)
여기에서 상기 제1 및 제2 전극은 서로 반대되는 극성을 갖는 것이고,
상기 제1 및 제2 전극은 각각 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일측 표면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고,
상기 고체 전해질막은 제1 전극과 대면하는 일측 표면부에 다공질의 제1 도전성 시트가 소정 깊이로 매립되어 있되 상기 제1 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않는 결과 상기 제1 도전성 시트와 제1 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결되며,
상기 고체 전해질막은 상기 제1 및 제2 전극을 전기적으로 절연함과 동시에 이들 사이의 이온 전도 패스로 제공되며,
상기 도전성 시트와 제1 전극의 집전체가 도선을 통해 제1 전극 리드에 연결되어 있으며 상기 제1 전극 리드를 통해 제2 전극과 전기적인 연결이 수립되는 것인, 전고체 전지.
It includes a first electrode, a second electrode and a solid electrolyte membrane interposed between the first electrode and the second electrode,
Here, the first and second electrodes have opposite polarities,
Each of the first and second electrodes includes a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector,
As a result of the solid electrolyte membrane, a porous first conductive sheet is buried at a predetermined depth on one surface facing the first electrode, but the entire surface of the first conductive sheet is not covered with the solid electrolyte membrane. The electrode active material layer of the first electrode is electrically connected,
The solid electrolyte membrane is provided with an ionic conduction pass therebetween while electrically insulating the first and second electrodes,
The current collector of the conductive sheet and the first electrode is connected to a first electrode lead through a conducting wire, and an electrical connection to the second electrode is established through the first electrode lead.
상기 고체 전해질막은 타측 표면에 추가적으로 다공질의 제2 도전성 시트가 소정 깊이로 매립되어 있되 상기 도전성 시트의 표면 전부가 고체 전해질막으로 피복되지 않는 결과 도전성 시트와 제2 전극의 전극 활물질층이 전기적으로 연결되며,
여기에서 제2 도전성 시트는 제1 도전성 시트와 소정 간격 이격되어 있으며 이격된 사이는 고체 전해질로 충진되어 있으며,
상기 제2 도전성 시트와 제2 전극의 집전체가 도선을 통해 제2 전극 리드에 연결되어 있으며 상기 제2 전극 리드를 통해 제1 전극과 전기적인 연결이 수립되는 것인, 전고체 전지.
According to claim 1,
In the solid electrolyte membrane, a porous second conductive sheet is additionally buried at a predetermined depth on the other surface, but as a result, the entire surface of the conductive sheet is not covered with a solid electrolyte membrane, and the conductive sheet and the electrode active material layer of the second electrode are electrically connected. And
Here, the second conductive sheet is spaced a predetermined distance from the first conductive sheet, and the spaced apart is filled with a solid electrolyte,
The current collector of the second conductive sheet and the second electrode is connected to a second electrode lead through a conducting wire, and an electrical connection to the first electrode is established through the second electrode lead.
상기 제1 전극은 양극 또는 음극이며, 제2 전극은 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 것인, 전고체 전지.
The method according to claim 1 or 2,
The first electrode is an anode or a cathode, and the second electrode has a polarity opposite to that of the first electrode.
상기 제1 및 제2 도전성 시트는 도전성을 갖고 다공질이며 전극과 고체 전해질층 사이의 이온 전도 경로를 제공하는 것인, 전고체 전지.
The method according to claim 1 or 2,
The first and second conductive sheets are conductive, porous, and provide an ion conduction path between an electrode and a solid electrolyte layer.
상기 제1 및 제2 도전성 시트는 도전성의 금속을 포함하며, 복수의 개구가 형성되어 있는 금속판, 금속 코일, 금속 메쉬, 금속 스폰지 및 금속 폼(foam) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 형태를 갖는 것인 전고체 전지.
The method of claim 1 or 2,
The first and second conductive sheets include a conductive metal and have one or more types selected from a metal plate, a metal coil, a metal mesh, a metal sponge, and a metal foam in which a plurality of openings are formed. All-solid battery.
상기 고체 전해질막은 이온 전도도가 1X10-7S/cm인 것인 전고체 전지.
Or according to claim 2,
The solid electrolyte membrane is an all-solid-state battery having an ion conductivity of 1X10 -7 S / cm.
상기 고체 전해질막은 고분자계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질, 황화물계 고체 전해질 중 1종 이상을 포함하는 것인 전고체 전지.
Or according to claim 2,
The solid electrolyte membrane is a solid-state battery comprising one or more of a polymer-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, and a sulfide-based solid electrolyte.
상기 고체 전해질막은 고분자계 고체 전해질을 포함하는 것인 전고체 전지.
The method of claim 7,
The solid electrolyte membrane is an all-solid-state battery comprising a polymer-based solid electrolyte.
상기 제1 전극은 양극인 것인 전고체 전지.
According to claim 1,
The first electrode is an all-solid-state battery that is a positive electrode.
상기 도전성의 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al)에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 전고체 전지. The method of claim 5,
The conductive metal is nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn) , Molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au) and all-solid-state battery comprising one or more selected from aluminum (Al).
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|---|---|---|---|---|
| KR102457705B1 (en) * | 2022-07-21 | 2022-10-21 | 부산대학교 산학협력단 | All-solid-battery and manufacturing method thereof |
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2018
- 2018-10-15 KR KR1020180122822A patent/KR102644100B1/en active IP Right Grant
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