KR20200134126A - All solid lithium secondary battery and charging method for the same - Google Patents

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KR20200134126A
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노부요시 야시로
나오키 스즈키
유이치 아이하라
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Abstract

The present invention relates to an all-solid-state lithium secondary battery with excellent discharge capacity and to a charging method thereof. The all-solid-state lithium secondary battery comprises: a positive electrode active material layer; a solid electrolyte layer; and a negative electrode active material layer capable of forming an alloy or compound with lithium in an order, wherein the negative electrode active material layer includes Ag.

Description

전고체 리튬이차전지 및 이의 충전방법{All solid lithium secondary battery and charging method for the same}All solid lithium secondary battery and charging method for the same

전고체 리튬이차전지 및 이의 충전방법에 관한 것이다. It relates to an all-solid lithium secondary battery and a charging method thereof.

최근 전해질로서 고체 전해질을 이용한 전고체 이차전지가 주목받고 있다. 이러한 전고체 이차전지의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 음극 활물질로 리튬을 사용하는 것이 제안되어 있다. 리튬의 용량밀도(단위중량당 용량)는 음극 활물질로서 일반적으로 사용되는 흑연의 용량밀도의 10 배 정도이다. 따라서 음극 활물질로 리튬을 사용하여 전고체 이차전지를 박형화하면서도 출력을 높일 수 있다.Recently, an all-solid secondary battery using a solid electrolyte is attracting attention as an electrolyte. In order to improve the energy density of such an all-solid secondary battery, it has been proposed to use lithium as a negative active material. The capacity density of lithium (capacity per unit weight) is about 10 times the capacity density of graphite generally used as a negative electrode active material. Therefore, lithium is used as a negative electrode active material to increase the output while reducing the thickness of the all-solid secondary battery.

음극 활물질로 리튬을 사용하는 전고체 리튬이차전지로서, 예를 들면 리튬과 합금을 형성하는 금속으로 형성된 금속층을 음극 활물질층으로 설치하며 음극 활물질층 상에 비정질 탄소로 이루어진 계면층을 구비한 것이 알려져 있다. 이런 종류의 전고체 리튬이차전지는 충전시에는 계면층과 음극 활물질층 사이에 금속 리튬이 석출되고, 방전시에는 해당 금속리튬이 이온화하여 양극층 쪽으로 이동한다.As an all-solid lithium secondary battery using lithium as a negative active material, for example, it is known that a metal layer formed of a metal forming an alloy with lithium is installed as a negative active material layer, and an interface layer made of amorphous carbon is provided on the negative active material layer. have. In this type of all-solid lithium secondary battery, metal lithium is deposited between the interface layer and the negative electrode active material layer during charging, and during discharge, the metal lithium ionizes and moves toward the positive electrode layer.

그런데, 상술한 바와 같은 전고체 리튬이차전지는 충방전을 반복하면 계면층과 음극 활물질층 사이에 석출된 금속리튬이 이온화하여 용해함으로써 공극이 생겨 전지로 사용할 수 없게 될 수 있다. 따라서 이런 종류의 전고체 리튬이차전지를 실제적으로 사용하는 경우에는 충방전에 의해 공극이 생기는 것을 방지하기 위해 엔드 플레이트(end plate) 등을 이용하여 정극 집전체측 및 음극 집전체측의 양측에서 끼워넣어 높은 외압을 인가해 둘 필요가 있다. 그러나 외압을 인가하는 엔드 플레이트 등의 존재는 고체 이차전지의 박형화의 장벽이 되어 버릴 수 있다. However, in the above-described all-solid lithium secondary battery, when charging and discharging are repeated, metal lithium deposited between the interface layer and the negative electrode active material layer ionizes and dissolves, thereby creating voids, which may make it impossible to use as a battery. Therefore, when this type of all-solid lithium secondary battery is actually used, it is inserted from both sides of the positive electrode current collector side and the negative electrode current collector side by using an end plate, etc. to prevent voids from being generated by charging and discharging. It is necessary to put in and apply high external pressure. However, the presence of an end plate to which an external pressure is applied may become a barrier to thinning of the solid secondary battery.

따라서 높은 외압을 인가할 필요가 없고, 또 방전용량이 뛰어난 전고체 리튬이차전지의 개발에 대한 요구가 높아지고 있다.Therefore, there is no need to apply a high external pressure, and there is a growing demand for the development of an all-solid lithium secondary battery having excellent discharge capacity.

일 측면은 높은 외압을 인가할 필요가 없고, 또한 우수한 방전용량을 갖춘 전고체 리튬이차전지를 제공하는 것이다.One aspect is to provide an all-solid lithium secondary battery that does not need to apply a high external pressure and has excellent discharge capacity.

다른 측면은 상기 전고체 리튬이차전지의 충전방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a method of charging the all-solid lithium secondary battery.

일 측면에 따라,According to one aspect,

양극 활물질층, 고체 전해질층, 및 리튬과 합금 또는 화합물의 형성이 가능한 음극 활물질층을 이러한 순서로 포함하는 전고체 리튬이차전지이며,An all-solid lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer capable of forming an alloy or compound with lithium in this order,

상기 음극 활물질층은 Ag을 포함하는 전고체 리튬이차전지가 제공된다.The negative active material layer is provided with an all-solid lithium secondary battery containing Ag.

상기 Ag의 함량은 음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 10 내지 100 중량%일 수 있다.The content of Ag may be 10 to 100% by weight based on 100% by weight of the total negative active material included in the negative active material layer.

상기 음극 활물질층에서 단위면적당 Ag의 함량은 0.05 내지 5 mg/cm2일 수 있다.The content of Ag per unit area in the negative active material layer may be 0.05 to 5 mg/cm 2 .

상기 음극 활물질층은 비정질 탄소, 금, 백금, 팔라듐, 규소, 알루미늄, 비스무트, 주석, 인듐 및 아연으로부터 선택되는 1 종 이상을 더 포함할 수 있다. The negative active material layer may further include at least one selected from amorphous carbon, gold, platinum, palladium, silicon, aluminum, bismuth, tin, indium, and zinc.

상기 음극 활물질층은 입자 상 또는 막 상의 Ag을 포함할 수 있다.The negative active material layer may include Ag in the form of particles or films.

상기 전고체 리튬이차전지는 음극 집전체를 더 포함하며, 과충전 상태에서 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질층 사이, 상기 음극 활물질층의 내부, 또는 이들 모두에 리튬을 주성분으로 하는 금속층이 석출되어 배치될 수 있다. The all-solid lithium secondary battery further includes a negative electrode current collector, and a metal layer containing lithium as a main component is deposited between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, inside the negative electrode active material layer, or both in an overcharged state. Can be.

상기 리튬을 주성분으로 하는 금속층이 γ1 상, βLi 상, 또는 이들 조합의 상을 포함한 Li(Ag) 합금을 포함할 수 있다.The metal layer containing lithium as a main component may include a Li(Ag) alloy including a γ 1 phase, a βLi phase, or a combination of these phases.

상기 고체 전해질층은 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있다.The solid electrolyte layer may include a sulfide-based solid electrolyte.

사용시에, 상기 양극 활물질층, 상기 고체 전해질층, 및 상기 음극 활물질층에 인가되는 외부 압력이 1.0 Mpa 이하일 수 있다. In use, an external pressure applied to the positive active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative active material layer may be 1.0 Mpa or less.

다른 일 측면에 따라, According to another aspect,

양극층, 고체 전해질층, 및 음극층을 이러한 순서로 포함하는 전고체 리튬이차전지이며,It is an all-solid lithium secondary battery comprising a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer in this order,

상기 음극층은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하며,The negative electrode layer includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer,

상기 음극 활물질층은 비정질 탄소 및 Ag를 포함하며,The negative active material layer contains amorphous carbon and Ag,

상기 Ag의 함량은 상기 음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 10 내지 100 중량%인, 전고체 리튬이차전지가 제공된다.An all-solid lithium secondary battery is provided in which the content of Ag is 10 to 100% by weight based on 100% by weight of the total negative active material included in the negative active material layer.

상기 음극 집전체는 Ni 호일, Ni가 코팅된 Cu 호일, 스테인레스스틸 호일, 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. The negative electrode current collector may include a Ni foil, a Ni-coated Cu foil, a stainless steel foil, or a combination thereof.

또다른 일 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 전고체 리튬이차전지를 상기 음극 활물질층의 용량을 초과하여 충전하는, 전고체 리튬이차전지의 충전방법이 제공된다.There is provided a method for charging an all-solid lithium secondary battery in which the above-described all-solid lithium secondary battery is charged in excess of the capacity of the negative active material layer.

상기 전고체 리튬이차전지의 충전방법은 충전량이 상기 음극 활물질층의 충전용량의 2 ~ 100 배의 값일 수 있다.In the charging method of the all-solid lithium secondary battery, the charging amount may be a value of 2 to 100 times the charging capacity of the negative active material layer.

높은 외압을 인가할 필요가 없고, 또한 우수한 방전용량을 갖춘 전고체 리튬이차전지를 제공할 수 있다.It is not necessary to apply a high external pressure, and it is possible to provide an all-solid lithium secondary battery having excellent discharge capacity.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지의 개략적인 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 음극 활물질층을 과충전한 후 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지의 변형예를 나타내는 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of an all-solid lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an all-solid lithium secondary battery according to an embodiment after overcharging an anode active material layer.
3 is a cross-sectional view showing a modified example of an all-solid lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a modified example of an all-solid lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지 및 이의 충전방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 이하는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, an all-solid lithium secondary battery and a charging method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following is presented as an example, whereby the present invention is not limited, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에서 "포함"이라는 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, the term "comprising" means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 "조합"이라는 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 순서, 양 또는 중요성을 나타내지 않고, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥에 의해 명백하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "또는"은 달리 명시하지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "일구현예", "구현예"등은 실시예와 관련하여 기술된 특정 요소가 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 실시예에 포함되며 다른 실시예에 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야한다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 기술적 및 과학적 용어는 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 인용된 모든 특허, 특허출원 및 기타 참고문헌은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 그러나, 본 명세서의 용어가 통합된 참조의 용어와 모순되거나 충돌하는 경우, 본 명세서로부터의 용어는 통합된 참조에서 상충하는 용어보다 우선한다. 특정 실시예 및 구현예가 설명되었지만, 현재 예상하지 못하거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 보정 대상은 그러한 모든 대안, 변형 변형, 개선 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.In the present specification, the term "combination" includes mixtures, alloys, reaction products, and the like, unless otherwise specified. In the present specification, terms such as “first” and “second” do not indicate order, quantity, or importance, and are used to distinguish one element from another. Unless otherwise indicated herein or clearly contradicted by context, it is to be construed as including both the singular and the plural. "Or" means "and/or" unless otherwise specified. Throughout this specification, "one embodiment", "embodiment", and the like refer to specific elements described in connection with the embodiments, and are included in at least one embodiment described herein and may or may not exist in other embodiments. Means. Also, it should be understood that the described elements may be combined in any suitable manner in the various embodiments. Unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs. All cited patents, patent applications, and other references are incorporated herein by reference in their entirety. However, if a term in this specification contradicts or conflicts with a term in the incorporated reference, the term from this specification takes precedence over the conflicting term in the incorporated reference. While specific embodiments and implementations have been described, alternatives, modifications, variations, improvements, and substantial equivalents that are currently unexpected or unforeseeable may occur to the applicant or skilled in the art. Accordingly, the appended claims and amendments are intended to cover all such alternatives, modifications, variations, improvements and substantial equivalents.

<1. 전고체 리튬이차전지의 구성><1. Composition of all-solid lithium secondary battery>

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지의 개략적인 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of an all-solid lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는 양극과 음극 사이를 리튬이온이 이동함으로써 충방전을 실시하는, 소위 리튬이온이차전지이다. 구체적으로 이 전고체 리튬이차전지(1)는, 도 1에서 보이는 바와 같이, 양극층(10), 음극층(20), 및 양극층(10)과 음극층(20) 사이에 배치된 고체 전해질층(30)으로 구비되어 있다. The all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment is a so-called lithium ion secondary battery that performs charge and discharge by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode. Specifically, the all-solid lithium secondary battery 1 is a solid electrolyte disposed between the anode layer 10, the cathode layer 20, and the anode layer 10 and the cathode layer 20, as shown in FIG. It is provided with a layer 30.

(1) 양극층(1) anode layer

양극층(10)은 음극층(20)을 향하여 차례로 배치된 양극 집전체(11) 및 양극 활물질층(12)을 갖고 있다. The positive electrode layer 10 includes a positive electrode current collector 11 and a positive electrode active material layer 12 that are sequentially disposed toward the negative electrode layer 20.

양극 집전체(11)는 판상 또는 포일상일 수 있다. 양극 집전체(11)는, 예를 들어, 인듐, 구리, 마그네슘, 스테인레스 스틸, 티타늄, 철, 코발트, 니켈, 아연, 알루미늄, 게르마늄, 리튬으로부터 선택되는 1 종의 금속 또는 2 종 이상의 금속의 합금일 수 있다.The positive electrode current collector 11 may have a plate shape or a foil shape. The positive electrode current collector 11 is, for example, one metal selected from indium, copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, and lithium, or an alloy of two or more metals. Can be

양극 활물질층(12)은 리튬이온을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있다. 양극 활물질층(12)은 양극 활물질 및 고체 전해질을 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer 12 may reversibly occlude and release lithium ions. The positive active material layer 12 may include a positive active material and a solid electrolyte.

상기 양극 활물질은 리튬의 삽입/탈리가 가능한 화합물일 수 있다.The positive electrode active material may be a compound capable of intercalation/deintercalation of lithium.

상기 리튬의 삽입/탈리가 가능한 화합물의 예로는, LiaA1 - bB'bD'2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 및 0≤b≤0.5이다); LiaE1 - bB'bO2 - cD'c(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiE2 - bB'bO4 - cD'c(상기 식에서, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiaNi1 -b- cCobB'cD'α(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cCobB'cO2 - αF'α(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b- cMnbB'cD'α(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cMnbB'cO2 - αF'α(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; LiI'O2; 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.Examples of the intercalation / deintercalation of the lithium compound is, Li a A 1 - b B 'b D' 2 ( in the above formula, 0.90≤a≤1.8, and 0≤b≤0.5); Li a E 1 - b B ' b O 2 - c D' c ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); LiE 2 - b B 'b O 4 - c D' c ( wherein, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); Li a Ni 1 -b- c Co b B 'c D' α ( in the above formula, 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 'c O 2 - α F' α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni 1 -b- c Mn b B 'c D' α ( in the above formula, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0 <α≤2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B 'c O 2 - α F' α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni b E c G d O 2 (In the above formula, 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 G e O 2 (in the above formula, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 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 (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 and 0.001≦ b ≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (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'O 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦ f ≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦ f2 ); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 may be used.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B'는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D'는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F'는 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; I'는 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, rare earth elements or combinations 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 a combination 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.

상기 양극 활물질의 구체적인 예로는, 코발트산 리튬(이하 LCO라 함), 니켈 산 리튬, 니켈코발트산 리튬, 니켈코발트알루미늄산 리튬(이하, NCA이라 함), 니켈코발트망간산 리튬(이하 NCM이라 함), 망간산 리튬 및 리튬철 인산염 등의 리튬염, 및 황화리튬 등을 들 수 있다. 양극 활물질층(12)은 양극 활물질로서 이러한 화합물에서 선택되는 1 종만을 포함할 수 있고, 또한 2종 이상을 포함할 수 있다.Specific examples of the positive electrode active material include lithium cobalt acid (hereinafter referred to as LCO), nickel acid lithium, nickel cobalt oxide, nickel cobalt aluminum oxide (hereinafter referred to as NCA), nickel cobalt manganate (hereinafter referred to as NCM). ), lithium salts such as lithium manganate and lithium iron phosphate, and lithium sulfide. The positive electrode active material layer 12 may include only one type selected from these compounds as a positive electrode active material, and may also include two or more types.

상기 양극 활물질은 상술한 리튬염 중 층상 암염형 구조를 갖는 전이금속 산화물의 리튬염을 포함할 수 있다. 여기에서, 「층상 암염형 구조」는 입방정 암염형 구조의 <111> 방향으로 산소 원자층과 금속 원자층이 교대로 규칙적으로 배열하고 그 결과 각각의 원자층이 이차원 평면을 형성하고 있는 구조이다. 또한 「입방정 암염형 구조」는 결정 구조의 1종인 염화나트륨형 구조인 것을 의미한다. 예를 들어, 「입방정 암염형 구조」는 양이온 및 음이온 각각 형성된 면심 입방 격자가 서로 단위격자의 모서리의 1/2만큼 어긋나서 배치된 구조를 나타낸다.The positive electrode active material may include a lithium salt of a transition metal oxide having a layered rock salt structure among the lithium salts described above. Here, the "layered rock salt structure" is a structure in which oxygen atomic layers and metal atomic layers are alternately and regularly arranged in the <111> direction of the cubic rock salt structure, and as a result, each atomic layer forms a two-dimensional plane. In addition, "cubic crystal rock salt structure" means that it is a sodium chloride type structure which is one kind of crystal structure. For example, the "cubic rock salt structure" refers to a structure in which face-centered cubic lattice formed respectively formed of positive and negative ions are shifted from each other by 1/2 of the corners of the unit lattice.

이러한 층상 암염형 구조를 갖는 전이금속 산화물의 리튬염으로는, 예를 들어, LiNixCoyAlzO2(NCA) 또는 LiNixCoyMnzO2(NCM) (단, 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, x + y + z = 1) 등과 같은 삼원계 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. 양극 활물질층(12)은 이러한 층상 암염형 구조를 갖는 삼원계 전이금속 산화물의 리튬염을 양극 활물질로 포함하여 전고체 리튬이차전지(1)의 에너지 밀도 및 열 안정성을 향상시킬 수 있다.As a lithium salt of a transition metal oxide having such a layered rock salt structure, for example, LiNi x Co y Al z O 2 (NCA) or LiNi x Co y Mn z O 2 (NCM) (however, 0 <x < It may be a ternary lithium transition metal oxide such as 1, 0 <y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1). The positive electrode active material layer 12 may improve energy density and thermal stability of the all-solid lithium secondary battery 1 by including a lithium salt of a ternary transition metal oxide having such a layered rock salt structure as a positive electrode active material.

여기서, 양극 활물질의 형상으로서는, 예를 들어, 진구형, 타원 구형 등의 입자 형상을 들 수 있다. 또한 양극 활물질의 입경은 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 전고체 리튬이차전지의 양극 활물질에 적용가능한 범위이면 된다. 또한, 양극 활물질층(12)에서 양극 활물질의 함량도 특별히 제한되지 않고, 통상적인 전고체 리튬이차전지의 양극층에 적용 가능한 범위 내라면 가능하다.Here, as a shape of the positive electrode active material, a particle shape, such as a spherical shape and an elliptical spherical shape, is mentioned, for example. Further, the particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, and may be within a range applicable to the positive electrode active material of a typical all-solid lithium secondary battery. In addition, the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 12 is not particularly limited, and may be within a range applicable to the positive electrode layer of a typical all-solid lithium secondary battery.

물론 상기 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트, 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 코팅층의 구체적인 예로는 Li2O-ZrO2 등을 들 수 있다.Of course, one having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a mixture of the compound and a compound having a coating layer may be used. The coating layer may contain a coating element compound of oxide, hydroxide, oxyhydroxide of coating element, oxycarbonate of coating element, or hydroxycarbonate of coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As a coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof may be used. The coating layer formation process may be any coating method as long as the compound can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using these elements (e.g., spray coating, dipping method, etc.). Since the content can be well understood by those engaged in the relevant field, detailed description will be omitted. Specific examples of the coating layer may include Li 2 O-ZrO 2 .

양극 활물질층(12)에 포함되는 고체 전해질은 후술하는 고체 전해질층(30)에 포함되는 고체 전해질과 동종일 수도 있고 다른 것일 수도 있다.The solid electrolyte included in the positive electrode active material layer 12 may be the same as or different from the solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 30 to be described later.

또한 양극 활물질층(12)은 상술한 양극 활물질 및 고체 전해질뿐만 아니라, 예를 들어, 도전제, 결착제(바인더), 필러(filler), 분산제, 또는 이온 전도성 보조제 등의 첨가제를 적절히 배합할 수도 있다.In addition, the positive electrode active material layer 12 may be appropriately mixed with additives such as a conductive agent, a binder (binder), a filler, a dispersant, or an ion conductive auxiliary agent, as well as the positive electrode active material and solid electrolyte described above. have.

상기 도전제로는, 예를 들어, 흑연, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸(Ketjen) 블랙, 카본섬유, 또는 금속분말 등을 들 수 있다. 또한 상기 결착제(바인더)로는, 예를 들어, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 등을 들 수 있다. 또한 상기 필러(filler), 분산제, 또는 이온 전도성 보조제 등으로는 통상적으로 전고체 리튬이차전지의 전극에 사용되는 공지의 재료를 사용할 수 있다.Examples of the conductive agent include graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, or metal powder. In addition, as the binder (binder), for example, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or polyethylene. In addition, as the filler, dispersant, or ion-conducting auxiliary agent, a known material that is commonly used for an electrode of an all-solid lithium secondary battery may be used.

(2) 음극층(2) cathode layer

음극층(20)은 양극층(10)을 향해 차례로 배치된 음극 집전체(21) 및 음극 활물질층(22)을 포함할 수 있다.The negative electrode layer 20 may include a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22 sequentially disposed toward the positive electrode layer 10.

음극 집전체(21)는 판상 또는 포일상일 수 있다. 음극 집전체(21)는, 리튬과 반응하지 않는, 즉 리튬과 합금 및 화합물 중 어느 것도 형성하지 않는 재료를 포함할 수 있다. 음극 집전체(21)를 구성하는 재료로는, 예를 들면, 구리, 스테인레스 스틸, 티타늄, 철, 코발트 및 니켈 등을 들 수 있다. 음극 집전체(21)는, 이들 금속 중에서 1 종으로 구성되어 있을 수도 있고, 2종 이상의 금속의 합금 또는 클래드(clad, 피복) 재료로 구성되어 있을 수도 있다.The negative electrode current collector 21 may have a plate shape or a foil shape. The negative electrode current collector 21 may include a material that does not react with lithium, that is, does not form any of an alloy or compound with lithium. As a material constituting the negative electrode current collector 21, copper, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, and the like are exemplified. The negative electrode current collector 21 may be composed of one type of these metals, or may be composed of an alloy or clad material of two or more types of metals.

음극 활물질층(22)은 리튬과 합금 또는 화합물의 형성이 가능한 음극 활물질을 1 종 또는 2 종 이상 포함할 수 있다. 초기 상태 또는 완전 방전후 상태에서 상기 음극 집전체(21), 상기 음극 활물질층(22), 또는 상기 음극 활물질층(22)과 고체 전해질층(30) 사이에 리튬을 포함하지 않을 수 있다. 후술하는 바와 같이, 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)를 과충전하면, 음극 활물질층(22)이 함유하는 음극 활물질과 양극층(10)에서 이동해온 리튬이온이 합금 또는 화합물을 형성하고 도 2와 같이 리튬을 주성분으로하는 금속층(23)이 음극층(20)에 형성될 수 있다(석출함). 상기 금속층(23)은 도 2 내지 4에서 보이는 바와 같이 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질층 사이, 상기 음극 활물질층의 내부, 또는 이들 모두에 석출되어 배치될 수 있다. 상기 음극 집전체(21)와 상기 음극 활물질층(22) 사이에서 상기 리튬을 주성분으로 하는 금속층(23)은 상기 음극 활물질층(22) 보다 음극 집전체층(21)에 근접하여 배치될 수 있다.The negative active material layer 22 may include one or two or more negative active materials capable of forming an alloy or compound with lithium. Lithium may not be included between the negative electrode current collector 21, the negative electrode active material layer 22, or the negative electrode active material layer 22 and the solid electrolyte layer 30 in an initial state or a state after complete discharge. As described later, when the all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment is overcharged, the negative active material contained in the negative active material layer 22 and the lithium ions transferred from the positive electrode layer 10 form an alloy or compound. As shown in FIG. 2, a metal layer 23 containing lithium as a main component may be formed on the negative electrode layer 20 (precipitated). As shown in FIGS. 2 to 4, the metal layer 23 may be deposited and disposed between the anode current collector and the anode active material layer, inside the anode active material layer, or both. Between the anode current collector 21 and the anode active material layer 22, the metal layer 23 containing lithium as a main component may be disposed closer to the anode current collector layer 21 than the anode active material layer 22. .

일 구현예에 따른 음극 활물질층(22)은 필수 음극 활물질로서 Ag을 포함할 수 있다. 따라서 과충전시 형성되는 금속층(23)은 리튬 중에 Ag이 고용한 γ1 상, βLi 상 또는 이들 조합의 상을 포함한 Li(Ag) 합금을 포함할 수 있다. 따라서 방전시에는 금속층(23)을 구성하는 Li(Ag) 합금에서 Li만 용해하고 고용한 Ag가 잔존하도록 공극의 발생을 억제할 수 있다. 이 경우, 석출한 Li-Ag 고용체에서 Ag의 함량은 60 중량% 이하일 수 있다. 이와 같은 범위라면, Ag의 영향에 의한 평균 방전전위의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 석출한 Li-Ag 고용체 중의 Ag의 함량이 너무 적으면, 방전시에 잔존하는 Ag의 양이 적어지고, 공극의 발생을 충분히 억제할 수 없을 수 있다. 그 때문에, 석출한 Li-Ag 고용체 중의 Ag의 함량은 20 중량% 이상, 예를 들어 40 중량% 이상일 수 있다. The negative active material layer 22 according to an embodiment may contain Ag as an essential negative active material. Accordingly, the metal layer 23 formed upon overcharging may include a Li(Ag) alloy including a γ 1 phase, a βLi phase, or a combination of these phases in which Ag is dissolved in lithium. Therefore, during discharge, the generation of voids can be suppressed so that only Li is dissolved in the Li (Ag) alloy constituting the metal layer 23 and solid-solution Ag remains. In this case, the content of Ag in the precipitated Li-Ag solid solution may be 60% by weight or less. Within such a range, it is possible to effectively suppress a decrease in the average discharge potential due to the influence of Ag. On the other hand, if the amount of Ag in the precipitated Li-Ag solid solution is too small, the amount of Ag remaining at the time of discharge decreases, and generation of voids may not be sufficiently suppressed. Therefore, the content of Ag in the precipitated Li-Ag solid solution may be 20% by weight or more, for example, 40% by weight or more.

금속층(23)이 γ1 상 또는 βLi 상의 적어도 하나의 Li-Ag 고용체를 포함하는 것은, 예를 들면 XRD 측정에 의한 피크위치와 피크 강도비를 분석하여 확인할 수 있다. 또한 석출한 Li-Ag 고용체 중의 Ag 함량은, 예를 들면 다음과 같이하여 측정할 수 있다. XRD 측정을 하면, 순수한 금속 리튬과 Ag이 고용한 금속 리튬(Li-Ag 고용체)과는 회절 피크위치가 다르다. Ag이 고용한 금속 리튬의 회절 피크위치는 Ag의 고용농도가 내려갈수록 순수한 금속리튬의 피크 위치에 접근한다. 예를 들어, Cu 타겟을 이용한 XRD 측정에서는, Ag의 고용농도가 낮아지면 회절피크가 2θ = 37.0° 부근에서 36.5° 부근으로 이동한다. 이 피크위치에서 Ag의 고용량을 추정할 수 있다. 이 외에도, ICP 등으로도 고용량을 측정할 수 있다.That the metal layer 23 includes at least one Li-Ag solid solution in the γ 1 phase or the β Li phase can be confirmed by analyzing the peak position and the peak intensity ratio by XRD measurement, for example. In addition, the Ag content in the precipitated Li-Ag solid solution can be measured as follows, for example. When XRD measurement is performed, the diffraction peak position is different from that of pure metallic lithium and metallic lithium in which Ag is solid solution (Li-Ag solid solution). The diffraction peak position of metallic lithium in which Ag is solid solution approaches the peak position of pure metallic lithium as the solid solution concentration of Ag decreases. For example, in XRD measurement using a Cu target, when the solid solution concentration of Ag decreases, the diffraction peak shifts from 2θ = 37.0° to 36.5°. At this peak position, the high capacity of Ag can be estimated. In addition to this, high capacity can also be measured by ICP.

일 구현예에서는, Ag은 음극 활물질층(22)에 반드시 균일하게 존재하고 있을 필요는 없고, 음극 활물질층(22) 중에서 음극 집전체(21) 측에 편재되어 있을 수 있다. 이 경우, 음극층(20)에서 반응한 리튬은 음극 활물질층(22)을 통과하여 음극 집전체(21) 근방에 도달한 음극 활물질층(22) 중의 Ag 편재층과 반응함으로써 Li(Ag) 합금은 금속층(23)으로 형성될 수 있다. In one embodiment, Ag does not necessarily have to be uniformly present in the negative active material layer 22, and may be unevenly distributed on the negative electrode current collector 21 side of the negative active material layer 22. In this case, lithium reacted in the negative electrode layer 20 passes through the negative electrode active material layer 22 and reacts with the Ag uneven layer in the negative electrode active material layer 22 reaching the vicinity of the negative electrode current collector 21, thereby forming a Li(Ag) alloy. The silver metal layer 23 may be formed.

음극 활물질층(22)이 포함하는 Ag이 너무 작다면, 방전시에 잔존하는 Ag도 줄어들기 때문에 공극의 발생을 억제할 수 없게 될 수 있다. 그 때문에, 음극 활물질층(22)은 충방전을 하지 않은 초기상태에서, 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 ‹š, Ag을 10 중량% 이상, 예를 들어 20 중량% 이상 포함할 수 있다. If Ag included in the negative electrode active material layer 22 is too small, the generation of voids may not be suppressed because Ag remaining during discharge is also reduced. Therefore, the negative active material layer 22 may contain 10% by weight or more, for example, 20% by weight or more of Ag, based on 100% by weight of the total negative active material included in the initial state without charging and discharging. I can.

한편, 음극 활물질층(22)에서 Ag 함량의 상한은 100 중량%일 수 있다. 그러나 Ag와 Li의 반응전위의 관계에서, Ag가 증가한다면 평균방전 전위가 낮아져 전지의 에너지 밀도도 저하될 수 있다. 따라서 고에너지 밀도화의 관점에서 Ag의 함량은 80 중량% 이하, 예를 들어 50 중량% 이하일 수 있다. Meanwhile, the upper limit of the Ag content in the negative active material layer 22 may be 100% by weight. However, in the relationship between the reaction potential between Ag and Li, if Ag increases, the average discharge potential decreases, and the energy density of the battery may also decrease. Therefore, from the viewpoint of high energy density, the content of Ag may be 80% by weight or less, for example, 50% by weight or less.

음극 활물질층(22)에서, 음극 활물질의 총 중량을 100 중량%로 한 Ag 함량 (중량%)은, 예를 들어 다음과 같이하여 측정할 수 있다. 즉, 전고체 리튬이차전지(1)를 방전한 후에 이를 해체하고, 음극층(20)의 표면으로부터 음극 활물질층(22)을 회수한다. 그리고 그 회수물 중의 Ag의 함량을 EDX, XRF 또는 ICP 등으로 구할 수 있다. 또한 예를 들어, 단면방향에서의 SEM-EDS 분석으로부터 Ag의 함량을 알 수 있다.In the negative active material layer 22, the Ag content (% by weight) in which the total weight of the negative active material is 100% by weight may be measured, for example, as follows. That is, after the all-solid lithium secondary battery 1 is discharged, it is disassembled, and the negative active material layer 22 is recovered from the surface of the negative electrode layer 20. And the content of Ag in the recovered material can be determined by EDX, XRF or ICP. In addition, for example, the content of Ag can be known from SEM-EDS analysis in the cross-sectional direction.

또한 음극 활물질층(22)에서, 음극층(20)의 적층방향에서 본 경우에 단위면적당 Ag의 함량이 너무 적으면, 방전시에 잔존하는 Ag도 줄어들기 때문에, 공극의 발생을 억제할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서 음극 활물질층(22)에서 단위면적당 Ag의 함량은 0.05 mg/cm2 이상, 예를 들어 0.10 mg/cm2 이상일 수 있다. In addition, in the negative electrode active material layer 22, when the content of Ag per unit area is too small when viewed from the stacking direction of the negative electrode layer 20, the Ag remaining at the time of discharge also decreases, making it impossible to suppress the generation of voids. There is a risk of becoming. Accordingly, the content of Ag per unit area in the negative active material layer 22 may be 0.05 mg/cm 2 or more, for example, 0.10 mg/cm 2 or more.

한편, 단위면적당 Ag의 함량이 너무 많으면, 평균 방전전위가 낮아져 전지의 에너지 밀도가 저하될 우려가 있다. 따라서 단위면적당 Ag의 함량은 5.0 mg/cm2 이하, 예를 들어 2.0 mg/cm2 이하일 수 있다.On the other hand, if the content of Ag per unit area is too large, the average discharge potential is lowered and there is a fear that the energy density of the battery is lowered. Therefore, the content of Ag per unit area may be 5.0 mg/cm 2 or less, for example, 2.0 mg/cm 2 or less.

음극 활물질층(22)의 단위면적당 Ag의 함량은, 예를 들어 다음과 같이하여 측정할 수 있다. 즉, 전고체 리튬이차전지(1)를 방전 후에 이를 해체하고 음극층(20)의 표면 또는 단면방향에서 SEM-EDS에서의 조성분석으로부터 Ag의 함량을 알 수 있다. 이에 한정되지 않고, XPS 및 ICP 등에서도 Ag의 함량을 알 수 있다.The content of Ag per unit area of the negative active material layer 22 can be measured, for example, as follows. That is, the all-solid lithium secondary battery 1 is disassembled after discharging, and the content of Ag can be determined from the composition analysis in SEM-EDS from the surface or cross-sectional direction of the negative electrode layer 20. The present invention is not limited thereto, and the content of Ag can also be known in XPS and ICP.

또한, 충방전을 하지 않은 초기 상태에서 음극 활물질층(22)이 포함하는 Ag은 입자 상 또는 막 상일 수 있다. 입자 상으로 존재하는 경우, Ag의 평균입자직경(d50)(직경길이 또는 평균직경)은 20 nm 내지 1 μm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, Ag contained in the negative active material layer 22 in the initial state without charging and discharging may be in the form of particles or films. When present in the form of particles, the average particle diameter (d 50 ) (diameter length or average diameter) of Ag may be 20 nm to 1 μm, but is not limited thereto.

음극 활물질층(22)은 Ag 이외의 임의의 음극 활물질로서, 예를 들어, 비정질 탄소, Au, Pt, Pd, Si, Al, Bi, Sn, In 및 Zn으로부터 선택되는 1 종 이상을 더 포함할 수 있다. 비정질 탄소의 구체적인 예로는, 아세틸렌블랙, 퍼니스블랙 및 케첸블랙 등의 카본블랙, 그래핀, 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. The negative active material layer 22 is an optional negative active material other than Ag, and further includes at least one selected from, for example, amorphous carbon, Au, Pt, Pd, Si, Al, Bi, Sn, In and Zn. I can. Specific examples of amorphous carbon may include carbon black such as acetylene black, furnace black, and Ketjen black, graphene, or a combination thereof.

음극 활물질층(22)은 포함하는 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때, Ag 이외의 음극 활물질을 합쳐서 50 중량% 이상, 예를 들어 70 중량% 이상일 수 있다. Ag 이외의 음극 활물질의 함량은, 상기 Ag의 함량과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.The negative active material layer 22 may be 50% by weight or more, for example, 70% by weight or more by adding negative active materials other than Ag, based on 100% by weight of the total negative active material it contains. The content of the negative active material other than Ag can be measured by the same method as the content of Ag.

음극 활물질층(22)은 결착제(바인더)를 더 포함할 수 있다. 결착제(바인더)를 포함함으로써, 음극 활물질층(22)을 음극 집전체(21) 상에 안정화시킬 수 있다. 결착제(바인더)를 구성하는 재료로서는, 예를 들어, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌 등의 수지재료를 들 수 있다. 결착제(바인더)는 이러한 수지 재료로부터 선택되는 1 종 이상으로 구성될 수 있다.The negative active material layer 22 may further include a binder (binder). By including a binder (binder), the negative electrode active material layer 22 can be stabilized on the negative electrode current collector 21. As a material constituting the binder (binder), for example, resin materials such as styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and polyethylene can be mentioned. The binder (binder) may be composed of one or more selected from these resin materials.

또한 음극 활물질층(22)은 통상적인 전고체 리튬이차전지에 사용되는 첨가제, 예를 들면 필러, 분산제, 이온도전제 등이 적절하게 배합되어 있어도 좋다. 상기 첨가제의 구체적인 예에 대해서는 전술한 양극층에서 설명한 내용과 동일하다. In addition, the negative electrode active material layer 22 may be suitably blended with additives used in conventional all-solid lithium secondary batteries, such as a filler, a dispersant, an ion conductive agent, and the like. Specific examples of the additive are the same as those described in the above-described anode layer.

상기 음극 활물질층(22)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 음극 활물질층(22)의 두께가 1 ㎛ 미만이 되는 경우, 전고체 이차전지의 성능이 충분히 개선되지 않을 수 있다. 상기 음극 활물질층(22)의 두께가 20 ㎛를 초과할 경우, 음극 활물질층(22)의 저항이 높아 결과적으로 전고체 이차전지의 성능이 충분히 개선되지 않을 수 있다. 상술한 바인더를 사용하면, 음극 활물질층(22)의 두께를 적정 수준으로 용이하게 확보할 수 있다.The thickness of the negative active material layer 22 is not particularly limited, but may be 1 μm to 20 μm. When the thickness of the negative active material layer 22 is less than 1 μm, the performance of the all-solid secondary battery may not be sufficiently improved. When the thickness of the negative active material layer 22 exceeds 20 μm, the resistance of the negative active material layer 22 is high, and as a result, the performance of the all-solid secondary battery may not be sufficiently improved. When the above-described binder is used, the thickness of the negative electrode active material layer 22 can be easily secured to an appropriate level.

한편, 상기 음극 집전체(21) 상에 리튬과 합금 또는 화합물의 형성이 가능한 재료를 포함하는 막을 더 포함하고, 상기 막은 상기 음극 집전체(21) 와 상기 음극 활물질층 사이에 배치될 수 있다.Meanwhile, on the negative electrode current collector 21, a film including a material capable of forming an alloy or a compound with lithium may be further included, and the film may be disposed between the negative electrode current collector 21 and the negative active material layer.

상기 음극 집전체(21)는 리튬 금속과 반응하지 않지만 상부에 매끈한 리튬 금속층을 석출시키는 것을 어렵게 만들 수 있다. 상기 막은 리튬 금속이 상기 음극 집전체(21) 상부에 평탄하게 석출되도록 습윤층(wetting layer)으로도 사용될 수 있다. Although the negative electrode current collector 21 does not react with lithium metal, it may make it difficult to deposit a smooth lithium metal layer thereon. The film may also be used as a wetting layer so that lithium metal is evenly deposited on the anode current collector 21.

상기 막에 사용되는 리튬 금속과 합금 형성이 가능한 재료로는 실리콘, 마그네슘, 알루미늄, 납, 은, 주석, 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. 상기 막에 사용되는 리튬 금속과 화합물 형성이 가능한 재료는 탄소, 황화티타늄, 황화철, 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. 상기 막에 사용된 재료의 함량은 전극의 전기화학적 성질 또는/및 전극의 산화환원 전위에 영향을 미치지 않는 한도 내에서 소량일 수 있다. 상기 막은 전고체 리튬이차전지(1)의 충전 사이클 동안의 균열을 방지하기 위하여 상기 음극 집전체(21) 상에 평탄하게 적용될 수 있다. 상기 막의 적용은 증발 또는 스퍼터링과 같은 물리적 증착, 화학적 증착 또는 도금법 등의 방법이 사용될 수 있다. The material capable of forming an alloy with the lithium metal used in the film may include silicon, magnesium, aluminum, lead, silver, tin, or a combination thereof. The material capable of forming a compound with a lithium metal used in the film may include carbon, titanium sulfide, iron sulfide, or a combination thereof. The content of the material used in the film may be a small amount within a limit that does not affect the electrochemical properties of the electrode or/and the redox potential of the electrode. The film may be applied flatly on the negative electrode current collector 21 to prevent cracking during the charging cycle of the all-solid lithium secondary battery 1. The application of the film may be a physical vapor deposition such as evaporation or sputtering, a chemical vapor deposition, or a plating method.

상기 막의 두께는 1 nm 내지 500 nm일 수 있다. 상기 막의 두께는 예를 들어, 2 nm 내지 400 nm일 수 있다. 상기 막의 두께는 예를 들어, 3 nm 내지 300 nm일 수 있다. 상기 막의 두께는 예를 들어, 4 nm 내지 200 nm일 수 있다. 상기 막의 두께는 예를 들어, 5 nm 내지 100 nm일 수 있다. The thickness of the film may be 1 nm to 500 nm. The thickness of the film may be, for example, 2 nm to 400 nm. The thickness of the film may be, for example, 3 nm to 300 nm. The thickness of the film may be, for example, 4 nm to 200 nm. The thickness of the film may be, for example, 5 nm to 100 nm.

(3) 고체 전해질층 (3) solid electrolyte layer

고체 전해질층(30)은 양극층(10)과 음극층(20) 사이(예를 들어, 양극 활물질층(12)과 음극 활물질층(22) 사이)에 배치되어 있다. 고체 전해질층(30)은 이온을 이동시킬 수 있는 고체 전해질을 포함한다. 상기 고체 전해질층(30)은 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있다. The solid electrolyte layer 30 is disposed between the positive electrode layer 10 and the negative electrode layer 20 (eg, between the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22). The solid electrolyte layer 30 includes a solid electrolyte capable of moving ions. The solid electrolyte layer 30 may include a sulfide-based solid electrolyte.

상기 황화물계 고체 전해질은 Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-LiX(X는 할로겐 원소), Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-P2S5-ZmSn(m 및 n은 양수, Z는 Ge, Zn 또는 Ga 중에서 하나), Li2S-GeS2, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-SiS2-LipMOq(p 및 q는 양수, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In 중에서 하나), 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. 고체 전해질은 이러한 황화물계 고체 전해질 재료에서 선택되는 1 종의 재료로 구성되어 있을 수도 있고, 2 종 이상의 재료로 구성되어 있을 수도 있다.The sulfide-based solid electrolyte is Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiX (X is a halogen element), Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O- LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5 -Z m S n (m and n are positive numbers, Z is one of Ge, Zn or Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li p MO q (p and q are positive numbers, M is P, Si, Ge, B, Al, Ga Or one of In), or a combination thereof. The solid electrolyte may be composed of one type of material selected from these sulfide-based solid electrolyte materials, or may be composed of two or more types of materials.

상기 황화물계 고체 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 고체 전해질을 포함할 수 있다:The sulfide-based solid electrolyte may include a solid electrolyte represented by Formula 1:

<화학식 1><Formula 1>

LixM'yPSzAw Li x M'y PS z A w

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

x, y, z, w는 서로 독립적으로 0 이상 6이하이고;x, y, z, and w are each independently 0 or more and 6 or less;

M'은 As, Ge, Ga, Sb, Si, Sn, Al, In, Ti, V, Nb, 또는 Ta 중에서 하나 이상이고;M'is one or more of As, Ge, Ga, Sb, Si, Sn, Al, In, Ti, V, Nb, or Ta;

A는 F, Cl, Br, 또는 I 중에서 하나 이상이다.A is one or more of F, Cl, Br, or I.

고체 전해질로서 상기 황화물 고체 전해질 재료 중 구성원소로서 유황(S), 인(P) 및 리튬(Li)을 포함한 것을 이용할 수 있다. 예를 들어, Li2S-P2S5를 포함하는 것을 이용할 수 있다. 황화물계 고체 전해질 재료로서 Li2S-P2S5를 포함하는 것을 이용하는 경우, Li2S와 P2S5의 혼합 몰비는 예를 들어, Li2S: P2S5 = 50: 50 ~ 90: 10의 범위에서 선택될 수 있다.As the solid electrolyte, one containing sulfur (S), phosphorus (P) and lithium (Li) as constituent elements of the sulfide solid electrolyte material may be used. For example, those containing Li 2 SP 2 S 5 can be used. When using a sulfide-based solid electrolyte material containing Li 2 SP 2 S 5 , the mixing 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: It can be selected from a range of 10.

또한 고체 전해질은 비정질 상태일 수도 있고, 결정질 상태일 수도 있다. 또한, 비정질 및 결정질이 섞인 상태일 수도 있다.In addition, the solid electrolyte may be in an amorphous state or in a crystalline state. In addition, amorphous and crystalline may be mixed.

고체 전해질층(30)은 결착제(바인더)를 더 포함할 수 있다. 상기 결착제(바인더) 재료로서 예를 들면, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리아크릴산 등의 수지를 들 수 있다. 상기 결착제(바인더) 재료로는 양극 활물질층(12)과 음극 활물질층(22) 내의 결착제(바인더)를 구성하는 재료와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.The solid electrolyte layer 30 may further include a binder (binder). Examples of the binder (binder) material include resins such as styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and polyacrylic acid. The binder (binder) material may be the same as or different from the material constituting the binder (binder) in the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22.

(4) 초기 충전용량비 (4) Initial charging capacity ratio

일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는 음극 활물질층(22)의 초기 충전용량에 대하여 양극 활물질층(12)의 초기 충전용량이 과대하게 구성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는, 음극 활물질층(22)의 초기 충전용량을 초과하여 충전(즉 과충전)시켜 사용할 수 있다. 충전 초기에는 음극 활물질층(22)에 리튬이 흡장될 수 있다. 즉, 음극 활물질은 양극층(10)에서 이동해 온 리튬이온 및 합금 또는 화합물을 형성할 수 있다. 음극 활물질층(22)의 초기 충전용량을 초과하여 충전이 행해지면 도 2와 같이, 음극 활물질층(22)의 뒷면, 즉 음극 집전체(21)와 음극 활물질층(22) 사이에 리튬이 석출하여, 이 리튬에 의해 금속층(23)이 형성될 수 있다. 금속층(23)은 주로 Ag이 고용한 리튬(즉, Ag-Li 고용체)로 구성될 수 있다. 이러한 현상은 음극 활물질, 예를 들어 리튬과 합금 또는 화합물을 형성하는 재료로 구성될 수 있다. 방전시에는 음극 활물질층(22) 및 금속층(23) 중의 리튬은 고용하고 있는 Ag를 잔존시킨 채 이온화하고 양극층(10) 측으로 이동할 수 있다. 따라서 전고체 리튬이차전지(1)에서 리튬을 음극 활물질로 사용할 수 있다. 또한, 음극 활물질층(22)은 금속층(23)을 코팅하기 때문에, 금속층(23)의 보호층으로 기능함과 동시에, 수지상 금속리튬의 석출 및 성장을 억제할 수 있다.In the all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment, the initial charging capacity of the positive active material layer 12 is excessively configured with respect to the initial charging capacity of the negative active material layer 22. As will be described later, the all-solid lithium secondary battery 1 according to the exemplary embodiment may be charged (ie, overcharged) in excess of the initial charging capacity of the negative electrode active material layer 22 to be used. Lithium may be occluded in the negative active material layer 22 at the initial stage of charging. That is, the negative active material may form lithium ions and alloys or compounds transferred from the positive electrode layer 10. When charging is performed in excess of the initial charging capacity of the negative active material layer 22, lithium is deposited between the rear surface of the negative active material layer 22, that is, between the negative electrode current collector 21 and the negative active material layer 22, as shown in FIG. Thus, the metal layer 23 can be formed by this lithium. The metal layer 23 may be mainly composed of lithium in which Ag is solid solution (ie, Ag-Li solid solution). This phenomenon may be composed of an anode active material, for example, a material forming an alloy or compound with lithium. During discharge, lithium in the negative electrode active material layer 22 and the metal layer 23 is ionized while remaining solid-solution Ag and can move toward the positive electrode layer 10. Therefore, lithium can be used as a negative electrode active material in the all-solid lithium secondary battery 1. In addition, since the negative electrode active material layer 22 coats the metal layer 23, it functions as a protective layer for the metal layer 23 and suppresses precipitation and growth of dendritic metal lithium.

일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는 음극 활물질층(22)의 초기 충전용량에 대한 양극 활물질층(12)의 초기 충전용량의 비, 즉 초기 충전용량비 b/a, 다음의 식 (1)을 만족하는 것이 바람직하다. In the all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment, the ratio of the initial charging capacity of the positive active material layer 12 to the initial charging capacity of the negative active material layer 22, that is, the initial charging capacity ratio b/a, the following equation It is desirable to satisfy (1).

0.01< b/a< 0.5   (1)0.01< b/a< 0.5   (1)

(여기서, a는 양극 활물질층(12)의 초기 충전용량(mAh)이며, b는 음극 활물질층(22)의 초기 충전용량(mAh)이다)(Here, a is the initial charging capacity (mAh) of the positive electrode active material layer 12, b is the initial charging capacity (mAh) of the negative electrode active material layer 22)

초기 충전용량비가 0.01 이하인 경우, 전고체 리튬이차전지(1)의 특성이 저하될 우려가 있다. 그 이유로는, 음극 활물질층(22)이 보호층으로서 충분히 기능하지 않는 것을 들 수 있다. 예를 들어, 음극 활물질층(22)의 두께가 매우 얇은 경우, 용량비가 0.01 이하로 될 수 있다. 이 경우, 충방전의 반복에 의해 음극 활물질층(22)이 붕괴되고 수지상 금속리튬이 석출 및 성장될 우려가 있다. 그 결과, 전고체 리튬이차전지(1)의 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 초기 충전용량비를 0.01 이상일 수 있다. 한편, 초기 충전용량비가 0.5 이상이 되면, 음극에서 리튬의 석출 량이 감소하기 때문에 전지용량이 줄어들 우려가 있다. 따라서, 초기 충전용량비는 0.5 미만일 수 있다.When the initial charging capacity ratio is 0.01 or less, there is a concern that the characteristics of the all-solid lithium secondary battery 1 may be deteriorated. The reason is that the negative electrode active material layer 22 does not sufficiently function as a protective layer. For example, when the thickness of the negative active material layer 22 is very thin, the capacity ratio may be 0.01 or less. In this case, there is a concern that the negative electrode active material layer 22 may collapse due to repeated charging and discharging, and the dendritic metal lithium may precipitate and grow. As a result, the characteristics of the all-solid lithium secondary battery 1 may be deteriorated. Therefore, the initial charging capacity ratio may be 0.01 or more. On the other hand, when the initial charging capacity ratio is 0.5 or more, the amount of lithium precipitated in the negative electrode decreases, so there is a concern that the battery capacity decreases. Therefore, the initial charging capacity ratio may be less than 0.5.

(5) 전고체 리튬이차전지의 구성(5) Composition of all-solid lithium secondary battery

한편, 전고체 리튬이차전지(1)는 양극층(10), 고체 전해질층(30), 및 음극층(20)을 이러한 순서로 포함하는 전고체 리튬이차전지(1)이며, 상기 음극층(20)은 음극 집전체(21) 및 음극 활물질층(22)을 포함하며, 상기 음극 활물질층(22)은 비정질 탄소 및 Ag를 포함하며, 상기 Ag의 함량이 상기 음극 활물질층(22)에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 10 내지 100 중량%일 수 있다.Meanwhile, the all-solid lithium secondary battery 1 is an all-solid lithium secondary battery 1 comprising a positive electrode layer 10, a solid electrolyte layer 30, and a negative electrode layer 20 in this order, and the negative electrode layer ( 20) includes an anode current collector 21 and an anode active material layer 22, the anode active material layer 22 includes amorphous carbon and Ag, and the content of Ag is included in the anode active material layer 22 It may be 10 to 100% by weight based on 100% by weight of the total negative active material.

상기 음극 집전체(21)는 Ni 호일, Ni가 코팅된 Cu 호일, 스테인레스스틸 호일, 또는 이들 조합을 포함할 수 있다. 이러한 음극 집전체(21)는 방전용량이 더욱 향상될 수 있다. The negative electrode current collector 21 may include a Ni foil, a Ni-coated Cu foil, a stainless steel foil, or a combination thereof. The negative electrode current collector 21 may have a further improved discharge capacity.

<2. 전고체 리튬이차전지의 제조방법><2. Manufacturing method of all-solid lithium secondary battery>

다음으로, 상기 전고체 리튬이차전지(1)의 제조방법에 대하여 설명한다. 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는 양극층(10), 음극층(20), 및 고체 전해질층(30)을 각각 제작한 후, 위의 각 층을 적층함으로써 얻을 수 있다.Next, a method of manufacturing the all-solid lithium secondary battery 1 will be described. The all-solid lithium secondary battery 1 according to the exemplary embodiment may be obtained by preparing the positive electrode layer 10, the negative electrode layer 20, and the solid electrolyte layer 30, respectively, and then laminating each of the above layers.

(1) 양극층 제작공정(1) Anode layer manufacturing process

먼저, 양극 활물질층(12)을 구성하는 재료(양극 활물질, 결착제(바인더) 등)를 비극성용매에 첨가하여 슬러리(또는 페이스트)를 제작한다. 이어서, 얻은 슬러리를 준비한 양극 집전체(11) 상에 도포한다. 이것을 건조시켜 적층체를 얻는다. 이어서 얻은 적층체를, 예를 들면 정수압을 이용하여 가압하여 양극층(10)이 얻어진다. 또한 가압 공정은 생략되어있다. First, a material constituting the positive electrode active material layer 12 (a positive electrode active material, a binder (binder), etc.) is added to a non-polar solvent to prepare a slurry (or paste). Next, the obtained slurry is applied onto the prepared positive electrode current collector 11. This is dried to obtain a laminate. Subsequently, the obtained laminate is pressurized using, for example, hydrostatic pressure to obtain the anode layer 10. In addition, the pressing process is omitted.

(2) 음극층 제작공정(2) Cathode layer manufacturing process

먼저, 음극 활물질층(22)을 구성하는 재료(Ag을 주로 포함하는 음극 활물질, 결착제(바인더) 등)를 극성용매 또는 비극성용매에 첨가하여 슬러리(페이스트이어도 좋음)를 제작한다. 이어서, 얻은 슬러리를 준비한 음극 집전체(21) 상에 도포한다. 이것을 건조시켜 적층체를 얻는다. 이어서, 얻은 적층체를 예를 들면 정수압을 이용하여 가압함으로써 음극층(20)을 제작한다. 또한 가압 공정은 생략되어도 좋다. 또한 슬러리를 음극 집전체(21)에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스크린 인쇄법, 메탈 마스크 인쇄법, 정전 도장법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 롤 코트법, 닥터 블레이드법, 그라비아 코팅법 등을 들 수 있다.First, a material constituting the negative electrode active material layer 22 (a negative electrode active material mainly containing Ag, a binder (binder), etc.) is added to a polar solvent or a non-polar solvent to prepare a slurry (paste may be used). Next, the obtained slurry is applied onto the prepared negative electrode current collector 21. This is dried to obtain a laminate. Subsequently, the obtained laminate is pressurized using, for example, hydrostatic pressure to produce the negative electrode layer 20. Further, the pressing step may be omitted. In addition, the method of applying the slurry to the negative electrode current collector 21 is not particularly limited, and for example, a screen printing method, a metal mask printing method, an electrostatic coating method, a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a doctor blade method. And a gravure coating method.

(3) 고체 전해질층 제작 공정 (3) Solid electrolyte layer manufacturing process

고체 전해질층(30)은 황화물계 고체 전해질 재료를 포함하는 고체 전해질에 의해 제작할 수 있다.The solid electrolyte layer 30 can be made of a solid electrolyte containing a sulfide-based solid electrolyte material.

먼저, 용융 급냉법이나 기계적 밀링법에 의해 출발원료 (예를 들어, Li2S, P2S5 등)를 처리하여 황화물계 고체 전해질 재료를 얻는다.First, a starting material (eg, Li 2 S, P 2 S 5, etc.) is treated by a melt quenching method or a mechanical milling method to obtain a sulfide-based solid electrolyte material.

예를 들어, 용융 급냉법을 사용하는 경우, 출발원료를 소정량 혼합하고, 펠렛상으로 한 것을 진공 중에서 소정의 반응온도에서 반응시킨 후, 급냉하여 황화물계 고체 전해질 재료를 제조할 수 있다. 또한, Li2S와 P2S5의 혼합물의 반응온도는 400 ℃ ~ 1000 ℃, 예를 들어 800 ℃ ~ 900 ℃일 수 있다. 또한 반응시간은 0.1 시간 ~ 12 시간, 예를 들어 1 시간 ~ 12 시간일 수 있다. 또한 반응물의 급냉 온도는 10℃ 이하, 예를 들어 0 ℃ 이하일 수 있으며, 급냉속도는 통상 1 ℃/sec ~10000 ℃/sec, 예를 들어 1 ℃/sec ~ 1000 ℃/sec일 수 있다. For example, in the case of using the melt quenching method, a predetermined amount of the starting material is mixed, and the pellet-formed material is reacted at a predetermined reaction temperature in a vacuum, and then rapidly cooled to prepare a sulfide-based solid electrolyte material. In addition, the reaction temperature of the mixture of Li 2 S and P 2 S 5 may be 400 ℃ ~ 1000 ℃, for example 800 ℃ ~ 900 ℃. In addition, the reaction time may be 0.1 to 12 hours, for example, 1 to 12 hours. In addition, the quenching temperature of the reactant may be 10°C or less, for example, 0°C or less, and the quenching rate may be generally 1°C/sec to 10000°C/sec, for example 1°C/sec to 1000°C/sec.

또한 기계적 밀링법을 사용하는 경우, 볼밀 등을 이용하여 출발원료를 교반시켜 반응시킴으로써, 황화물계 고체 전해질 재료를 제작할 수 있다. 또한, 기계적 밀링법의 교반속도 및 교반시간은 특별히 한정되지 않지만, 교반속도가 빠를수록 황화물계 고체 전해질 재료의 생성속도를 빠르게 할 수 있으며, 교반시간이 길수록 황화물계 고체 전해질 재료에 원료의 전환율을 높일 수 있다.Further, in the case of using a mechanical milling method, a sulfide-based solid electrolyte material can be prepared by stirring and reacting the starting material using a ball mill or the like. In addition, the stirring speed and stirring time of the mechanical milling method are not particularly limited, but the faster the stirring speed, the faster the rate of formation of the sulfide-based solid electrolyte material. You can increase it.

그 후, 얻어진 혼합원료(황화물계 고체 전해질 재료)를 소정온도에서 열처리한 후, 이를 분쇄하여 입자형상의 고체 전해질을 제조할 수 있다. 고체 전해질이 유리 전이점을 갖는 경우는, 열처리에 의해 비정질에서 결정질로 변하는 경우가 있다.Thereafter, the obtained mixed raw material (sulfide-based solid electrolyte material) is heat-treated at a predetermined temperature and then pulverized to prepare a particulate solid electrolyte. When the solid electrolyte has a glass transition point, it may change from amorphous to crystalline by heat treatment.

이어서, 상기 방법으로 얻어진 고체 전해질은, 예를 들면, 에어로졸 포지션법, 콜드 스프레이법, 스퍼터링법 등의 알려진 성막법을 이용하여 성막함으로써 고체 전해질층(30)을 제조할 수 있다. 또한, 고체 전해질층(30)은 고체 전해질 입자를 가압하여 제조될 수 있다. 또한 고체 전해질층(30)은 고체 전해질과 용매, 바인더를 혼합하여 도포 건조 가압함으로써 고체 전해질층(30)을 제조할 수 있다.Subsequently, the solid electrolyte obtained by the above method can be formed by using a known film forming method such as an aerosol position method, a cold spray method, and a sputtering method to form a solid electrolyte layer 30. In addition, the solid electrolyte layer 30 may be manufactured by pressing solid electrolyte particles. In addition, the solid electrolyte layer 30 may be prepared by mixing a solid electrolyte, a solvent, and a binder, followed by drying and pressing.

(4) 적층공정 (4) Lamination process

양극층(10)과 음극층(20) 사이에 고체 전해질층(30)을 배치하고, 이것을 예를 들면, 정수압 등을 이용하여 가압하여 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)를 얻을 수 있다. 또한, 일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)는 엔드 플레이트 등을 이용하여 높은 외부 압력을 인가할 필요가 없고, 사용시에 양극층(10), 음극층(20) 및 고체전해질층(30)에 인가된 외부압력이 1 MPa 이하라도, 향상된 방전용량을 얻을 수 있다.A solid electrolyte layer 30 is disposed between the positive electrode layer 10 and the negative electrode layer 20 and pressurized using, for example, hydrostatic pressure to obtain an all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment. I can. In addition, the all-solid lithium secondary battery 1 according to one embodiment does not need to apply a high external pressure using an end plate, etc., and when in use, the anode layer 10, the cathode layer 20, and the solid electrolyte layer ( Even if the external pressure applied to 30) is 1 MPa or less, an improved discharge capacity can be obtained.

<3. 전고체 리튬이차전지의 충전방법><3. Charging method of all solid lithium secondary battery>

다음으로, 전고체 리튬이차전지(1)의 충전방법에 대해 설명한다.Next, a method of charging the all-solid lithium secondary battery 1 will be described.

일 구현예에 따른 전고체 리튬이차전지(1)의 충전방법은 전고체 리튬이차전지(1)을, 음극 활물질층(22)의 충전용량을 초과하여 충전(즉 과충전)하는 것일 수 있다.The charging method of the all-solid lithium secondary battery 1 according to an embodiment may be charging (ie, overcharging) the all-solid lithium secondary battery 1 in excess of the charging capacity of the negative electrode active material layer 22.

충전 초기에는 음극 활물질층(22) 내에 리튬이 흡장될 수 있다. 음극 활물질층(22)의 충전용량을 초과하여 충전을 하면 도 2와 같이, 음극 활물질층(22)의 뒷면, 즉 음극 집전체(21)와 음극 활물질층(22) 사이에 리튬이 석출되고, 이 리튬에 의해 제조시에는 존재하지 않았던 금속층(23)이 형성될 수 있다. 방전시에는 음극 활물질층(22) 및 금속층(23) 중 리튬이 이온화되고 양극층(10) 측으로 이동할 수 있다. 따라서 전고체 리튬이차전지(1)에서는, 리튬을 음극 활물질로 사용할 수 있다. 또한, 음극 활물질층(22)은 금속층(23)을 코팅하기 때문에, 금속층(23)의 보호층으로서 기능함과 동시에, 수지상 금속리튬의 석출 및 성장을 억제할 수 있다. 이렇게 하면, 전고체 리튬이차전지(1)의 단락 및 용량 저하가 억제되고, 나아가 전고체 리튬이차전지(1)의 특성이 향상될 수 있다. 또한, 일 구현예에 따르면, 금속층(23)은 미리 형성되어 있지 않기 때문에, 전고체 리튬이차전지(1)의 제조비용을 줄일 수 있다.Lithium may be occluded in the negative active material layer 22 at the beginning of charging. When charging exceeding the charging capacity of the negative active material layer 22, lithium is deposited between the rear surface of the negative active material layer 22, that is, between the negative electrode current collector 21 and the negative active material layer 22, as shown in FIG. The metal layer 23 that did not exist during manufacture may be formed by this lithium. During discharge, lithium among the negative active material layer 22 and the metal layer 23 is ionized and may move toward the positive electrode layer 10. Therefore, in the all-solid lithium secondary battery 1, lithium can be used as a negative electrode active material. In addition, since the negative electrode active material layer 22 coats the metal layer 23, it functions as a protective layer for the metal layer 23 and suppresses the deposition and growth of dendritic metal lithium. In this way, short-circuiting and capacity reduction of the all-solid lithium secondary battery 1 can be suppressed, and further, characteristics of the all-solid lithium secondary battery 1 can be improved. In addition, according to one embodiment, since the metal layer 23 is not formed in advance, it is possible to reduce the manufacturing cost of the all-solid lithium secondary battery 1.

또한 금속층(23)은 도 2와 같이 음극 집전체(21)와 음극 활물질층(22) 사이에 형성되는 것에 한정하지 않고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 음극 활물질층(22)의 내부에 형성되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속층(23)이 음극 집전체(21)와 음극 활물질층(22) 사이 및 음극 활물질층(22)의 내부에 모두 형성되어 있을 수도 있다.In addition, the metal layer 23 is not limited to being formed between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 as shown in FIG. 2, but is formed inside the negative electrode active material layer 22 as shown in FIG. have. Further, as shown in FIG. 4, the metal layer 23 may be formed both between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 and inside the negative electrode active material layer 22.

전고체 리튬이차전지(1)는 양극/세퍼레이터/음극의 구조를 갖는 단위 전지, 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조를 갖는 바이셀, 또는 단위 전지의 구조가 반복되는 적층 전지의 구조로 제작될 수 있다.The all-solid lithium secondary battery (1) is a unit cell having a structure of a positive electrode/separator/cathode, a bi-cell having a structure of a positive electrode/separator/cathode/separator/anode, or a multilayer battery structure in which the structure of the unit cell is repeated. Can be made.

전고체 리튬이차전지(1)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 코인형, 버튼형, 시트형, 적층형, 원통형, 편평형, 뿔형 등을 예시할 수 있다. 또한 전기자동차 등에 이용하는 대형전지에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 전고체 리튬이차전지(1)는 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드차량에도 사용될 수 있다. 또한, 많은 양의 전력 저장이 요구되는 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거 또는 전동 공구 등에 사용될 수 있다.The shape of the all-solid lithium secondary battery 1 is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a stacked type, a cylinder type, a flat type, and a horn type. It can also be applied to large-sized batteries used in electric vehicles. For example, the all-solid lithium secondary battery 1 may also be used in hybrid vehicles such as plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). In addition, it can be used in a field requiring a large amount of power storage. For example, it can be used for electric bicycles or power tools.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예는 발명의 취지에 적합한 범위에서 변경을 가하여 실시할 수 있으며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples. The following   Examples can be implemented by adding changes within the range suitable for   of the invention, and they are all included in the technical scope of the present invention.

 

[실시예] [Example]

실시예Example 1 One

<1. 샘플 제작><1. Sample production>

이하의 순서로, 음극 활물질로서 비정질 탄소를 포함하는 전고체 리튬이차전지 샘플 No. 1~37을 아르곤 가스 분위기 하에 각각 제작하였다. 각 샘플들은 '음극층의 제작'에서 기재한 방법으로 음극층을 제작한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 비정질 탄소를 포함하는 전고체 리튬이차전지를 제작하였다.In the following procedure, sample No. of an all-solid lithium secondary battery containing amorphous carbon as a negative electrode active material. 1 to 37 were each produced under an argon gas atmosphere. For each of the samples, an all-solid lithium secondary battery containing amorphous carbon was fabricated in the same manner, except that the negative electrode layer was prepared by the method described in'Preparation of the negative electrode layer'.

(1) 양극층의 제작(1) Preparation of anode layer

양극 활물질로서, LiNi0 . 8Co0 . 15Al0 . 05O2(NCA)를 준비하였다. 상기 양극 활물질에 대하여 Naoki Suzuki 등 「Synthesis and Electrochemical Properties of I4 -- type Li1 + 2xZn1 - xPS4 Solid Electrolyte」,Chemistry of Materials, 2018년 3월 9일 발행, No. 30, 2236-2244 (2018)에 쓰이는 방법으로 Li2O-ZrO2로 코팅하였다. 또한 고체 전해질로서, 아지로다이트(Argyrodite)형 결정체인 Li6PS5Cl을 준비하였다. 또한 바인더로서, 폴리테트라플루오르에틸렌(듀폰사,Teflon(등록상표))을 준비하였다. 또한 도전제로서, 탄소나노섬유(CNF)을 준비하였다. 이어서,상기 재료들을 양극 활물질, 고체 전해질, 도전제, 및 바인더를 88:12:2:1의 중량비로 혼합하였다.As a positive electrode active material, LiNi 0 . 8 Co 0 . 15 Al 0 . 05 O 2 (NCA) was prepared. Relative to the positive electrode active material such as Suzuki Naoki "Synthesis and Electrochemical Properties of I 4 - - type Li 1 + 2x Zn 1 - x PS 4 Solid Electrolyte」,Chemistry of Materials, published March 9, 2018, No. 30, 2236-2244 (2018) was coated with Li 2 O-ZrO 2 . Further, as a solid electrolyte, Li 6 PS 5 Cl, which is an azirodite type crystal, was prepared. Further, as a binder, polytetrafluoroethylene (Dupont, Teflon (registered trademark)) was prepared. In addition, as a conductive agent, carbon nanofibers (CNF) were prepared. Subsequently, the materials were mixed with a positive electrode active material, a solid electrolyte, a conductive agent, and a binder in a weight ratio of 88:12:2:1.

상기 혼합물을 시트상으로 연신하여 양극 활물질 시트를 제작하였다. 그리고 상기 양극 활물질 시트를 약 1.7 cm2으로 성형하여 18 μm 두께의 알루미늄 호일로 이루어진 양극 집전체에 압착하여 샘플 No.1-37에 이용하는 양극층을 제작하였다.The mixture was stretched into a sheet to prepare a positive electrode active material sheet. Then, the positive electrode active material sheet was molded into about 1.7 cm 2 and pressed onto a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 18 μm to prepare a positive electrode layer used in Sample No. 1-37.

(2) 음극층의 제작 (2) Preparation of cathode layer

(2-1) 샘플 No.1 및 2(2-1)   Sample   No. 1 and 2

10 μm 두께의 Ni 호일(샘플 No.1)과 10 μm 두께의 SUS304 호일로 이루어진 음극 집전체에 30 μm 두께의 Li 금속 호일을 적층한 적층체(샘플 No.2)를 준비하였다. 이들을 각각 약 2 cm이 되도록 펀칭하여 음극층으로 하였다. 다만, 이 음극층에는 돌출부가 있고, 후술하는 바와 같이 전지의 음극단자로 사용한다. 이렇게 하여 샘플 No.1 및 2에 사용하는 음극층을 제작하였다.A laminate (Sample No. 2) in which a 30 μm-thick Li metal foil was laminated on a negative electrode current collector made of 10 μm-thick Ni foil (Sample No. 1) and 10 μm-thick SUS304 foil was prepared. Each of these was punched to be about 2 cm 2 to obtain a cathode layer. However, this negative electrode layer has a protrusion, and is used as a negative terminal of a battery as described later. In this way, the negative electrode layers used for Sample Nos. 1 and 2 were prepared.

(2-2) 샘플 No.3~13 및 15~37(2-2)  Sample Nos. 3~13 and 15~37

N-메틸피롤리돈(NMP) 용액에 녹인 바인더(쿠레하사,# 9300)를 준비하였다. 표 1에 나타낸 음극 활물질을 바인더에 투입한 후, 이 혼합용액에 NMP를 조금씩 첨가하면서 교반하여 슬러리를 제조하였다. 그리고나서,스크린 인쇄법에 의해 10 μm 두께의 SUS304 호일로 이루어진 음극 집전체 상에 상기 슬러리를 음극 활물질층으로 도포하였다. 여기에서,각 샘플의 음극 활물질층의 음극 활물질의 함량, 음극 활물질층의 층 두께는 표 1에 기재한 값이 되도록 하였다. 표 1에서 CB는 카본블랙으로 표기되었고,단위면적당 Ag의 함량은 음극층의 적층방향(즉, 음극 집전체에서 슬러리의 표면에 수직인 방향)에서 본 단위면적당 Ag의 함량을 나타낸다. 그리고나서,공기 중에서 약 80 ℃에서 약 20 분간 건조시킨 후, 100 ℃에서 약 12 시간 진공건조하여 적층체를 얻었다. 이 적층체를 약 2 cm이 되도록 펀칭하여 음극층으로 하였다. 다만,이 음극층에는 돌출부가 있고, 후술하는 바와 같이 전지의 음극단자로 사용한다. 이렇게 하여 샘플 No.3~13 및 15~37에 사용하는 음극층을 제작하였다.A binder (Kureha Corporation, # 9300) dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP) solution was prepared. After the negative active material shown in Table 1 was added to the binder, the mixture was stirred while adding NMP little by little to the mixed solution to prepare a slurry. Then, the slurry was coated as a negative active material layer on a negative electrode current collector made of a 10 μm thick SUS304 foil by a screen printing method. Here, the content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer and the layer thickness of the negative electrode active material layer of each sample were set to the values shown in Table 1. In Table 1, CB is indicated as carbon black, and the content of Ag per unit area represents the content of Ag per unit area as viewed from the stacking direction of the anode layer (ie, the direction perpendicular to the surface of the slurry in the anode current collector). Then, after drying in air at about 80° C. for about 20 minutes, vacuum drying at 100° C. for about 12 hours to obtain a laminate. This laminate was punched so as to be about 2 cm 2 to obtain a cathode layer. However, this negative electrode layer has a protrusion, and is used as a negative terminal of a battery as described later. In this way, negative electrode layers used for Samples Nos. 3 to 13 and 15 to 37 were prepared.

또한 샘플 No.3~9, 11, 13, 15~37은 음극 활물질을 균일하게 확산시켜 슬러리를 음극 집전체 상에 일층으로 도포하였다. 샘플 No.10 및 12는 음극 활물질의 함량을 각각 달리한 슬러리를 음극 집전체 상에 이층으로 도포하였다. 샘플 No.10은 음극 활물질로서 카본블랙(음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체100 중량%을 기준으로 할 때,60 중량%임)만을 함유하는 슬러리를 먼저 음극 집전체 상에 도포하고 그 위에 음극 활물질로서 카본블랙(20 중량%)과 Ag(20 중량%)을 포함하는 슬러리를 도포하였다. 샘플 No.12는 음극 활물질로서 카본블랙(20 중량%)과 Ag(20 중량%)을 포함하는 슬러리를 먼저 음극 집전체 상에 도포하고 그 위에 음극 활물질로서 카본블랙(60 중량%)만을 함유하는 슬러리를 도포하였다. 샘플 No.14는 음극 집전체 상에 음극 활물질로 먼저 Ag가 도금된 호일을 적층하고, 그 위에 CB만을 함유하는 슬러리를 도포하였다.In addition,  Sample  No. 3~9, 11, 13, 15~37 uniformly diffused the negative electrode active material, and the slurry was coated on the negative electrode current collector in one layer. Samples   No. 10 and 12 were coated with a two-layered slurry on the negative electrode current collector in which the content of the negative active material was different from each other. Sample No.10 is a slurry containing only carbon black as a negative electrode active material (60% by weight based on 100% by weight of the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer) first, coated on the negative electrode current collector, and then negative electrode thereon. As an active material, a slurry containing carbon black (20% by weight) and Ag (20% by weight) was applied. Sample No.12 is  a slurry containing carbon black (20% by weight) and Ag (20% by weight) as the negative electrode active material was first applied on the negative electrode current collector, and then only carbon black (60% by weight) as the negative electrode active material was applied thereon. The slurry was applied. Sample No. 14 was prepared by laminating a foil plated with Ag as a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and a slurry containing only CB was applied thereon.

구구분Classification 샘샘플 No.

Sample No.

음극
활물질
cathode
Active material
Ag
함량
Ag
content
CB
함량
CB
content
그외
음극
활물질
함량
etc
cathode
Active material
content
단위면적당
Ag 함량
Per unit area
Ag content
음극
활물질
층 두께
cathode
Active material
Layer thickness
제작방법How to make
구조
layer
rescue
비고Remark
(중량%)(weight%) (중량%)(weight%) (중량%)(weight%) (mg/cm2)(mg/cm 2 ) (㎛) (㎛) 비교예Comparative example 1One 없음none -- -- -- -- -- -- Ni
호일
Ni
Foil
비교예Comparative example 22 없음none -- -- -- -- 00 -- Li
호일
Li
Foil
실시예Example 33 CB+AgCB+Ag 2525 7575 00 0.250.25 1010 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
비교예Comparative example 44 CB+ZnCB+Zn -- 7575 Zn:25Zn:25 -- 1313 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
비교예Comparative example 55 CB+SnCB+Sn -- 7575 Sn:25Sn:25 -- 1515 스크 린screen 일층
도포
ground floor
apply
비교예Comparative example 66 CB+SiCB+Si -- 7575 Si:25Si:25 -- 99 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
비교예Comparative example 77 CB+SiCB+Si -- 9090 Si:10Si:10 -- 1515 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
비교예Comparative example 88 CB+AlCB+Al -- 7575 Al: 25Al: 25 -- 1515 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
실시예Example 99 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.250.25 1010 스크린screen 일층
도포
ground floor
apply
실시예Example 1010 CB+AgCB+Ag 2020 8080 -- 0.220.22 1515 스크린screen 이층 도포Double layer application ①고체전해질 측 CB: 20 중량%, Ag: 20 중량%
②음극 집전체측
CB: 60 중량%
① Solid electrolyte side CB: 20% by weight, Ag: 20% by weight
② Cathode collector side
CB: 60% by weight
실시예Example 1111 CB+AgCB+Ag 2020 8080 -- 0.240.24 1515 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1212 CB+AgCB+Ag 2020 8080 -- 0.200.20 1313 스크린screen 이층 도포Double layer application ①고체전해질 측 CB: 60 중량%
②음극 집전체측
CB: 20 중량%, Ag: 20 중량%
① Solid electrolyte side CB: 60% by weight
② Cathode collector side
CB: 20% by weight, Ag: 20% by weight
실시예Example 1313 CB+AgCB+Ag 1010 9090 -- 0.110.11 1818 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1414 CB+AgCB+Ag 1010 9090 -- 0.060.06 1010 도금 +
스크린
Plating +
screen
일층 도포One layer application Ag가 도금된 호일 상에 CB를 도포CB is applied on Ag-plated foil
실시예Example 1515 CB+Ag+SiCB+Ag+Si 7.57.5 7575 Si:17.5Si:17.5 0.070.07 1414 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1616 CB+Ag+SiCB+Ag+Si 12.512.5 7575 Si:12.5Si:12.5 0.100.10 1212 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1717 CB+Ag+SiCB+Ag+Si 17.517.5 7575 Si:7.5Si:7.5 0.160.16 1212 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1818 CB+Ag+SiCB+Ag+Si 22.522.5 7575 Si:2.5Si:2.5 0.200.20 1111 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 1919 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.250.25 1010 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2020 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 1.131.13 4545 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2121 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.830.83 3131 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2222 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.500.50 1919 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2323 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.250.25 1010 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2424 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.100.10 55 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2525 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.050.05 22 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2626 AgAg 100100 -- -- 2.802.80 1010 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2727 CB+AgCB+Ag 8383 1717 -- 1.831.83 1111 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2828 CB+AgCB+Ag 8080 2020 -- 1.521.52 1010 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 2929 CB+AgCB+Ag 7575 2525 -- 1.131.13 99 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3030 CB+AgCB+Ag 6767 3333 -- 0.940.94 99 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3131 CB+AgCB+Ag 5050 5050 -- 0.600.60 99 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3232 CB+AgCB+Ag 3333 6767 -- 0.300.30 99 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3333 CB+AgCB+Ag 2525 7575 -- 0.250.25 1010 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3434 CB+AgCB+Ag 2020 8080 -- 0.240.24 1515 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3535 CB+AgCB+Ag 1717 8383 -- 0.190.19 1616 스크린screen 일층 도포One layer application 실시예Example 3636 CB+AgCB+Ag 1010 9090 -- 0.110.11 1818 스크린screen 일층 도포One layer application 비교예Comparative example 3737 CBCB -- 100100 -- -- 2424 스크린screen 일층 도포One layer application

(3) 고체 전해질층의 제작 (3) Preparation of solid electrolyte layer

Li6PS5Cl 고체 전해질에 상기 고체 전해질의 전체 100 중량%를 기준으로 할 때 1 중량%의 고무계 바인더를 첨가하였다. 이 혼합물에 자일렌과 디에틸벤젠을 가하면서 교반하여 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 부직포 위에 블레이드 코터를 이용하여 도포하고, 공기 중에서 40 ℃에서 건조시켰다. 이에 따라 얻어진 적층체를 40 ℃에서 12 시간 진공 건조하였다. 이 적층체를 약 2.2 cm2이 되도록 펀칭하고, 샘플 No.1 ~ 37에 이용하는 고체 전해질층을 제작하였다.1% by weight of a rubber-based binder was added to the Li 6 PS 5 Cl solid electrolyte based on the total 100% by weight of the solid electrolyte. The mixture was stirred while adding xylene and diethylbenzene to prepare a slurry. This slurry was applied onto a nonwoven fabric using a blade coater, and dried at 40°C in air. The laminate thus obtained was vacuum dried at 40° C. for 12 hours. This laminate was punched so as to be about 2.2 cm 2 , and a solid electrolyte layer used for Sample Nos. 1 to 37 was prepared.

(4) 전고체 리튬이차전지의 제작 (4) Fabrication of all solid lithium secondary battery

제작한 양극층 고체 전해질층 및 음극층을 이 순서로 재차 진공 중에서 라미네이트 필름에 봉인하여 전고체 리튬이차전지의 샘플 No.1~37을 제작하였다. 여기서 양극 집전체와 음극 집전체의 각각 일부를 전지의 진공을 깨뜨리지 않게 라미네이트 필름으로부터 외부에 돌출시켰다. 이러한 돌출부를 양극층 및 음극층 단자로 하였다. 또한, 이 전고체 리튬이차전지를 490 MPa에서 30 분간 수압처리 하였다. 그 후, 이 샘플들에 대해서도 엔드 플레이트(end plate)에 의한 끼워넣음 등에 의한 압력 인가(가압)를 행하지 않았다. 즉, 각 샘플에 작용하고 있는 외부 압력은 1 MPa 이하(구체적으로는 대기압 정도)이라고 할 수 있다.The prepared positive electrode layer solid electrolyte layer and negative electrode layer were again sealed in a laminate film in vacuum in this order to prepare samples Nos. 1 to 37 of an all-solid lithium secondary battery. Here, a portion of each of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector was protruded from the laminate film to the outside without breaking the vacuum of the battery. These protrusions were used as positive and negative terminals. In addition, this all-solid lithium secondary battery was subjected to water pressure treatment at 490 MPa for 30 minutes. Thereafter, pressure application (pressurization) was not performed on these samples either by fitting or the like by an end plate. That is, it can be said that the external pressure acting on each sample is 1 MPa or less (specifically, about atmospheric pressure).

<2. 충방전 시험><2. Charge/discharge test>

제작한 샘플 No.1~37의 전고체 리튬이차전지에 대하여 다음의 실험방법으로 충방전 시험을 실시하여 그 전지특성(방전용량)을 평가하였다. The battery characteristics (discharge capacity) were evaluated by carrying out a charging/discharging test for the prepared all-solid lithium secondary batteries of Sample Nos. 1 to 37 by the following experimental method.

구체적으로는 제작한 전고체 리튬이차전지를 60 ℃의 항온조에 넣고, 전지특성을 평가하였다. 제1 사이클(1st 사이클)은 전지전압이 4.25 V가 될 때까지 0.6 mA/cm2의 정전류로 충전을 하고, 전류가 0.5 mA 때까지 4.25 V의 정전압 충전을 행하였다. 그 후 전지 전압이 2.5 V가 될 때까지 1.2 mA/cm2의 정전류로 방전을 실시했다(0.2 C 방전). 제2 사이클(2nd 사이클) 및 제3 사이클(3rd 사이클) 에서는, 제1 사이클(1st 사이클)과 동일한 조건으로 충전을 실시하였다. 그리고 제2 사이클(2nd 사이클) 은 전지전압이 2.5 V가 될 때까지 2.0 mA/cm2(0.33 C 방전)의 정전류 방전을 실시하였다. 제3 사이클(3rd 사이클)은 전지전압이 2.5 V가 될 때까지 6.0 mA/cm2(1 C 방전)의 정전류 방전을 실시하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. Specifically, the prepared all-solid lithium secondary battery was placed in a thermostat at 60°C, and the battery characteristics were evaluated. In the first cycle (1 st cycle), charging was performed with a constant current of 0.6 mA/cm 2 until the battery voltage reached 4.25 V, and a constant voltage charging of 4.25 V was performed until the current reached 0.5 mA. Thereafter, discharge was performed with a constant current of 1.2 mA/cm 2 until the battery voltage became 2.5 V (0.2 C discharge). In the second cycle (Cycle 2 nd), and the third cycle (3 rd cycle), the charging was performed under the same conditions as the first cycle (1 st cycle). And the second cycle (2 nd cycle) was performed at a constant current discharge of 2.0 mA / cm 2 (0.33 C discharge) until a 2.5 V battery voltage. The third cycle (3 rd cycle) was performed at a constant current discharge of 6.0 mA / cm 2 (1 C discharging) until the battery voltage become 2.5 V. The results are shown in Table 2.

여기에서 0.2 C 방전에서의 방전용량이 100 mAh/g 이상인 것을 방전용량이 우수하다(표 2에서 ○로 표기)라고 평가하였다. 또한 외부로부터 압력을 인가하지 않는 경우에 가장 영향을 주기 쉬운 1 C 방전에서의 방전용량이 100 mAh/g 이상인 것을 방전용량에 특히 우수하다(표 2에서 ◎로 표기)라고 평가하였다.Here, those having a discharge capacity of 100 mAh/g or more in 0.2 C discharge were evaluated as having excellent discharge capacity (represented by ○ in Table 2). In addition, a discharge capacity of 100 mAh/g or more in 1 C discharge, which is most likely to affect when no external pressure is applied, was evaluated as being particularly excellent in the discharge capacity (marked by ◎ in Table 2).

샘구분Fountain classification 샘플 No.Sample No. 충전용량Charging capacity 0.2C
방전용량
0.2C
Discharge capacity
0.33C
방전용량
0.33C
Discharge capacity
1C
방전용량
1C
Discharge capacity
1C 방전용량/
0.33C 방전용량
1C discharge capacity/
0.33C discharge capacity
방전용량 Discharge capacity
(mAh/g)(mAh/g) (mAh/g) (mAh/g) (mAh/g) (mAh/g) (mAh/g)(mAh/g) (%) (%) 비교예Comparative example 1One 235235 3636 1One 00 22.222.2 XX 비교예Comparative example 22 235235 5555 22 00 6.76.7 XX 실시예Example 33 235235 206206 193193 139139 71.871.8 비교예Comparative example 44 235235 6464 1616 77 39.939.9 XX 비교예Comparative example 55 235235 7575 2525 1212 46.246.2 XX 비교예Comparative example 66 235235 6666 1717 55 29.429.4 XX 비교예Comparative example 77 235235 5353 1313 44 33.333.3 XX 비교예Comparative example 88 235235 9999 3939 2222 55.355.3 XX 실시예Example 99 235235 206206 193193 139139 71.871.8 실시예Example 1010 235235 206206 195195 138138 70.870.8 실시예Example 1111 235235 207207 195195 136136 69.769.7 실시예Example 1212 235235 207207 194194 135135 69.669.6 실시예Example 1313 235235 103103 4444 1818 40.940.9 실시예Example 1414 235235 133133 6666 2424 36.436.4 실시예Example 1515 235235 195195 146146 8787 59.659.6 실시예Example 1616 235235 202202 178178 126126 70.870.8 실시예Example 1717 235235 204204 189189 133133 70.470.4 실시예Example 1818 235235 207207 194194 136136 70.170.1 실시예Example 1919 235235 206206 193193 139139 71.871.8 실시예Example 2020 235235 195195 168168 103103 61.361.3 실시예Example 2121 235235 201201 179179 125125 69.869.8 실시예Example 2222 235235 203203 189189 135135 71.471.4 실시예Example 2323 235235 206206 193193 139139 71.871.8 실시예Example 2424 235235 207207 191191 139139 72.872.8 실시예Example 2525 235235 208208 193193 -- -- 실시예Example 2626 235235 150150 8787 1111 12.912.9 실시예Example 2727 235235 188188 105105 3333 31.431.4 실시예Example 2828 235235 201201 188188 131131 69.769.7 실시예Example 2929 235235 206206 193193 137137 71.071.0 실시예Example 3030 235235 205205 193193 139139 72.072.0 실시예Example 3131 235235 206206 194194 138138 71.171.1 실시예Example 3232 235235 205205 193193 139139 72.372.3 실시예Example 3333 235235 206206 193193 139139 71.871.8 실시예Example 3434 235235 207207 195195 136136 69.769.7 실시예Example 3535 235235 194194 166166 6868 41.041.0 실시예Example 3636 235235 103103 4444 1818 40.940.9 비교예Comparative example 3737 235235 6060 1414 66 42.942.9 XX

<3. 평가><3. Evaluation>

표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 샘플 No.3 및 9~36은 모두 음극 활물질층이 Ag를 갖는 실시예들인 전고체 리튬이차전지이다. 이들 전고체 리튬이차전지의 샘플들은 모두 0.2 C 방전용량이 100 mAh/g 이상이며, 높은 외압을 가하지 않고 뛰어난 방전용량을 발휘하는 것을 확인할 수 있다.As shown in Tables 1 and 2, Sample Nos. 3 and 9 to 36 are all solid lithium secondary batteries, which are examples in which the negative active material layer has Ag. It can be seen that the samples of these all-solid lithium secondary batteries all have a 0.2 C discharge capacity of 100 mAh/g or more, and exhibit excellent discharge capacity without applying a high external pressure.

음극 활물질로서 카본블랙 및 Ag를 포함하고, Ag 함량이 20~25 중량% 인 샘플 No.9~12는 Ag 함량이 10 중량%인 샘플 No.13 및 14보다 우수한 방전용량을 갖고 있다. 이것은 샘플 No.13 및 14과 비교하여, 샘플 No.9~12는 음극층 내의 Ag의 함량이 많아져, 방전시 발생하는 공극을 더 억제할 수 있기 때문이라고 여겨진다. Samples Nos. 9 to 12 containing carbon black and Ag as negative electrode active materials and having an Ag content of 20 to 25% by weight have a discharge capacity superior to those of Samples Nos. 13 and 14 having an Ag content of 10% by weight. It is considered that this is because, compared with Samples Nos. 13 and 14, Samples Nos. 9 to 12 have a higher content of Ag in the cathode layer, so that voids generated during discharge can be further suppressed.

음극 활물질로서 카본블랙 및 Ag와 Si를 포함하고, Si 함량이 12.5 중량% 이하인 No.16~18은 Si 함량이 12.5 중량%을 초과하는 샘플 No.15보다 우수한 방전용량을 갖고 있다. 이것은 샘플 No.15와 비교하여 볼 때, 샘플 No.16~18은 음극층 내의 Ag의 함량이 많아, 방전시에 발생하는 공극을 더 억제할 수 있기 때문이라고 여겨진다.Nos. 16 to 18 containing carbon black, Ag and Si as negative electrode active materials, and having a Si content of 12.5% by weight or less have a discharge capacity superior to Sample No.15, which has a Si content exceeding 12.5% by weight. This is considered to be because, when compared with Sample No. 15, Samples Nos. 16 to 18 have a large content of Ag in the cathode layer, and thus voids generated during discharge can be further suppressed.

음극 활물질로서 카본블랙(75 중량%)과 Ag(25 중량%)를 포함하고, 단위면적당 Ag 함량이 0.1~2.0 mg/cm2 인 샘플 No.20~24는 단위면적당 Ag 함량이 0.1 미만인 샘플 No.25보다 우수한 방전용량을 갖고 있다. 이것은 샘플 No.25와 비교하여, 샘플 No.20~24는 음극층 내의 단위면적당 Ag의 함량이 많아, 방전시 발생하는 공극을 더 억제할 수 있기 때문이라고 여겨진다.Sample Nos. 20 to 24 containing carbon black (75% by weight) and Ag (25% by weight) as negative electrode active materials and having an Ag content of 0.1 to 2.0 mg/cm 2 per unit area are Sample Nos with an Ag content of less than 0.1 per unit area It has better discharge capacity than .25. It is believed that this is because, compared with Sample No. 25, Samples Nos. 20 to 24 have a large content of Ag per unit area in the cathode layer, so that voids generated during discharge can be further suppressed.

음극 활물질로서 카본 블랙 및 Ag를 포함하고, Ag 함량이 20~80 중량% 인 샘플 No.28~34는 Ag 함량이 80 중량%를 초과하는(100 중량% 포함) 샘플 No.26 및 27과, Ag 함량이 20 중량% 미만인 샘플 No.35 및 36보다 우수한 방전용량을 갖고 있다. 이것은 샘플 No.26 및 27의 음극층은 주로 Ag로 구성되기 때문에, 충방전시의 Ag와 Li의 반응에 의한 팽창수축에 의해 음극층의 열화가 일어나기 때문이라고 여겨진다. 한편, Ag가 적은 샘플 No.35 및 36의 음극층은 주로 비표면적이 큰 CB로 구성되었기 때문에, 바인더 부족에 의한 음극층의 강도부족에 의해 충방전시 음극층 열화가 발생했기 때문이라고 여겨진다.Samples Nos. 28 to 34 containing carbon black and Ag as negative electrode active materials and having an Ag content of 20 to 80% by weight were sample Nos. 26 and 27 having an Ag content of more than 80% by weight (including 100% by weight), and It has a better discharge capacity than Samples Nos. 35 and 36 with Ag content less than 20% by weight. This is considered to be because the negative electrode layers of Samples Nos. 26 and 27 are mainly composed of Ag, and thus the negative electrode layer deteriorates due to expansion and contraction due to the reaction of Ag and Li during charge and discharge. On the other hand, since the negative electrode layers of Samples Nos. 35 and 36 with low Ag were mainly composed of CB with a large specific surface area, it is believed that the negative electrode layer deterioration occurred during charge and discharge due to insufficient strength of the negative electrode layer due to insufficient binder.

한편, 샘플 No.1, 2, 4~8 및 37은 모두 음극 활물질층이 Ag를 가지지 않는 비교예들인 전고체 리튬이차전지이다. Meanwhile, Sample Nos. 1, 2, 4 to 8, and 37 are all solid-state lithium secondary batteries, which are comparative examples in which the negative active material layer does not have Ag.

샘플 No.1 및 2의 전고체 리튬이차전지는 모두 음극 활물질을 포함하지 않는다. 따라서 1 번째 사이클의 충방전에서 음극층 내에 공극이 생겨 2 번째 사이클의 충전을 수행할 수 없었다.All solid-state lithium secondary batteries of Samples Nos. 1 and 2 did not contain a negative active material. Therefore, in the charging and discharging of the first cycle, a void was formed in the cathode layer, so that the charging of the second cycle could not be performed.

샘플 No.4~8의 전고체 리튬이차전지는, 음극 활물질로서 카본블랙(CB)과 Ag 이외의 금속을 포함하는 것이다. 또한 샘플 No.37의 전고체 리튬이차전지는 음극 활물질로서 카본블랙(CB)만을 포함하는 것이고, 이들은 모두 우수한 방전용량을 보여주지 않았다.The all-solid lithium secondary batteries of Samples Nos. 4 to 8 contain metals other than carbon black (CB) and Ag as negative electrode active materials. In addition, the all-solid lithium secondary battery of Sample No. 37 contained only carbon black (CB) as a negative electrode active material, and none of them showed excellent discharge capacity.

  1: 전고체 리튬이차전지 10: 양극층
 11: 양극 집전체 12: 양극 활물질층
 20: 음극층 21: 음극 집전체
22: 음극 활물질층 23: 금속층
30: 고체 전해질층
1: all-solid lithium secondary battery 10: anode layer
11: positive current collector 12: positive active material layer
20: negative electrode layer 21: negative electrode current collector
22: negative active material layer 23: metal layer
30: solid electrolyte layer

Claims (24)

양극 활물질층, 고체 전해질층, 및 리튬과 합금 또는 화합물의 형성이 가능한 음극 활물질층을 이러한 순서로 포함하는 전고체 리튬이차전지이며,
상기 음극 활물질층이 Ag을 포함하는 전고체 리튬이차전지.
An all-solid lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer capable of forming an alloy or compound with lithium in this order,
The negative active material layer is an all-solid lithium secondary battery containing Ag.
제1항에 있어서,
상기 Ag의 함량이 음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 10 내지 100 중량%인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The content of the Ag is 10 to 100% by weight based on the total 100% by weight of the negative active material included in the negative active material layer, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 Ag의 함량이 음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 20 내지 80 중량%인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The content of the Ag is 20 to 80% by weight based on the total 100% by weight of the negative active material included in the negative electrode active material layer, an all-solid lithium secondary battery.
제1 항에 있어서,
상기 음극 활물질층에서 단위면적당 Ag의 함량이 0.05 내지 5 mg/cm2인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
An all-solid lithium secondary battery having an Ag content of 0.05 to 5 mg/cm 2 per unit area in the negative active material layer.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층에서 단위면적당 Ag의 함량이 0.1 내지 2.0 mg/cm2인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
An all-solid lithium secondary battery having an Ag content of 0.1 to 2.0 mg/cm 2 per unit area in the negative active material layer.
제1 항에 있어서,
상기 음극 활물질층이 비정질 탄소, 금, 백금, 팔라듐, 규소, 알루미늄, 비스무트, 주석, 인듐 및 아연으로부터 선택되는 1 종 이상을 더 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The negative active material layer further comprises at least one selected from amorphous carbon, gold, platinum, palladium, silicon, aluminum, bismuth, tin, indium, and zinc, an all-solid lithium secondary battery.
제6항에 있어서,
상기 비정질 탄소가 카본블랙, 그래핀, 또는 이들 조합을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 6,
The amorphous carbon comprises carbon black, graphene, or a combination thereof, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층이 입자 상 또는 막 상의 Ag을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The negative active material layer comprises Ag on a particle or a film, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층의 두께가 1 내지 20 μm인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The negative active material layer has a thickness of 1 to 20 μm, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
음극 집전체를 더 포함하며,
초기 상태 또는 완전 방전후 상태에서 상기 음극 집전체, 상기 음극 활물질층, 또는 상기 음극 활물질층과 고체 전해질 사이에 리튬을 포함하지 않는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
Further comprising a negative electrode current collector,
An all-solid lithium secondary battery that does not contain lithium between the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, or the negative electrode active material layer and the solid electrolyte in an initial state or a state after complete discharge.
제1항에 있어서,
음극 집전체를 더 포함하며,
과충전 상태에서 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질층 사이, 상기 음극 활물질층의 내부, 또는 이들 모두에 리튬을 주성분으로 하는 금속층이 석출되어 배치된, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
Further comprising a negative electrode current collector,
In an overcharged state, a metal layer containing lithium as a main component is deposited and disposed between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, inside the negative electrode active material layer, or both.
제11항에 있어서,
상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질층 사이에서 상기 리튬을 주성분으로 하는 금속층이 상기 음극 활물질층 보다 음극 집전체층에 근접하여 배치된, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 11,
An all-solid lithium secondary battery, wherein a metal layer containing lithium as a main component is disposed closer to the negative electrode current collector layer than the negative electrode active material layer between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer.
제11항에 있어서,
상기 리튬을 주성분으로 하는 금속층이 γ1 상, βLi 상, 또는 이들 조합의 상을 포함한 Li(Ag) 합금을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 11,
The lithium-based metal layer comprises a Li (Ag) alloy including a γ 1 phase, a β Li phase, or a combination of these phases.
제13항에 있어서,
상기 Li(Ag) 합금은 Li-Ag 고용체를 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 13,
The Li (Ag) alloy comprises a Li-Ag solid solution, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
음극 집전체를 더 포함하며,
상기 음극 집전체 상에 리튬과 합금 또는 화합물의 형성이 가능한 재료를 포함하는 막을 더 포함하고,
상기 막은 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질층 사이에 배치된, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
Further comprising a negative electrode current collector,
Further comprising a film including a material capable of forming an alloy or compound with lithium on the negative electrode current collector,
The film is disposed between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, an all-solid lithium secondary battery.
제15항에 있어서,
상기 막의 두께가 1 nm 내지 500 nm인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 15,
The thickness of the film is 1 nm to 500 nm, an all-solid lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 고체 전해질층이 황화물계 고체 전해질을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
The solid electrolyte layer comprises a sulfide-based solid electrolyte, an all-solid lithium secondary battery.
제17항에 있어서,
상기 황화물계 고체 전해질은 Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-LiX(X는 할로겐 원소), Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-P2S5-ZmSn(m 및 n은 양수, Z는 Ge, Zn 또는 Ga 중에서 하나), Li2S-GeS2, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-SiS2-LipMOq(p 및 q는 양수, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In 중에서 하나), 또는 이들 조합을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 17,
The sulfide-based solid electrolyte is Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiX (X is a halogen element), Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O- LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5 -Z m S n (m and n are positive numbers, Z is one of Ge, Zn or Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li p MO q (p and q are positive numbers, M is P, Si, Ge, B, Al, Ga Or one of In), or a combination of these, an all-solid lithium secondary battery.
제17항에 있어서,
상기 황화물계 고체 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 고체 전해질을 포함하는, 전고체 리튬이차전지:
<화학식 1>
LixM'yPSzAw
상기 화학식 1에서,
x, y, z, w는 서로 독립적으로 0 이상 6이하이고;
M'은 As, Ge, Ga, Sb, Si, Sn, Al, In, Ti, V, Nb, 또는 Ta 중에서 하나 이상이고;
A는 F, Cl, Br, 또는 I 중에서 하나 이상이다.
The method of claim 17,
The sulfide-based solid electrolyte includes a solid electrolyte represented by the following Formula 1, an all-solid lithium secondary battery:
<Formula 1>
Li x M'y PS z A w
In Formula 1,
x, y, z, and w are each independently 0 or more and 6 or less;
M'is one or more of As, Ge, Ga, Sb, Si, Sn, Al, In, Ti, V, Nb, or Ta;
A is one or more of F, Cl, Br, or I.
제1항에 있어서,
사용시에, 상기 양극 활물질층, 상기 고체 전해질층, 및 상기 음극 활물질층에 인가되는 외부 압력이 1.0 Mpa 이하인, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 1,
In use, an all-solid lithium secondary battery in which an external pressure applied to the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is 1.0 Mpa or less.
양극층, 고체 전해질층, 및 음극층을 이러한 순서로 포함하는 전고체 리튬이차전지이며,
상기 음극층은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하며,
상기 음극 활물질층은 비정질 탄소 및 Ag를 포함하며,
상기 Ag의 함량이 상기 음극 활물질층에 포함된 음극 활물질 전체 100 중량%을 기준으로 할 때 10 내지 100 중량%인, 전고체 리튬이차전지.
It is an all-solid lithium secondary battery comprising a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer in this order,
The negative electrode layer includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer,
The negative active material layer contains amorphous carbon and Ag,
The content of the Ag is 10 to 100% by weight based on the total 100% by weight of the negative active material included in the negative active material layer, an all-solid lithium secondary battery.
제21항에 있어서,
상기 음극 집전체는 Ni 호일, Ni가 코팅된 Cu 호일, 스테인레스스틸 호일, 또는 이들 조합을 포함하는, 전고체 리튬이차전지.
The method of claim 21,
The negative electrode current collector comprises a Ni foil, a Ni-coated Cu foil, a stainless steel foil, or a combination thereof, an all-solid lithium secondary battery.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 전고체 리튬이차전지를 상기 음극 활물질층의 용량을 초과하여 충전하는, 전고체 리튬이차전지의 충전방법.A method for charging an all-solid lithium secondary battery in which the all-solid lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 22 is charged in excess of the capacity of the negative active material layer. 제23항에 있어서,
충전량이 상기 음극 활물질층의 충전용량의 2 ~ 100 배의 값인, 전고체 리튬이차전지의 충전방법.
The method of claim 23,
A charging method of an all-solid lithium secondary battery, wherein the amount of charge is 2 to 100 times the charging capacity of the negative active material layer.
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