KR20220024859A - Amorphous lithium ion conductive oxide powder and manufacturing method thereof, and manufacturing method of lithium ion conductive oxide powder having NASICON type crystal structure - Google Patents

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KR20220024859A KR1020227002254A KR20227002254A KR20220024859A KR 20220024859 A KR20220024859 A KR 20220024859A KR 1020227002254 A KR1020227002254 A KR 1020227002254A KR 20227002254 A KR20227002254 A KR 20227002254A KR 20220024859 A KR20220024859 A KR 20220024859A
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Abstract

리튬을 0.5질량% 이상 6.5질량% 이하, 알루미늄을 0질량% 초과 25.0질량% 이하, 게르마늄을 0질량% 초과 65.0질량% 이하, 인을 10질량% 이상 30질량% 이하, 탄소를 0질량% 초과 0.35질량% 이하 함유하고, BET 일점법으로 계측되는 비표면적이 15㎡/g 이상 100㎡/g 이하인, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제공한다.0.5 mass % or more and 6.5 mass % or less for lithium, more than 0 mass % to 25.0 mass % or less for aluminum, more than 0 mass % to 65.0 mass % or less for germanium, 10 mass % or more to 30 mass % or less for phosphorus, and more than 0 mass % to carbon. Provided is an amorphous lithium ion conductive oxide powder containing 0.35 mass% or less and having a specific surface area of 15 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less as measured by the BET one-point method.

Description

비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 및 그 제조 방법, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법Amorphous lithium ion conductive oxide powder and manufacturing method thereof, and manufacturing method of lithium ion conductive oxide powder having NASICON type crystal structure

이 발명은 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 및 그 제조 방법, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous lithium ion conductive oxide powder, a method for producing the same, and a method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure.

전고체 전지의 고체 전해질의 재료로서, 이온 전도도가 높은 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체가 있고, 그 중 하나로서 일반식 Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(x의 범위는, 0 < x ≤ 1)로 기재되는 리튬 이온 전도체(본 발명에 있어서 「LAGP」라고 기재할 경우가 있음)가 공지(公知)이다.As a material of a solid electrolyte for an all-solid-state battery, there is a lithium ion conductor having a NASICON-type crystal structure with high ionic conductivity, and as one of them, the general formula Li 1+x Al x Ge 2-x (PO 4 ) 3 (the range of x is, A lithium ion conductor (which may be described as "LAGP" in the present invention) described by 0 < x ≤ 1) is known.

또, NASICON형 결정 구조란, 공간군 R3c를 취하고, 높은 리튬 이온 전도도를 갖는 것이 알려져 있는 결정 구조이다. 측정 대상이 NASICON형 결정 구조인지는, 분말 X선 회절 측정에 의해 판단할 수 있다. 예를 들면, 상술한 LAGP의 경우에는, JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조를 행함으로써, 동정(同定)할 수 있다.In addition, the NASICON type|mold crystal structure is a crystal structure which takes space group R3c and has high lithium ion conductivity is known. Whether the measurement object has a NASICON-type crystal structure can be determined by powder X-ray diffraction measurement. For example, in the case of the LAGP described above, identification can be performed by performing verification with JCPDS card No. 01-080-1922.

NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체는, 높은 이온 전도도를 얻기 위해, 특허문헌 1이나 2와 같이 비정질 상태인 LAGP를 사용하여 성형 후, 소성(燒成)하여 결정화시키는 방법이 알려져 있다.In order to obtain high ionic conductivity, a method of crystallizing a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure after molding using LAGP in an amorphous state as in Patent Documents 1 and 2 is known.

비정질 LAGP의 제조 방법에는, 이하의 방법이 알려져 있다.The following methods are known as a manufacturing method of an amorphous LAGP.

1. 금속 알콕시드를 이용한 졸겔법(sol-gel process)에 의해, 비정질 LAGP를 제조하는 방법(특허문헌 1 참조).1. A method for producing an amorphous LAGP by a sol-gel process using a metal alkoxide (see Patent Document 1).

2. 유리 용융법에 따라 비정질 LAGP를 제조하는 방법(특허문헌 2의 (0018) 단락 참조).2. A method of manufacturing an amorphous LAGP by a glass melting method (refer to paragraph (0018) of Patent Document 2).

일본 특허공개공보 2018-37341호Japanese Patent Laid-Open No. 2018-37341 일본 특허공개공보 2018-101467호Japanese Patent Laid-Open No. 2018-101467

그러나 본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1, 2에 기재된 방법으로 제조된 비정질 LAGP를 이용하여 성형체를 제작하고, 그 후, 상기 성형체를 소성함으로써 결정화시킨 LAGP여도 이온 전도도는 낮다. 그래서, 전고체 전지의 가일층의 출력 향상을 위해서는, 소성하여, 결정화시킴으로써, 보다 높은 이온 전도도를 발휘하는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체가 되는, 비정질의 리튬 이온 전도체가 요구되는 것에 상도(想到)했다.However, according to the studies of the present inventors, even if a LAGP crystallized by producing a molded article using the amorphous LAGP manufactured by the method described in Patent Documents 1 and 2, and then calcining the molded article, the ionic conductivity is low. Therefore, in order to further improve the output of the all-solid-state battery, an amorphous lithium ion conductor that becomes a lithium ion conductor of a NASICON type crystal structure that exhibits higher ionic conductivity by calcining and crystallization is required. did.

또한, 특허문헌 1에 기재된 소성 공정은, 이온 전도도를 높이기 위해, 이온 전도성이 없는 저항 성분인 GeO2의 생성을 억지(抑止)하는 것이 요구되므로 불활성 분위기에서의 소성 공정이 필요하여, 원료 비용이나 생산 비용이 늘어나는 방법이다.In addition, in the firing step described in Patent Document 1, in order to increase the ionic conductivity, it is required to suppress the generation of GeO 2 , which is a resistance component without ion conductivity, so that the firing step in an inert atmosphere is required, and the raw material cost and A way to increase production costs.

또한, 특허문헌 2에 기재된 유리 용융법도, 이온 전도도를 높이기 위해 2.1㎛ 이상 2.5㎛ 이하의 입자경을 갖는 제1 LAGP의 분체와, 0.18㎛ 이상 0.25㎛ 이하의 입자경을 갖는 제2 LAGP의 분체의 2종류의 LAGP가 필요하여, 원료 비용이나 생산 비용이 늘어나는 방법이다. 이에 더하여, 고온에서의 원료 용융이 필수이며, 휘발되기 쉬운 원소인 리튬이나 게르마늄이 용융 중에 휘발되어 버려, 조성 어긋남이 생긴다는 과제가 존재하는 것이었다.In addition, the glass melting method described in Patent Document 2 also includes a powder of a first LAGP having a particle diameter of 2.1 μm or more and 2.5 μm or less, and a powder of a second LAGP having a particle diameter of 0.18 μm or more and 0.25 μm or less in order to increase ion conductivity. This is a method that requires a kind of LAGP, which increases the cost of raw materials or production. In addition to this, melting of the raw material at a high temperature is essential, and lithium and germanium, which are elements that are easily volatilized, are volatilized during melting, and there is a problem that a compositional deviation occurs.

본 발명은 상술한 상황 하에서 이루어진 것이며, 그 해결하고자 하는 과제는, 결정화됨으로써 높은 이온 전도도를 발휘하는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말의 전구체인 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말과, 상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 저렴한 원료 비용과 생산 비용에 의해 제조하는 제조 방법과, 보다 높은 이온 전도도를 발휘하는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made under the circumstances described above, and the problem to be solved is a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure that can be crystallized to obtain a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure exhibiting high ionic conductivity. Amorphous lithium ion conductive oxide powder as a precursor, a manufacturing method for producing the amorphous lithium ion conductive oxide powder at low raw material cost and production cost, and a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure that exhibits higher ionic conductivity To provide a manufacturing method.

상술한 과제를 해결하기 위해서는, 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 및 인과 같은 원소를 소정량 함유하는 분말로서, 상기 분말의 탄소 함유량과 BET 비표면적을 소정 범위로 함으로써 얻어지는 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 결정화됨으로써, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말이 되어, 높은 이온 전도도를 발휘하는 것을 발견했다.In order to solve the above problems, an amorphous lithium ion conductive oxide powder containing a predetermined amount of elements such as lithium, aluminum, germanium, and phosphorus and obtained by making the carbon content and BET specific surface area of the powder within a predetermined range is crystallized It was discovered that it became lithium ion conductive oxide powder of a NASICON type|mold crystal structure, and exhibited high ionic conductivity.

상술한 지견(知見)에 의거하여, 본 발명자들은, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 구성 원소인 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 인과 같은 주(主)구성 원소에 더해, 원하는 바에 따라 상기 주구성 원소인 알루미늄이나 게르마늄을 치환하는 원소, 및 원하는 바에 따라 첨가하는 원소인 인 및 규소와 같은 원소를 함유하는 원료로서, 탄소를 함유하지 않는 무기 화합물을 이용하는 구성, 및 상기 구성 원소를 함유하는 무기 화합물의 수용액을 혼합하고, 공침법(共沈法)에 의해 리튬 이온 전도체의 구성 원소를 함유하는 슬러리를 분무 건조하며, 혼합물을 300℃ 이상 500℃ 이하에서 소성하는 구성에 상도하여, 상술한 과제를 해결했다.Based on the above-mentioned knowledge, the present inventors, in addition to main constituent elements such as lithium, aluminum, germanium, and phosphorus, which are constituent elements of the amorphous lithium ion conductive oxide powder, have, if desired, aluminum as the main constituent element. A composition using an inorganic compound containing no carbon as a raw material containing elements such as phosphorus and silicon, which are elements to replace or germanium, and elements to be added as desired, and an aqueous solution of an inorganic compound containing the constituent elements Mixing, spray-drying the slurry containing the constituent elements of the lithium ion conductor by the co-precipitation method, and baking the mixture at 300°C or higher and 500°C or lower, solved the problem described above.

즉, 상술한 과제를 해결하기 위한 제1 발명은,That is, the first invention for solving the above-mentioned problems is,

리튬을 0.5질량% 이상 6.5질량% 이하,0.5 mass % or more and 6.5 mass % or less of lithium;

알루미늄을 0질량% 초과 25.0질량% 이하,More than 0 mass % and 25.0 mass % or less of aluminum,

게르마늄을 0질량% 초과 65.0질량% 이하,More than 0 mass % of germanium 65.0 mass % or less,

인을 10질량% 이상 30질량% 이하 함유하고,It contains 10 mass % or more and 30 mass % or less of phosphorus,

BET 일점법으로 계측되는 비표면적이 15㎡/g 이상 100㎡/g 이하인, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.It is an amorphous lithium ion conductive oxide powder whose specific surface area measured by the BET one-point method is 15 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less.

제2 발명은,The second invention is

리튬을 1질량% 이상 4질량% 이하,1 mass % or more and 4 mass % or less of lithium;

알루미늄을 0질량% 초과 6질량% 이하,More than 0 mass % and 6 mass % or less of aluminum,

게르마늄을 15질량% 초과 35질량% 이하 함유하는, 제1 발명에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.It is the amorphous lithium ion conductive oxide powder of 1st invention containing more than 15 mass % and 35 mass % or less of germanium.

제3 발명은,The third invention is

탄소를 0.01질량% 이상 0.35질량% 이하 더 함유하는, 제1 또는 제2 발명에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.It is the amorphous lithium ion conductive oxide powder of 1st or 2nd invention which further contains 0.01 mass % or more and 0.35 mass % or less of carbon.

제4 발명은,The fourth invention is

상기 BET 일점법으로 계측되는 비표면적이 20㎡/g 이상 100㎡/g 이하인, 제1 내지 제3 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of the first to third inventions, wherein the specific surface area measured by the BET one-point method is 20 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less.

제5 발명은,The fifth invention is

티타늄, 지르코늄, 하프늄으로부터 선택되는, 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, 제1 내지 제4 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of the first to fourth inventions further containing at least one element selected from titanium, zirconium and hafnium.

제6 발명은,The sixth invention is

규소를 10질량% 이하 더 함유하는, 제1 내지 제5 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.It is the amorphous lithium ion conductive oxide powder in any one of 1st - 5th invention which further contains 10 mass % or less of silicon.

제7 발명은,The seventh invention is

상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 일반식 Li1+x+w(Al1-yM1y)x(Ge1-zM2z)2-xP3-wSiwO12의 식으로 표시되고, M1은 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 1종 이상이며, M2는 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 1종 이상이며, x의 범위는 0 < x 1.0, y의 범위는 0 y 1.0, z의 범위는 0 z 1.0, w의 범위는 0 w 1.0인 제1 내지 제6 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder is represented by the formula of the general formula Li 1+x+w (Al 1-y M1 y ) x (Ge 1-z M2 z ) 2-x P 3-w Si w O 12 , M1 is gallium , at least one selected from lanthanum, indium and yttrium, M2 is at least one selected from titanium, zirconium and hafnium, the range of x is 0 < x 1.0, the range of y is 0 y 1.0, and the range of z is The range of 0 z 1.0, w is 0 w 1.0, the amorphous lithium ion conducting oxide powder according to any one of the first to sixth inventions.

제8 발명은,The eighth invention is

갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는, 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, 제1 내지 제6 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of the first to sixth inventions further containing at least one element selected from gallium, lanthanum, indium and yttrium.

제9 발명은,The ninth invention is

리튬 화합물의 수용액과, 알루미늄 화합물의 수용액과, 게르마늄 화합물의 수용액과, 인산암모늄염의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는 슬러리 형성 공정과,A slurry forming step of mixing an aqueous solution of a lithium compound, an aqueous solution of an aluminum compound, an aqueous solution of a germanium compound, and an aqueous solution of an ammonium phosphate salt to obtain a suspension of a coprecipitate;

상기 슬러리를 분무 건조하여, 슬러리 건조물을 얻는 공정과,spray-drying the slurry to obtain a dried slurry;

상기 슬러리 건조물을 300 이상 500 이하에서 소성하는 공정을 갖는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.It is a manufacturing method of an amorphous lithium ion conductive oxide powder which has a process of calcining the said slurry dried material at 300 or more and 500 or less.

제10 발명은,The tenth invention is

상기 슬러리 형성 공정에서, 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 화합물의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 제9 발명에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.In the slurry forming step, an aqueous solution of a compound further containing at least one element selected from gallium, lanthanum, indium and yttrium is mixed to obtain a suspension of a co-precipitate. Preparation of the amorphous lithium ion conducting oxide powder according to the ninth invention way.

제11 발명은,The eleventh invention is

상기 슬러리 형성 공정에서, 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 화합물의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 제9 또는 제10 발명에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.In the slurry forming step, an aqueous solution of a compound further containing at least one element selected from titanium, zirconium and hafnium is mixed to obtain a suspension of a co-precipitate of the amorphous lithium ion conducting oxide powder according to the ninth or tenth invention manufacturing method.

제12 발명은,The twelfth invention is

상기 슬러리 형성 공정에서, 규소 화합물의 수용액을 더 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 제9 내지 제11 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.A method for producing the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of the ninth to eleventh inventions, wherein in the slurry forming step, an aqueous solution of a silicon compound is further mixed to obtain a suspension of a coprecipitate.

제13 발명은,The thirteenth invention is

상기 슬러리 형성 공정에서의 상기 현탁액의 형성은, pH8 이상으로 조정한 상기 게르마늄 화합물의 수용액을 혼합함으로써 행하는, 제9 내지 제12 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.Formation of the suspension in the slurry formation step is a method for producing the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of the ninth to twelfth inventions, wherein the aqueous solution of the germanium compound adjusted to pH 8 or higher is mixed.

제14 발명은,The 14th invention is

제1 내지 제8 발명 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 500보다 높은 온도에서 소성하는 공정을 갖는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.A method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure, comprising a step of calcining the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of claims 1 to 8 at a temperature higher than 500.

제15 발명은,15th invention,

리튬 화합물의 수용액과, 알루미늄 화합물의 수용액과, 게르마늄 화합물의 수용액과, 인산암모늄염의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는 슬러리 형성 공정과,A slurry forming step of mixing an aqueous solution of a lithium compound, an aqueous solution of an aluminum compound, an aqueous solution of a germanium compound, and an aqueous solution of an ammonium phosphate salt to obtain a suspension of a coprecipitate;

상기 슬러리를 분무 건조하여, 슬러리 건조물을 얻는 공정과,spray-drying the slurry to obtain a dried slurry;

상기 슬러리 건조물을 500보다 높은 온도에서 소성하는 공정을 갖는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법이다.It is a method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON-type crystal structure, comprising a step of calcining the dried slurry at a temperature higher than 500.

본 발명에 의하면, 결정화됨으로써 높은 이온 전도도를 발휘하는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있는 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말의 전구체인 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말과, 상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 저렴한 원료 비용과 생산 비용에 의해 제조하는 제조 방법과, 보다 높은 이온 전도도를 발휘하는 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, an amorphous lithium ion conductive oxide powder which is a precursor of a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure capable of obtaining a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure exhibiting high ionic conductivity by crystallization, and the amorphous It is possible to provide a production method for producing a lithium ion conductive oxide powder with low raw material cost and production cost, and a production method for a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure exhibiting higher ionic conductivity.

도 1은 본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도이다.
도 2는 실시예 1, 비교예 1, 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분체의 30,000배인 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 스펙트럼이다.
도 4는 실시예 1에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 스펙트럼이다.
도 5는 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도이다.
도 6은 비교예 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도이다.
1 is a flowchart showing a manufacturing process of a lithium ion conductive oxide powder according to the present invention.
2 is an SEM photograph of 30,000 times the lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
3 is an XRD spectrum of an amorphous lithium ion conducting oxide powder according to Example 1. FIG.
4 is an XRD spectrum of a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON-type crystal structure according to Example 1. FIG.
5 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1. Referring to FIG.
6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2. Referring to FIG.

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 소성하여 결정화시킴으로써, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있는 전구체이다. 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 및 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 예를 들면 일반식 Li1+x+w(Al1-yM1y)x(Ge1-zM2z)2-xP3-wSiwO12(단, M1은 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 1종 이상이며, M2는 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 1종 이상이며, x의 범위는 0 < x ≤ 1.0, y의 범위는 0 ≤ y ≤ 1.0, z의 범위는 0 ≤ z ≤ 1.0, w의 범위는 0 ≤ w ≤ 1.0임)으로 표시된다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention is a precursor capable of obtaining a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure by calcining and crystallizing it. The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention and the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure have, for example, the general formula Li 1+x+w (Al 1-y M1 y ) x (Ge 1-z M2 z ) 2-x P 3-w Si w O 12 (provided that M1 is at least one selected from gallium, lanthanum, indium and yttrium, M2 is at least one selected from titanium, zirconium and hafnium, and the range of x is 0 < x ≤ 1.0, the range of y is 0 ≤ y ≤ 1.0, the range of z is 0 ≤ z ≤ 1.0, and the range of w is 0 ≤ w ≤ 1.0).

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 예를 들면, 펠렛상으로 성형, 또는, 시트상으로 성형한 후, 상기 성형물을 소성하여 결정화시킴으로써, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 소성체를 제조할 수 있다. 상기 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 소성체는, 고체 전해질로서 전고체 전지에 사용된다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention is molded into, for example, a pellet or a sheet, and then calcined to crystallize the molded product to form a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure. A sintered body can be manufactured. The sintered body of the lithium ion conductive oxide powder having the NASICON type crystal structure is used as a solid electrolyte for an all-solid-state battery.

이하, 본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말 및 그 제조 방법, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법에 대해서, [1] 구성 원소, [2] BET 비표면적, [3] 제조 방법의 순으로 설명한다.Hereinafter, with respect to the lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, the manufacturing method thereof, and the manufacturing method of the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure, [1] constituent elements, [2] BET specific surface area, [3] ] The manufacturing method will be described in order.

[1] 구성 원소[1] constituent elements

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 구성 원소로서 적어도 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 인을 갖고 있다. 리튬은, Li 캐리어를 제공하여, 리튬 이온 전도를 가져오는 원소이다. 알루미늄은, 후술하는 4가 금속 원소인 게르마늄을 치환하고, 전하 보상으로서 Li 캐리어를 증가시키는 목적으로 첨가하는 3가의 원소이다. 게르마늄은, 결정화됐을 때의 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조가 되기 위해 필요한 4가 금속 원소이며, 인은, 결정화됐을 때의 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조가 되기 위해 필요한 5가 금속 원소이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention has at least lithium, aluminum, germanium, and phosphorus as constituent elements. Lithium is an element which provides Li + carriers and brings about lithium ion conduction. Aluminum is a trivalent element added for the purpose of replacing germanium as a tetravalent metal element described later and increasing Li + carriers as charge compensation. Germanium is a tetravalent metal element required for a crystallized lithium ion conductive oxide powder to have a NASICON-type crystal structure, and phosphorus is a pentavalent metal element required for a crystallized lithium ion conductive oxide powder to have a NASICON-type crystal structure. is a metallic element.

또한, 상술한 구성 원소인 알루미늄, 게르마늄은 그 일부를 다른 원소로 치환해도 된다. 알루미늄은, 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 1종 이상의 원소에 의해, 일부를 치환할 수 있다. 게르마늄은, 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 1종 이상의 원소에 의해, 일부를 치환할 수 있다.In addition, a part of aluminum and germanium which are the above-mentioned constituent elements may be substituted with another element. Aluminum may be partially substituted by at least one element selected from gallium, lanthanum, indium, and yttrium. Germanium may be partially substituted with one or more elements selected from titanium, zirconium, and hafnium.

인은 일부를 규소로 치환할 수 있다. 5가인 인을 4가인 규소로 치환함으로써, Li 캐리어를 증가시키는 것이 가능해져, Li 이온 전도성의 향상에 기여할 수 있다.Phosphorus may be partially substituted with silicon. By substituting pentavalent phosphorus with tetravalent silicon, it becomes possible to increase Li + carriers, which can contribute to the improvement of Li ion conductivity.

여기에서, 주된 구성 물질의 함유 비율에 대해서 설명한다.Here, the content rate of a main constituent substance is demonstrated.

리튬은, 리튬 원소로서 0.5질량% 이상 6.5질량% 이하가 함유되어 있다.Lithium contains 0.5 mass % or more and 6.5 mass % or less as lithium element.

이것은, 리튬의 함유량이 0.5질량% 이상이면, 리튬 이온 전도도가 담보되기 때문이다. 한편, 리튬의 함유량이 6.5질량% 이하이면, 결정화됐을 때, 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON 구조가 되기 때문이다. 리튬의 함유량은 바람직하게는 1.0질량% 이상, 보다 바람직하게는 1.5질량% 이상, 더 바람직하게는 1.8질량% 이상이며, 한편, 바람직하게는 4.0질량% 이하, 바람직하게는 3.5질량% 이하, 더 바람직하게는 3.3질량% 이하이다.This is because lithium ion conductivity is ensured as content of lithium is 0.5 mass % or more. On the other hand, when content of lithium is 6.5 mass % or less and it crystallizes, it is because lithium ion conductive oxide powder turns into NASICON structure. The content of lithium is preferably 1.0 mass% or more, more preferably 1.5 mass% or more, still more preferably 1.8 mass% or more, and on the other hand, preferably 4.0 mass% or less, preferably 3.5 mass% or less, further Preferably it is 3.3 mass % or less.

알루미늄은 알루미늄 원소로서 0질량% 초과 25.0질량% 이하가 함유되어 있다.Aluminum contains more than 0 mass % and 25.0 mass % or less as an aluminum element.

이것은, 알루미늄을 첨가함으로써, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 리튬 이온 전도도를 향상시킬 수 있기 때문이다.This is because the lithium ion conductivity in the lithium ion conductive oxide powder which has a NASICON type|mold crystal structure can be improved by adding aluminum.

알루미늄의 함유량이 25.0질량% 이하이면, 결정화됐을 때, 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조가 된다. 알루미늄의 함유량은, 바람직하게는 0.5질량% 이상, 더 바람직하게는 1.0질량% 이상이며, 바람직하게는 6.0질량% 이하, 한편, 보다 바람직하게는 5.5질량% 이하, 더 바람직하게는 5.0질량% 이하이다.When it crystallizes as content of aluminum is 25.0 mass % or less, lithium ion conductive oxide powder turns into NASICON type crystal structure. Content of aluminum becomes like this. Preferably it is 0.5 mass % or more, More preferably, it is 1.0 mass % or more, Preferably it is 6.0 mass % or less, On the other hand, More preferably, it is 5.5 mass % or less, More preferably, it is 5.0 mass % or less. am.

게르마늄은, 게르마늄 원소로서 0질량% 초과 65.0질량% 이하가 함유되어 있다.Germanium contains more than 0 mass % and 65.0 mass % or less as a germanium element.

게르마늄의 함유량이 0질량%를 초과하고 있으면, 유리를 형성하여, 비정질로 할 수 있다. 한편, 게르마늄의 함유량이 65.0질량% 이하이면, 결정화됐을 때, 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조가 된다. 게르마늄 함유량은 바람직하게는 15질량% 이상, 보다 바람직하게는 20질량% 이상, 더 바람직하게는 22질량% 이상이며, 한편, 바람직하게는 35질량% 이하, 보다 바람직하게는 33질량% 이하, 더 바람직하게는 30질량% 이하이다.When content of germanium exceeds 0 mass %, glass can be formed and it can be set as amorphous. On the other hand, if the content of germanium is 65.0 mass % or less, when crystallized, the lithium ion conductive oxide powder has a NASICON type crystal structure. The germanium content is preferably 15 mass% or more, more preferably 20 mass% or more, still more preferably 22 mass% or more, while preferably 35 mass% or less, more preferably 33 mass% or less, more Preferably it is 30 mass % or less.

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서, 인은 인 원소로서 10질량% 이상 30질량% 이하가 함유되어 있다. 이 경우에 유리를 형성하여, 비정질로 할 수 있다. 한편, 결정화됐을 때, 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조가 된다. 인 함유량은 바람직하게는 15질량% 이상, 더 바람직하게는 20질량% 이상이며, 한편, 바람직하게는 28질량% 이하, 더 바람직하게는 25질량% 이하이다.In the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, phosphorus is contained in an amount of 10% by mass or more and 30% by mass or less as phosphorus element. In this case, glass can be formed to make it amorphous. On the other hand, when crystallized, the lithium ion conducting oxide powder has a NASICON type crystal structure. Phosphorus content becomes like this. Preferably it is 15 mass % or more, More preferably, it is 20 mass % or more, On the other hand, Preferably it is 28 mass % or less, More preferably, it is 25 mass % or less.

이상 설명한, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 각 원소의 함유량(질량%)은, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 알칼리 용융한 용해액을 제작하고, 이 용해액에 대해, 발광 분석 장치(Agilent사 제품 ICP-720)를 이용하여 각 구성 원소의 정량 분석을 행해, 얻어진 각 구성 원소의 정량 분석 결과의 값이다.The content (mass %) of each element in the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention described above is determined by preparing a solution in which the amorphous lithium ion conductive oxide powder is melted in alkali, and the luminescence analysis of this solution It is the value of the quantitative analysis result of each constituent element obtained by performing quantitative analysis of each constituent element using the apparatus (ICP-720 manufactured by Agilent).

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서, 탄소의 함유량은 0.35질량% 이하인 것이 바람직하다. 탄소의 함유량이 0.35질량% 이하임으로써, 결정화를 위해 소성할 때에 상기 탄소가 연소하고, 그 부분에 기공(pore)이 발생하여, 이온 전도도의 악화로 이어지는 것을 억제할 수 있다. 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 탄소의 함유량을 예를 들면, 0.01질량% 이상 0.35질량% 이하로 할 수 있다. 탄소 함유량은 바람직하게는 0.3질량% 이하, 더 바람직하게는 0.25질량% 이하이다.In the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, the carbon content is preferably 0.35 mass% or less. When the carbon content is 0.35 mass % or less, it can be suppressed that the carbon is burned during sintering for crystallization and pores are generated in the portion, leading to deterioration of the ion conductivity. Amorphous lithium ion conductive oxide powder can make content of carbon into 0.01 mass % or more and 0.35 mass % or less, for example. Carbon content becomes like this. Preferably it is 0.3 mass % or less, More preferably, it is 0.25 mass % or less.

또, 탄소의 함유량의 측정 방법에 대해서는 실시예에서 설명한다.In addition, the measuring method of carbon content is demonstrated in an Example.

그리고, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서, 함유되는 리튬 원소, 알루미늄 원소, 게르마늄 원소, 원하는 바에 따라 첨가된 상술한 치환 금속 원소, 인 원소, 탄소, 산소의 합계는 90.0질량% 이상 100.0질량% 이하가 되지만, 95.0질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 잔여는 불순물이다.And, in the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, the sum of lithium element, aluminum element, germanium element, the above-mentioned substituted metal element, phosphorus element, carbon and oxygen added as desired is 90.0 mass% or more Although it will be 100.0 mass % or less, it is more preferable that it is 95.0 mass % or more. The remainder is impurities.

한편, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 산소량에 대해서는, 상술한 각 금속 원소 및 인이 산화물인 것과, ICP 분석으로 측정한 각 금속 원소 및 인의 양으로부터 산출했다. 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 산소량은, 25 ∼ 60질량%인 것이 바람직하다. 그리고, 불순물량에 대해서는, 각 금속 원소, 인, 탄소, 산소의 각 양을, 100질량%로부터 공제하여 구했다.In addition, about the amount of oxygen in the amorphous lithium ion conductive oxide powder which concerns on this invention, each metal element and phosphorus mentioned above were an oxide, and it calculated from the amount of each metal element and phosphorus measured by ICP analysis. It is preferable that the amount of oxygen in amorphous lithium ion conductive oxide powder is 25-60 mass %. And about the amount of impurities, each amount of each metal element, phosphorus, carbon, and oxygen was deducted from 100 mass %, and was calculated|required.

계산의 구체예에 대해서는, 실시예에서 설명한다.Specific examples of the calculation are described in Examples.

또한, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 규소를 10질량% 이하 더 함유해도 된다. 규소를 첨가함으로써, 보다 유리 형성하기 쉬워진다. 규소의 첨가량이 10질량%를 초과하면 결정화됐을 때, 리튬 이온 전도 산화물 분말이 NASICON형 결정 구조를 취하지 못하고, 그 결과 이온 전도도의 악화로 이어진다. 규소 함유량은 바람직하게는 5질량% 이하, 더 바람직하게는 3질량% 이하이다.Moreover, the amorphous lithium ion conductive oxide powder which concerns on this invention may further contain 10 mass % or less of silicon. By adding silicon, glass formation becomes easier. When the amount of silicon added exceeds 10% by mass, when crystallized, the lithium ion conductive oxide powder does not take the NASICON type crystal structure, which leads to deterioration of ionic conductivity as a result. Silicon content becomes like this. Preferably it is 5 mass % or less, More preferably, it is 3 mass % or less.

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이 규소를 함유할 경우, 함유되는 리튬 원소, 알루미늄 원소, 게르마늄 원소, 인 원소, 탄소, 산소, 및 규소 원자의 합계가 90.0질량% 이상 100.0질량% 이하가 되지만, 95.0질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.When the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention contains silicon, the total of the lithium element, aluminum element, germanium element, phosphorus element, carbon, oxygen, and silicon atom contained is 90.0 mass% or more and 100.0 mass% or less However, it is more preferable that it is 95.0 mass % or more.

한편, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 리튬 원소, 알루미늄 원소, 게르마늄 원소, 원하는 바에 따라 첨가된 상술한 치환 금속 원소, 인 원소, 탄소, 산소 이외에, 10질량% 정도, 바람직하게는 3.0질량% 정도의 불순물을 함유할 경우가 있다. 상기 불순물은, 상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조할 때에 이용된 비드인 지르코니아 등이라고 생각되지만, 이 정도의 함유량이면, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체가 되었을 때의 리튬 이온 전도 특성에, 특히 악영향을 줄 일은 없다.On the other hand, the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, in addition to lithium element, aluminum element, germanium element, the aforementioned substituted metal element, phosphorus element, carbon, and oxygen added as desired, is about 10% by mass, preferably It may contain about 3.0 mass % of impurities. The impurity is considered to be zirconia, which is a bead used in manufacturing the amorphous lithium ion conductive oxide powder, but if it is at this level, the lithium ion conduction characteristics when it becomes a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure, especially There is no adverse effect

[2] BET 비표면적[2] BET specific surface area

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, BET 비표면적이 15㎡/g 이상 100㎡/g 이하이다. 15㎡/g 이상 100㎡/g 이하의 BET 비표면적을 갖고 있으면, 상기 리튬 이온 전도 산화물 분말이 소성될 때에, 함유되어 있는 리튬 이온 전도체 입자에 균일하게 열이 걸려, 입자 전체에 있어서 결정화가 균일하게 생김으로써, 이온 전도도가 향상되기 때문이다. BET 비표면적은, 바람직하게는 20㎡/g 이상, 더 바람직하게는 22㎡/g 이상이며, 바람직하게는 80㎡/g 이하, 더 바람직하게는 60㎡/g 이하이다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention has a BET specific surface area of 15 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less. If it has a BET specific surface area of 15 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less, when the lithium ion conductive oxide powder is fired, heat is uniformly applied to the lithium ion conductor particles contained therein, and crystallization is uniform throughout the particles. This is because the ionic conductivity is improved. The BET specific surface area is preferably 20 m 2 /g or more, more preferably 22 m 2 /g or more, preferably 80 m 2 /g or less, and still more preferably 60 m 2 /g or less.

또, BET 비표면적의 구체적인 측정 방법에 대해서는, 실시예에서 설명한다.In addition, the specific measuring method of a BET specific surface area is demonstrated in an Example.

[3] 제조 방법[3] Manufacturing method

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법에 대해서 설명한다.An amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, and a method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure will be described.

본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조하려면, 우선, 각 구성 원소를 함유하는 원료를, 각각 물에 완전히 용해시켜 수용액으로 하고, 각 구성 원소를 이온 상태로 한다. 그 각 구성 원소의 수용액을 혼합하고, 각 구성 원소를 침전시켜 슬러리를 얻는다. 얻어진 슬러리를 분무 건조하여 분체로 한 후, 소성하여 얻어진 소성물을 분쇄하는 것이다. 각 구성 원소가 용해한 수용액으로부터 침전을 생성시킬 때, 미리 산성 용액끼리, 알칼리성 용액끼리로 혼합해 두어도 된다.In order to produce the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention and the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure, first, the raw materials containing each constituent element are completely dissolved in water to obtain an aqueous solution, The constituent elements are put into an ionic state. The aqueous solution of each constituent element is mixed, each constituent element is precipitated, and a slurry is obtained. After spray-drying the obtained slurry to make powder, the calcined product obtained by calcining is grind|pulverized. When making a precipitation produce|generate from the aqueous solution which each structural element melt|dissolved, you may mix previously with acidic solutions and alkaline solutions.

이하, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말, 그리고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법에 대해서, 상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도인 도 1을 참조하면서, (1) 원료 수용액 조제, (2) 혼합, (3) 분무 처리, (4) 소성, (5) 분쇄, (6) 건조, (7) 소성, (8) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조의 순으로 설명한다.Hereinafter, with respect to the manufacturing method of the amorphous lithium ion conducting oxide powder and the lithium ion conducting oxide powder having a NASICON type crystal structure according to the present invention, FIG. 1 is a flowchart showing the manufacturing process of the amorphous lithium ion conducting oxide powder Referring to, (1) raw material aqueous solution preparation, (2) mixing, (3) spray treatment, (4) calcination, (5) grinding, (6) drying, (7) calcination, (8) NASICON-type crystal structure having a crystal structure The production of the lithium ion conductive oxide powder will be described in order.

(1) 원료 수용액 조제(1) Preparation of raw material aqueous solution

본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 구성 원소인 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 인 및 필요에 따라 알루미늄과 게르마늄의 치환 원소, 및 첨가 원소인 인 및 규소의 각 원소를 함유하는 원료를, 각각 물에 완전히 용해시켜 수용액으로 한다. 그 때, 원료로서 탄소를 함유하지 않는 수용성의 염 혹은 액성에 의해 용해하는 원소이면, 각 원소의 산화물에 산 또는 알칼리를 첨가하여 용해시켜도 된다.A raw material containing lithium, aluminum, germanium, phosphorus, which are constituent elements of the lithium ion conductive oxide powder according to the present invention, and, if necessary, substitution elements of aluminum and germanium, and each element of phosphorus and silicon, which are additive elements, are dissolved in water, respectively. Dissolve completely to make an aqueous solution. In that case, as long as it is a water-soluble salt which does not contain carbon as a raw material, or an element which melt|dissolves by liquid, you may add acid or alkali to the oxide of each element, and may dissolve it.

한편, 탄소를 함유하는 원료, 예를 들면 각 원소의 아세트산염이나 유기산염을 사용했을 경우, 본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말에 상기 탄소가 잔존해 버릴 가능성이 생긴다. 상기 관점에서, 각 구성 원소를 함유하는 원료는 무기 화합물인 것이 바람직하다.On the other hand, when a carbon-containing raw material, for example, acetate or organic acid salt of each element is used, the carbon may remain in the lithium ion conductive oxide powder according to the present invention. From the above viewpoint, the raw material containing each constituent element is preferably an inorganic compound.

이상으로부터, 원료 수용액 조제에 적합한 각 원소의 원료 화합물의 예를 표 1에 나타낸다. 이때, 표 1에 있어서, 용해 후의 수용액의 pH가 산성인 것은, 상기 산성의 원료 수용액끼리를 혼합해도 된다. 또한, 산성의 원료 수용액에, 또 다른 원료 분말을 첨가하여 용해시켜도 된다. 알칼리성의 원료 수용액끼리인 경우도 마찬가지이다.From the above, Table 1 shows examples of the raw material compounds of each element suitable for preparation of the raw material aqueous solution. At this time, in Table 1, if the pH of the aqueous solution after dissolution is acidic, you may mix the said acidic raw material aqueous solution. Further, another raw material powder may be added to the acidic raw material aqueous solution and dissolved. The same is true in the case of alkaline raw material aqueous solutions.

예를 들면, 원료 화합물이 이산화게르마늄인 경우, 순수(純水)에 이산화게르마늄을 첨가하여 교반하면서, 알칼리를 더 첨가하여 게르마늄 수용액을 조제할 수 있다. 이때, 용해 시의 온도를 특별히 검토할 필요는 없고, 가온해도 되고 하지 않아도 된다. 이산화게르마늄은, 수용액의 pH치가 8 내지 12 정도의 범위에서 용해하기 때문이다.For example, when the raw material compound is germanium dioxide, an aqueous solution of germanium can be prepared by adding germanium dioxide to pure water and stirring while adding an alkali. At this time, it is not necessary to examine the temperature in particular at the time of melt|dissolution, and heating may or may not be necessary. This is because germanium dioxide dissolves in the pH value of the aqueous solution in the range of about 8 to 12.

원료 화합물이 수용성은 아닌 것을 사용할 때, 용액의 액성을 조정하지만, 알칼리로서는, 불순물이 잔존하지 않는 암모니아를 사용하는 것이 바람직하다. 산으로서는, 질산, 황산, 염산 등을 사용할 수 있다. 또, 알칼리로서, 수산화리튬 수용액을 사용할 수도 있다. 그 때에는, 상기 수산화리튬도 리튬의 원료 화합물로서 칭량하여 사용하는 것은 물론이다.When using a raw material compound that is not water-soluble, although the liquidity of the solution is adjusted, it is preferable to use ammonia in which no impurities remain as the alkali. As an acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc. can be used. Moreover, as an alkali, lithium hydroxide aqueous solution can also be used. In that case, it goes without saying that the lithium hydroxide is also weighed and used as a raw material compound for lithium.

[표 1][Table 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 (1)에서 조제한 원료 수용액을, 목표로 하는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성에 맞추어 혼합하고, 공침법에 의해 리튬 이온 전도체의 구성 원소를 함유하는 슬러리를 얻는 공정이다. 예를 들면, 암모니아로 용해시킨 알칼리성의 게르마늄 수용액에, 질산리튬, 질산알루미늄 9수화물, 인산이수소암모늄을 용해시킨 산성의 수용액을 첨가하면 직후에 탁해져, 공침법에 의해 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 인 등을 함유한 슬러리를 얻을 수 있다. 이 혼합 공정에서는 액온(液溫)은 특별히 검토할 필요는 없으며, 가온해도 되고, 하지 않아도 된다. 상기 슬러리 중에는, 수산화물로서 석출된 구성 원소와, 이온으로서 존재하고 있는 구성 원소가 존재하고 있다고 생각된다. 또, 슬러리 중에서의 탄산 유래의 탄소량을 저감하기 위해, 상기 슬러리를 질소 퍼지하는 것도 바람직한 구성이다.This is a step of mixing the raw material aqueous solution prepared in the above (1) according to the target composition of the lithium ion conductive oxide powder, and obtaining a slurry containing the constituent elements of the lithium ion conductor by a coprecipitation method. For example, if an acidic aqueous solution in which lithium nitrate, aluminum nitrate 9hydrate, and ammonium dihydrogen phosphate is dissolved is added to an alkaline aqueous germanium solution dissolved with ammonia, it immediately becomes turbid, and lithium, aluminum, germanium, A slurry containing phosphorus or the like can be obtained. In this mixing process, it is not necessary to examine in particular the liquid temperature, and it may or may not need to heat. It is thought that the constituent element which precipitated as a hydroxide and the constituent element which existed as an ion exist in the said slurry. Moreover, in order to reduce the carbon content derived from carbonic acid in a slurry, it is also a preferable structure to nitrogen-purify the said slurry.

본 발명에 있어서, 원료 수용액을 혼합하여, 공침법에 의해 리튬 이온 전도체의 구성 원소를 함유하는 슬러리를 얻기로 한 것은, 공침법의 채용에 의해 혼합액에 있어서의 구성 원소의 이온 농도적(濃度積)이 용해도적(溶解度積)보다 높아지는 과포화 상태를 실현하기 때문이다. 상기 과포화 상태를 실현함으로써, 생성되는 침전물의 핵수(核數)가 많아지는 결과, 석출되는 침전물의 입자경은 작아지고, 최종적으로는, 비정질의 리튬 이온 전도체의 입자의 BET 비표면적을 높게 하는 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또, 본 발명에 있어서의 공침법에 있어서, 리튬 이온 전도체의 구성 원소 전체를 침전시키지는 못했을 것으로도 생각되지만, 대부분의 구성 원소는 공침되어 있으며, 비정질의 리튬 이온 전도체의 입자에 있어서의 구성 원소의 균일성 향상의 효과도 얻을 수 있다.In the present invention, the raw material aqueous solution is mixed to obtain a slurry containing the constituent elements of the lithium ion conductor by the co-precipitation method. ) is because it realizes a supersaturated state that is higher than the solubility product. By realizing the above-mentioned supersaturation state, the number of nuclei of the generated precipitate increases. As a result, the particle size of the precipitated precipitate becomes small, and finally, the effect of increasing the BET specific surface area of the particles of the amorphous lithium ion conductor is obtained. because you can get Further, in the co-precipitation method of the present invention, it is considered that not all of the constituent elements of the lithium ion conductor are precipitated, but most constituent elements are co-precipitated, and the constituent elements in the particles of the amorphous lithium ion conductor are The effect of improving uniformity can also be acquired.

이에 대해, 구성 원소를 완전히 용해시킨 원료 수용액으로부터 탈수하기로 했을 경우에는, 용해도의 변화에 따른 석출로서, 상술한 공침법과 같이 pH 변화에 따른 급격한 과포화 상태를 경과하지 않는다. 이 결과, 생성되는 침전물의 핵수의 수는 감소하고, 석출되는 침전물의 입자경은 커진다. 또한 구성 원소에 따라 용해도가 다르기 때문에, 탈수의 과정에서 용해도가 낮은 구성 원소는 먼저 석출되고, 용해도가 높은 구성 원소는 나중에 석출되어지기 때문에, 생성된 입자의 불균일성이 생길 가능성도 있다.On the other hand, when it is decided to dehydrate from the raw material aqueous solution in which the constituent elements are completely dissolved, the precipitation due to the change in solubility does not pass through a sudden supersaturation state due to the pH change as in the co-precipitation method described above. As a result, the number of nuclei of the precipitate to be formed decreases, and the particle size of the precipitate to be precipitated increases. In addition, since solubility differs depending on the constituent elements, in the process of dehydration, constituent elements with low solubility are precipitated first, and constituent elements with high solubility are precipitated later.

(3) 분무 건조(3) spray drying

상기 (2)에서 얻어진 슬러리를, 스프레이 드라이어 등을 이용하여 분무 건조해서 상기 슬러리 중의 수분을 증발시켜, 분체를 얻는 공정이다.It is a process of spray-drying the slurry obtained in said (2) using a spray dryer etc., evaporating the water|moisture content in the said slurry, and obtaining powder.

여기에서, 건조 공정을 마련하는 것은, 상기 (2)에서 얻어진 슬러리 중에는 구성 원소인 리튬, 알루미늄, 게르마늄, 인, 및 원하는 바에 따라 첨가된 상술한 치환 금속 원소의 대부분이 공침되어 있지만, 이온으로 존재하고 있는 것도 있기 때문이다. 예를 들면, 상기 슬러리로부터 여과 공정에 의해 회수된 분체를 이용하면, 계획적 조성을 갖는 리튬 이온 전도체를 얻을 수 없다고 생각된다.Here, in providing the drying step, in the slurry obtained in the above (2), lithium, aluminum, germanium, phosphorus, which are constituent elements, and most of the above-mentioned substituted metal elements added as desired are co-precipitated, but present as ions Because there are things you are doing. For example, it is considered that a lithium ion conductor having a planned composition cannot be obtained by using the powder recovered from the slurry by the filtration process.

한편, 얻어진 슬러리로부터, 분무 건조가 아닌, 핫 플레이트 등을 사용한 증발 건고(乾固)에 의해 분체를 얻는 것도 가능하기는 하다. 그러나, 탈수하는 시간이 길면, 슬러리 중에서 이온으로 존재하고 있는 구성 원소간의 용해도의 차에 의해, 구성 원소가 불균일하게 석출되어 버릴 우려가 있다.On the other hand, it is also possible to obtain powder from the obtained slurry by evaporation to dryness using a hot plate etc. instead of spray drying. However, when the time for dehydration is long, there is a fear that the constituent elements are non-uniformly precipitated due to the difference in solubility between constituent elements present as ions in the slurry.

여기에서, 가능한 한 신속하게 탈수를 실시함으로써, 구성 원소간의 용해도의 차로부터 생기는 석출의 불균일성을 저감할 수 있다. 따라서, 증발 건고와 같은 방법보다 분무 건조법의 쪽이, 입자의 조성 균일성에는 효과가 있다고 생각된다. 또한 생산면의 관점에서도, 단시간에 용매를 제거할 수 있는 분무 건조법의 쪽이 바람직하다.Here, by performing dehydration as quickly as possible, the non-uniformity of precipitation resulting from the difference in solubility between constituent elements can be reduced. Therefore, it is thought that the spray-drying method has an effect on the composition uniformity of the particles rather than a method such as evaporation to dryness. Moreover, the spray-drying method which can remove a solvent in a short time also from a viewpoint of a production is preferable.

분무 건조를 행함으로써, 건조 분말에는 슬러리 중에 함유되는 원소가 잔존하지만, 얻어진 건조분(乾燥粉)은 소성함으로써 잉여의 불순물은 열에 의해 휘산시켜 제거할 수 있다. 또한, 불순물을 제거하기 위해, 건조분을 수세(水洗)하여 불순물을 제거하고, 건조하는 공정을 더해도 된다.By spray-drying, although the element contained in a slurry remains in a dry powder, an excess impurity can be volatilized by heat and can be removed by baking the obtained dry powder. Moreover, in order to remove an impurity, you may add the process of washing dry powder with water to remove an impurity, and drying.

(4) 소성(4) firing

상기 (3)에서 얻어진 분체를 소성하고, 상기 분체에 잔존해 있는 원료 유래의 암모니아나 질산 성분 등을 제거하여 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻거나, 또는, 상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 경유하는 일 없이, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻는 공정이다. 이하, (Ⅰ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 경우와, (Ⅱ) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 경우와 공정에 대해서 설명한다.The powder obtained in (3) is calcined, and ammonia or nitric acid components derived from the raw material remaining in the powder are removed to obtain an amorphous lithium ion conductive oxide powder, or via the amorphous lithium ion conductive oxide powder It is a process of obtaining lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure without any work. Hereinafter, (I) the case of obtaining an amorphous lithium ion conductive oxide powder and (II) the case and process of obtaining the lithium ion conducting oxide powder which has a NASICON type crystal structure are demonstrated.

(Ⅰ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 경우(I) When obtaining amorphous lithium ion conductive oxide powder

상술한 바와 같이, 비정질의 리튬 이온 전도체 분말을 압분(壓粉) 소성함으로써, 치밀한 성형체가 얻어지지만, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 중에 암모니아나 질산 성분 등의 불순물이 존재하고, 상기 불순물을 함유한 채로 소성하게 되어, 불순물이 연소 또는 휘발됨으로써, 그 부분에 기공이 생겨 치밀한 펠렛이 얻어지지 않게 될 경우가 있다. 그래서, 500℃ 이하의 온도에서 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 소성한다.As described above, by compacting and firing the amorphous lithium ion conductor powder, a dense compact is obtained, but impurities such as ammonia and nitric acid are present in the amorphous lithium ion conductive oxide powder, and the impurities are contained. When it is fired, impurities are burned or volatilized, so that pores may be formed in the portion and dense pellets may not be obtained. Therefore, the amorphous lithium ion conductive oxide powder is fired at a temperature of 500° C. or less.

구체적으로는, 알루미나 제품 등의 용기에, 상기 (3)에서 얻어진 비정질의 리튬 이온 전도체 분말을 넣고, 실온으로부터 300℃ ∼ 500℃까지, 승온 속도 0.1 ∼ 20℃/min으로 승온한다. 300℃ 이상에서 소성함으로써, 암모니아나 질산 성분 등의 제거가 용이해진다. 한편, 500℃ 이하로 함으로써 리튬 이온 전도체의 결정화를 회피할 수 있기 때문이다.Specifically, the amorphous lithium ion conductor powder obtained in (3) is put into a container such as an alumina product, and the temperature is raised from room temperature to 300°C to 500°C at a temperature increase rate of 0.1 to 20°C/min. By baking at 300 degreeC or more, removal of ammonia, a nitric acid component, etc. becomes easy. On the other hand, it is because crystallization of a lithium ion conductor can be avoided by setting it as 500 degrees C or less.

그리고, 300℃ ∼ 500℃에 도달하고 나서 60 ∼ 180분간 소성함으로써 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻는다. 소성 분위기는, 대기 분위기에 한정되지 않고 질소 분위기여도 되지만, 비용이나 생산성의 관점에서는 대기 분위기가 바람직하고, 탄산리튬의 생성을 억제하는 관점에서는 질소 분위기가 바람직하다.And after reaching 300 degreeC - 500 degreeC, an amorphous lithium ion conductive oxide powder is obtained by baking for 60 to 180 minutes. The firing atmosphere is not limited to the atmospheric atmosphere and may be a nitrogen atmosphere, but from the viewpoint of cost and productivity, the atmospheric atmosphere is preferable, and the nitrogen atmosphere is preferable from the viewpoint of suppressing the production of lithium carbonate.

(Ⅱ) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 경우(II) When obtaining lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure

구체적으로는, 상술한 바와 같이, 알루미나 제품 등의 용기에, 상기 (3)에서 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 넣고, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻기 위해, 500℃ 초과, 바람직하게는 550℃ 이상 900℃ 이하의 온도에서 소성하여, 결정화시킴으로써, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻는다. 승온 속도는, 특별히 불문하지만, 1 ∼ 20℃/min이 바람직하다. 소성 분위기에 특별히 제한은 없지만, 대기 분위기로 하는 것이 좋다. 소성 시간은, 특별히 불문하지만 500℃ 초과 900℃ 이하에 도달하고 나서 30분간 이상 300분간 이하로 하는 것이 바람직하다.Specifically, as described above, in a container such as an alumina product, put the amorphous lithium ion conductive oxide powder obtained in (3) above, in order to obtain a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure, exceeding 500 ° C., Preferably, the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure is obtained by calcining and crystallizing at a temperature of 550°C or higher and 900°C or lower. Although a temperature increase rate in particular does not ask, 1-20 degreeC/min is preferable. Although there is no restriction|limiting in particular in the firing atmosphere, It is preferable to set it as atmospheric atmosphere. Although baking time in particular does not matter, it is preferable to set it as 30 minutes or more and 300 minutes or less after reaching more than 500 degreeC and 900 degrees C or less.

(5) 분쇄(5) crushing

상기 (4)에서 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 후공정에서 구해지는 입자경으로까지 분쇄하는 공정이다. 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 입자경은, 이온 전도도에 영향을 줄 일은 없다. 그러나, 예를 들면, 리튬 이온 전도 산화물 분말을 시트상으로 성형할 경우, 목적하는 시트 두께 이상의 입자가 존재하는 것은 바람직하지 않아, 입자경을 조정할 필요가 있다. 분쇄의 방법으로서는, 공지의 방법이 사용 가능하기는 하지만, 비드 밀 등을 이용한 습식 분쇄가 바람직하다. 습식 분쇄를 실시했을 경우에는, 처리 후에 고액 분리를 실시하여, 리튬 이온 전도 산화물 분말을 건조한다. 예를 들면 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 바람직한 입자경은, 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)에 있어서, 1㎛ ∼ 5㎛이다.This is a step of pulverizing the amorphous lithium ion conductive oxide powder obtained in (4) to a particle size determined in a later step. The particle diameter of the amorphous lithium ion conductive oxide powder does not affect the ionic conductivity. However, for example, when forming the lithium ion conductive oxide powder into a sheet shape, it is not preferable that particles having a thickness greater than the desired sheet thickness exist, and it is necessary to adjust the particle size. Although a known method can be used as a grinding|pulverization method, wet grinding using a bead mill etc. is preferable. When wet grinding is performed, solid-liquid separation is performed after the treatment to dry the lithium ion conductive oxide powder. For example, a preferable particle diameter of the amorphous lithium ion conductive oxide powder is 1 µm to 5 µm in terms of a cumulative 50% particle diameter (D 50 ) on a volume basis.

습식 분쇄 시의 용매로서는 유기 용매가 바람직하고, 구체적으로는 IPA가 바람직하다. IPA는 분쇄 후의 건조에 의해 휘발되므로, 리튬 이온 전도 산화물 분말 중에 잔존하지 않기 때문이다.As a solvent at the time of wet grinding, an organic solvent is preferable, and IPA is specifically preferable. This is because IPA does not remain in the lithium ion conductive oxide powder since it volatilizes by drying after pulverization.

용매가 물일 경우, 리튬이 프로톤과 이온 교환해 버려, 리튬 이온 전도도의 악화로 이어질 경우가 있다.When the solvent is water, lithium ion exchanges with protons, which may lead to deterioration of lithium ion conductivity.

또, 분쇄에 비드 밀을 사용할 경우에는, 비드로서는 지르코니아 비드가 바람직하다.Moreover, when using a bead mill for grinding|pulverization, as a bead, a zirconia bead is preferable.

이상 (1) 내지 (5)의 공정을 거침으로써, 본 발명에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있다.By passing the above steps (1) to (5), the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to the present invention can be obtained.

(6) 건조(6) drying

상기 (5)의 공정에서, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 습식 분쇄를 실시했을 경우에는, 그 후, 여과 등의 고액 분리를 실시하여, 사용한 용매의 비점 이상의 온도, 또한, 상기 (4)의 공정에서 실시한 소성 온도 이하의 온도 범위에서 건조시켜, 사용한 용매를 제거함으로써, 본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있다.When the amorphous lithium ion conductive oxide powder is wet-pulverized in the step (5), thereafter, solid-liquid separation such as filtration is performed, the temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent used, and the step (4) above The lithium ion conductive oxide powder according to the present invention can be obtained by drying in a temperature range below the calcination temperature performed in , and removing the used solvent.

하지만, 상기 (5)의 공정에서, 리튬 이온 전도 산화물 분말에 건식 분쇄를 실시했을 경우에는, 상기 건조 공정을 생략해도, 본 발명에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻을 수 있다.However, when dry grinding is performed on the lithium ion conductive oxide powder in the step (5), the lithium ion conductive oxide powder according to the present invention can be obtained even if the drying step is omitted.

리튬 이온 전도 산화물 분말이 비정질인지는, 분말 X선 회절(XRD) 측정에 의해, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로(halo)가 관찰됨으로써 확인할 수 있다. 또, 「헤일로」란, X선의 강도의 완만한 기복으로, X선 차트에 있어서 브로드(broad)한 고조로서 관찰되는 것이다. 그리고, 상기 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이다.Whether the lithium ion conductive oxide powder is amorphous can be confirmed by powder X-ray diffraction (XRD) measurement by observing a halo in a region of 2θ: 15° to 40°. In addition, a "halo" is a gentle undulation of the intensity of an X-ray, and it is observed as a broad rise in an X-ray chart. And, the half width of the halo is 2θ: 2° or more.

(7) 소성(7) firing

상기 (6)에서 얻어진 비정질인 리튬 이온 전도 산화물 분말을 소성하여, 결정화시킴으로써, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조할 수 있다.The lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure can be produced by calcining and crystallizing the amorphous lithium ion conductive oxide powder obtained in (6) above.

소성 온도로서는, 500℃ 초과, 바람직하게는 550℃ 이상 900℃ 이하이다.As a calcination temperature, it is more than 500 degreeC, Preferably it is 550 degreeC or more and 900 degrees C or less.

소성 분위기에 특별히 제한은 없지만, 대기 분위기로 하는 것이 바람직하다.Although there is no restriction|limiting in particular in the baking atmosphere, It is preferable to set it as atmospheric atmosphere.

소성 시간은, 특별히 불문하지만 500℃ 초과 900℃ 이하에 도달하고 나서 30분간 이상 300분간 이하로 하는 것이 바람직하다.Although baking time in particular does not matter, it is preferable to set it as 30 minutes or more and 300 minutes or less after reaching more than 500 degreeC and 900 degrees C or less.

(8) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(8) Lithium ion conducting oxide powder having a NASICON type crystal structure

이상, 설명한 공정에 의해 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조할 수 있다.The lithium ion conductive oxide powder having a NASICON-type crystal structure can be produced by the process described above.

NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 상술하는 결정화 전의 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이 함유하는 원소와 같은 원소를 함유하고 있다.The lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure contains the same elements as those contained in the above-mentioned amorphous lithium ion conductive oxide powder before crystallization.

본 발명의 NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체인지는, XRD 장치를 이용하여 측정해 XRD 프로파일을 얻었다. 얻어진 XRD 프로파일을 XRD 장치 부속의 전자 계산기를 이용하여 JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조하여, 결정 구조를 동정할 수 있다.The lithium ion conductor of the NASICON type crystal structure of the present invention was measured using an XRD apparatus to obtain an XRD profile. A crystal structure can be identified by comparing the obtained XRD profile with JCPDS card No.01-080-1922 using the electronic calculator attached to the XRD apparatus.

실시예Example

(실시예 1)(Example 1)

상술한, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우에 의해, 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조했다. 그리고 제조된 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 분석 및 특성 평가를 실시했다.An amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was prepared according to the flow showing the manufacturing process of the amorphous lithium ion conductive oxide powder described above. And analysis and characteristic evaluation of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 were performed.

(1) 원료 수용액 조제(1) Preparation of raw material aqueous solution

실시예 1에서는, 원료 수용액으로서 (Ⅰ) 게르마늄 수용액: 알칼리성과, (Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액: 산성을 조제했다. 이하, 각각에 대해서 설명한다.In Example 1, (I) germanium aqueous solution: alkalinity and (II) lithium, aluminum, phosphorus containing aqueous solution: acidity were prepared as raw material aqueous solution. Hereinafter, each is demonstrated.

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40° C. while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium oxide to prepare a germanium aqueous solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 21.7g과 질산알루미늄 9수화물 39.4g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.4이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, 21.7 g of lithium nitrate, 39.4 g of aluminum nitrate 9hydrate, and 72.5 g of ammonium dihydrogen phosphate were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.4, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 720g을 분취(分取)하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액의 전량(283.7g)을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 4.3이었다.720 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount (283.7 g) of the acidic lithium, aluminum, and phosphorus-containing aqueous solution was added thereto, and the aqueous solution was prepared immediately after the addition. It became cloudy to obtain a white slurry. The pH value of the obtained white slurry was 4.3.

(3) 분무 건조(3) spray drying

상기 백색 슬러리를, 분무 건조기(TOKYO RIKAKIKAI CO, LTD. 제품 SD-1000)를 이용하여 분무 건조해서, 상기 백색 슬러리 중의 수분을 증발시켜 단번에 고상 석출시켜, 백색의 분말을 얻었다. 또, 분무 건조의 조건으로서는, 입구 온도 180℃, 출구 온도 90℃, 상기 백색 슬러리의 첨가 속도 10g/min으로 했다.The white slurry was spray-dried using a spray dryer (SD-1000 manufactured by TOKYO RIKAKIKAI CO, LTD.), and the water in the white slurry was evaporated to form a solid phase at once to obtain a white powder. Moreover, as conditions of spray drying, it was set as the inlet temperature of 180 degreeC, the outlet temperature of 90 degreeC, and 10 g/min of the addition rate of the said white slurry.

(4) 소성(4) firing

알루미나 제품의 용기에, 상기 분무 건조에 의해 얻어진 백색의 분말을 넣고, 승온 속도 5℃/min으로 실온으로부터 400℃까지 승온하여, 400℃에 도달하고 나서 대기 분위기 하에서 120분간 소성함으로써 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이 얻어졌다.Amorphous lithium ion conduction by putting the white powder obtained by the spray drying into an alumina container, raising the temperature from room temperature to 400°C at a temperature increase rate of 5°C/min, reaching 400°C, and then calcining in an atmospheric atmosphere for 120 minutes An oxide powder was obtained.

얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 30,000배인 SEM 사진을 도 2(실시예 1)에 나타낸다.2 (Example 1) shows an SEM photograph of 30,000 times the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder.

(5) 습식 분쇄(5) wet grinding

상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 40g을, φ1㎜ Zr 비드 160g과 IPA 94.32g과 함께 비드 밀에 장전(裝塡)하고, 120분간 습식 분쇄해 입도(粒度)를 조정하여, 입도를 조정한 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다.40 g of the amorphous lithium ion conductive oxide powder was loaded into a bead mill together with 160 g of φ1 mm Zr beads and 94.32 g of IPA, and wet-pulverized for 120 minutes to adjust the particle size, thereby adjusting the particle size. An ion conducting oxide powder was obtained.

(6) 건조(6) drying

입도를 조정한 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 건조기에 넣고, 100℃ 3시간 건조해, IPA를 제거하여 이 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder having the adjusted particle size was placed in a dryer, dried at 100° C. for 3 hours, and IPA was removed to obtain an amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1.

이 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)을 Helos(분산압 5bar)로 측정한 바 1.8㎛였다. 이 값을 표 3에 기재한다.The cumulative 50% particle diameter (D 50 ) of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 by volume was 1.8 µm as measured by Helos (dispersion pressure 5 bar). These values are shown in Table 3.

(7) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(7) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여, (Ⅰ) 조성 분석, (Ⅱ) 탄소량 분석, (Ⅲ) 산소량 계산, (Ⅳ) BET 비표면적 측정, (Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정, (Ⅵ) 이온 전도도 평가, (Ⅶ) 리튬 이온 전도체의 압분 소성체의 XRD 측정을 실시했다. 이하, 각각의 방법 및 결과에 대해서 설명한다.For the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder, (I) composition analysis, (II) carbon amount analysis, (III) oxygen amount calculation, (IV) BET specific surface area measurement, (V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder, (VI) Ion conductivity evaluation and (VII) XRD measurement of the green compact of the lithium ion conductor were performed. Hereinafter, each method and result will be described.

(Ⅰ) 조성 분석(Ⅰ) Composition analysis

실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 용융제로서 탄산나트륨을 사용하여, 알칼리 용해했다. 그리고, 이 용해액에 대해 ICP 장치(Agilent사 제품 ICP-720)를 이용하여 원소 분석을 행해, 리튬: 2.43질량%, 알루미늄: 3.02질량%, 게르마늄: 25.1질량%, 및 인: 21.7질량%를 얻었다. 각 구성 원소의 분석치를 표 2에 기재한다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was dissolved in alkali using sodium carbonate as a melting agent. Then, elemental analysis was performed on this solution using an ICP apparatus (ICP-720 manufactured by Agilent), lithium: 2.43 mass%, aluminum: 3.02 mass%, germanium: 25.1 mass%, and phosphorus: 21.7 mass% got it Table 2 shows the analysis values of each constituent element.

(Ⅱ) 탄소량 분석(Ⅱ) Carbon Amount Analysis

실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 중의 탄소량을, 미량 탄소·황 분석 장치(HORIBA, Ltd. 제품 EMIA-U510)를 이용하여 측정한 바 0.16질량%였다. 이 값을 표 2에 기재한다.The amount of carbon in the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was measured using a trace carbon and sulfur analyzer (EMIA-U510 manufactured by HORIBA, Ltd.), and was found to be 0.16 mass %. These values are shown in Table 2.

(Ⅲ) 산소량 계산(Ⅲ) Calculation of the amount of oxygen

비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 산소량을 이하와 같이 산출했다.The amount of oxygen in the amorphous lithium ion conductive oxide powder was calculated as follows.

1가인 리튬의 산화물은 Li2O이므로, 리튬 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of monovalent lithium is Li 2 O, the amount of oxygen corresponding to the lithium oxide is expressed by the following formula.

리튬 산화물에 따른 산소량 = (Li 농도 × (Li2O의 식량/Li2O의 Li 원자의 개수) ÷ Li의 식량) ― Li 농도 … (식)Oxygen amount according to lithium oxide = (Li concentration × (food of Li 2 O/number of Li atoms in Li 2 O) ÷ food of Li) — Li concentration… (ceremony)

한편, 상술한 (Ⅰ)로부터, 리튬 농도의 ICP의 분석 결과는 2.43질량%이므로, On the other hand, from the above-mentioned (I), the analysis result of ICP of lithium concentration is 2.43 mass %,

리튬 산화물에 따른 산소량 = (2.43 × (29.88/2) ÷ 6.94) ― 2.43 = 2.80질량%Oxygen amount according to lithium oxide = (2.43 × (29.88/2) ÷ 6.94) - 2.43 = 2.80 mass%

가 된다.becomes

3가인 알루미늄의 산화물은 Al2O3이므로, 알루미늄 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of trivalent aluminum is Al 2 O 3 , the amount of oxygen corresponding to the aluminum oxide is expressed by the following formula.

알루미늄 산화물에 따른 산소량 = (Al 농도 × (Al2O3의 식량/Al2O3의 Al 원자의 개수) ÷ Al의 식량) ― Al 농도 … (식)Oxygen amount according to aluminum oxide = (Al concentration × (food of Al 2 O 3 / number of Al atoms in Al 2 O 3 ) ÷ food of Al) — Al concentration… (ceremony)

한편, 알루미늄 농도의 ICP의 분석 결과는 3.02질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of aluminum concentration is 3.02 mass %,

알루미늄 산화물에 따른 산소량 = (3.02 × (101.96/2) ÷ 26.98) ― 3.02 = 2.69질량%Oxygen amount according to aluminum oxide = (3.02 × (101.96/2) ÷ 26.98) - 3.02 = 2.69 mass%

가 된다.becomes

4가인 게르마늄의 산화물은 GeO2이므로, 게르마늄 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of tetravalent germanium is GeO 2 , the amount of oxygen according to the germanium oxide is expressed by the following formula.

게르마늄 산화물에 따른 산소량 = (Ge 농도 × (GeO2의 식량/GeO2의 Ge 원자의 개수) ÷ Ge의 식량) ― Ge 농도 … (식)Oxygen amount according to germanium oxide = (Ge concentration × (GeO 2 food/Number of Ge atoms in GeO 2 ÷ Ge food) ― Ge concentration … (ceremony)

한편, 게르마늄 농도의 ICP의 분석 결과는 25.1질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of germanium concentration is 25.1 mass %,

게르마늄 산화물에 따른 산소량 = (25.1 × (104.61/1) ÷ 72.61) ― 25.1 = 11.06질량%Oxygen amount according to germanium oxide = (25.1 × (104.61/1) ÷ 72.61) - 25.1 = 11.06 mass%

가 된다.becomes

5가인 인의 산화물은 P2O5이므로, 인 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of pentavalent phosphorus is P 2 O 5 , the amount of oxygen corresponding to the phosphorus oxide is expressed by the following formula.

인 산화물에 따른 산소량 = (P 농도 × (P2O5의 식량/P2O5의 P 원자의 개수) ÷ P의 식량) ― P 농도 … (식)Oxygen amount according to phosphorus oxide = (P concentration × (food in P 2 O 5 / number of P atoms in P 2 O 5 ) ÷ food in P) ― P concentration … (ceremony)

한편, 인 농도의 ICP의 분석 결과는 21.7질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of phosphorus concentration is 21.7 mass %,

인 산화물에 따른 산소량 = (21.7 × (141.94/2) ÷ 30.97) ― 21.7 = 28.02질량%Oxygen amount according to phosphorus oxide = (21.7 × (141.94/2) ÷ 30.97) - 21.7 = 28.02 mass%

가 된다.becomes

상술한 계산 결과로부터, 각각의 금속 원소 산화물 및 인 산화물에 따른 산소량을 합계하면, 2.80 + 2.69 + 11.06 + 28.02 = 44.6질량%가 되었다. 이 값을 표 2에 기재한다.From the above calculation result, when the amount of oxygen corresponding to each metal element oxide and phosphorus oxide was summed up, it became 2.80+2.69+11.06+28.02=44.6 mass %. These values are shown in Table 2.

얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다.The obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 .

또한, 상술한 금속 원소, 인, 탄소, 산소의 각 양으로부터, 불순물량은 3.0질량%로 계산되었다. 이 값을 표 2에 기재한다.In addition, the amount of impurities was calculated as 3.0 mass % from each amount of the above-mentioned metallic element, phosphorus, carbon, and oxygen. These values are shown in Table 2.

(Ⅳ) BET 비표면적 측정(IV) BET specific surface area measurement

실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적을, BET 비표면적 측정기(MOUNTECH Co., Ltd. 제품 Macsorb)를 이용하여 측정했다. 상기 측정기 내에 105℃에서 20분간 질소 가스를 흘려 탈기한 후, 질소와 헬륨과의 혼합 가스(N2: 30체적%, He: 70체적%)를 흘리면서, 실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적을, BET 일점법에 의해 측정한 바 27.7㎡/g이었다. 이 값을 표 3에 기재한다.The BET specific surface area of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was measured using a BET specific surface area measuring instrument (Macsorb manufactured by MOUNTECH Co., Ltd.). After degassing by flowing nitrogen gas at 105° C. for 20 minutes into the measuring device, a mixed gas of nitrogen and helium (N2: 30 vol%, He: 70 vol%) was flowed, and the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 The BET specific surface area of was 27.7 m 2 /g as measured by the BET one-point method. These values are shown in Table 3.

(Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정(V) XRD measurement of amorphous lithium ion conducting oxide powder

실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여 XRD 측정을 실시했다. 측정 조건을 표 4에 기재하고, 얻어진 XRD 스펙트럼을 도 3에 나타낸다.XRD measurement was performed on the amorphous lithium ion conducting oxide powder according to Example 1. The measurement conditions are shown in Table 4, and the obtained XRD spectrum is shown in FIG.

도 3으로부터, 실시예 1에 따른 리튬 이온 전도체는 비정질 구조를 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 이 점을 표 3에 기재한다. 이것은, XRD 측정에 의해, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰된 것에 의한다. 또, 「헤일로」란, X선의 강도의 완만한 기복으로, X선 차트에 있어서 브로드한 고조로서 관찰되는 것이다.From FIG. 3, it was confirmed that the lithium ion conductor according to Example 1 had an amorphous structure. Table 3 shows this point. This is because the halo was observed in the region of 2θ: 15° to 40° by XRD measurement. In addition, a "halo" is a gentle undulation of the intensity|strength of an X-ray, and it observes as a broad rise in an X-ray chart.

그리고, 상기 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.In addition, the half width of the halo was 2θ: 2° or more.

(Ⅵ) 이온 전도도 평가(VI) Ionic conductivity evaluation

실시예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 0.5g을, 직경 10㎜의 원통 절연 용기 중에 투입하고, 스테인리스 집전체와 함께 프레스기에 의해 360㎫로 프레스하여 압분체를 얻었다.0.5 g of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was put into a cylindrical insulated container with a diameter of 10 mm, and was pressed together with a stainless steel current collector at 360 MPa by a press to obtain a green compact.

얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분체를 로(爐) 내 온도가 700℃에 도달하고 나서 120분간 소성하여, 결정화시켜 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12)의 압분 소성체를 제조했다.The green compact of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was calcined for 120 minutes after the furnace temperature reached 700° C., and crystallized to crystallize the lithium ion conductive oxide powder (Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 ) of a green compact was prepared.

상기 소성에 의해 제조된 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체에 대해, 대기 분위기 하, 온도 25℃에서, 포텐쇼/갈바노 스타트(Solartron사 제품 1470E)와 주파수 응답 분석기(Solartron사 제품 1255B)를 이용하여, 교류 임피던스법에 의해 100㎐ ∼ 4㎒의 범위에서 측정을 행했다. 그리고, 상기 측정치의 Cole-Cole 플롯(복소 임피던스 평면 플롯)으로부터 NASICON형 결정 구조를 갖는 압분 소성체의 저항치를 구하고, 얻어진 저항치로부터 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 결정화한, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 이온 전도도를 산출한 바 6.4 × 10-5S/㎝였다. 이 값을 표 3에 기재한다.For the green compact of lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure produced by the above firing, in an atmospheric atmosphere, at a temperature of 25° C., a potentio/galvanostat (1470E manufactured by Solartron) and a frequency response analyzer ( 1255B manufactured by Solartron) was used, and measurement was performed in the range of 100 Hz to 4 MHz by the AC impedance method. Then, from the Cole-Cole plot (complex impedance planar plot) of the measured values, the resistance value of the green compact having the NASICON type crystal structure was obtained, and from the obtained resistance value, an amorphous lithium ion conductive oxide powder was crystallized. Lithium having a NASICON type crystal structure The ion conductivity of the ion conductive oxide powder was calculated to be 6.4 × 10 -5 S/cm. These values are shown in Table 3.

(Ⅶ) 리튬 이온 전도체의 압분 소성체의 XRD 측정(VII) XRD measurement of green compacts of lithium ion conductors

700℃ 120분간 소성하여 결정화된 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를, 상술한 「(Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정」에 기재한 조건으로 XRD 측정하여, JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조한 바, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체인 LAGP의 결정 피크가 관찰되고, 실시예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것을 알 수 있었다. 얻어진 XRD 스펙트럼을 도 4에 나타낸다.The green compact of lithium ion conductor crystallized by baking at 700°C for 120 minutes was subjected to XRD measurement under the conditions described in “(V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder”, JCPDS Card No.01-080- In contrast to 1922, the crystal peak of LAGP, which is a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure, was observed, and the green compact of the lithium ion conductive oxide powder according to Example 1 was a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure. Could know. The obtained XRD spectrum is shown in FIG.

(실시예 2 ∼ 8)(Examples 2 to 8)

실시예 1에서 설명한 「(1) 원료 수용액 조제」 및 「(2) 혼합(슬러리화)」의 공정을, 후술하는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 조작을 실시하여 실시예 2 ∼ 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조했다.The same operation as in Example 1 was carried out, except that the steps of “(1) Preparation of raw material aqueous solution” and “(2) Mixing (slurrying)” described in Example 1 were changed as described later. Amorphous lithium ion conducting oxide powders according to 2 to 8 were prepared.

그리고, 제조된 실시예 2 ∼ 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 이용하여, 실시예 1의 「(7) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말」에서 설명한, 「(Ⅰ) 조성 분석, (Ⅱ) 탄소량 분석, (Ⅲ) 산소량 분석, (Ⅳ) BET 비표면적 측정, (Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정, (Ⅵ) 이온 전도도 평가, (Ⅶ) 리튬 이온 전도체의 압분 소성체의 XRD 측정」을 실시했다.And, using the prepared amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Examples 2 to 8, described in “(7) Amorphous lithium ion conductive oxide powder” of Example 1, “(I) composition analysis, (II) charcoal Small volume analysis, (III) oxygen content analysis, (IV) BET specific surface area measurement, (V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder, (VI) ion conductivity evaluation, (VII) XRD measurement of green compact of lithium ion conductor ' was carried out.

실시예 2 ∼ 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 있어서의 각 구성 원소의 조성 분석의 결과, 산소량, 탄소량 및 불순물량을 표 2에 기재하고, 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)을 Helos(분산압 5bar)로 측정한 값, 결정상 및 BET 비표면적을 표 3에 기재한다. 그리고, 실시예 2 ∼ 8에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 이온 전도도를 표 3에 기재한다.As a result of composition analysis of each constituent element in the amorphous lithium ion conducting oxide powder according to Examples 2 to 8, the amount of oxygen, carbon amount, and impurity amount are shown in Table 2, and the cumulative 50% particle diameter (D 50 ) by volume Table 3 shows the values measured by Helos (dispersion pressure 5 bar), the crystalline phase, and the BET specific surface area. And, Table 3 shows the ionic conductivity of the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure according to Examples 2 to 8.

또, 실시예 5 ∼ 7에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 함유되는, Ti, Zr, Si에 따른 산소량의 산출 방법은, 각각의 실시예에서 설명한다. 또한, 실시예 5 ∼ 7에서도 Ti, Zr, Si 이외의 원소에 따른 산소량의 산출 방법은, 실시예 1과 마찬가지이다.In addition, the calculation method of the amount of oxygen according to Ti, Zr, and Si contained in the amorphous lithium ion conductive oxide powder concerning Examples 5-7 is demonstrated in each Example. Moreover, also in Examples 5-7, the calculation method of the oxygen amount according to elements other than Ti, Zr, and Si is the same as that of Example 1.

<실시예 2> (1) 원료 수용액 조제<Example 2> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며, 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7, and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 18.8g과 질산알루미늄 9수화물 23.6g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.5이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, 18.8 g of lithium nitrate, 23.6 g of aluminum nitrate 9hydrate, and 72.5 g of ammonium dihydrogen phosphate were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.5, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 816g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 6.7이었다.816 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto. got it The pH value of the obtained white slurry was 6.7.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 2 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 .

실시예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 2, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and a halo was observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

실시예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 2, in the same manner as in Example 1, a lithium ion conductive oxide powder according to Example 2 was obtained, and a green compact of a lithium ion conductor was obtained.

실시예 2에 따른 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 실시예 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말은, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(조성식: Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12)인 것이 판명되었다.Using the green compact of the lithium ion conductor according to Example 2, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and the lithium ion conductive oxide powder according to Example 2 was a lithium ion conductive oxide having a NASICON type crystal structure. It was found to be a powder (composition formula: Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 ).

<실시예 3> (1) 원료 수용액 조제<Example 3> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 22.7g과 질산알루미늄 9수화물 23.6g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.4이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, lithium nitrate 22.7 g, aluminum nitrate 9 hydrate 23.6 g, and ammonium dihydrogen phosphate 72.5 g were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.4, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 816g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 4.1이었다.816 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto. got it The pH value of the obtained white slurry was 4.1.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 3에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 3 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 .

실시예 3에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 3, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

실시예 3에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 3에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 3, in the same manner as in Example 1, a lithium ion conductive oxide powder according to Example 3 was obtained, and a green compact of a lithium ion conductor was obtained.

실시예 3에 따른 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 실시예 3에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말은, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(조성식: Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12)인 것이 판명되었다.Using the green compact of the lithium ion conductor according to Example 3, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and the lithium ion conductive oxide powder according to Example 3 was a lithium ion conductive oxide having a NASICON type crystal structure. It was found to be a powder (composition formula: Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 ).

<실시예 4> (1) 원료 수용액 조제<Example 4> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 24.8g과 질산알루미늄 9수화물 57.9g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.3이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, 24.8 g of lithium nitrate, 57.9 g of aluminum nitrate 9hydrate, and 72.5 g of ammonium dihydrogen phosphate were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.3, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 600g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 3.9였다.600 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto. got it The pH value of the obtained white slurry was 3.9.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 4에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 4 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 .

실시예 4에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 4, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

실시예 4에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 4에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 4, in the same manner as in Example 1, a lithium ion conductive oxide powder according to Example 4 was obtained, and a green compact of a lithium ion conductor was obtained.

실시예 4에 따른 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 실시예 4에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말은, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(조성식: Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12)인 것이 판명되었다.Using the green compact of the lithium ion conductor according to Example 4, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and the lithium ion conductive oxide powder according to Example 4 was a lithium ion conductive oxide having a NASICON type crystal structure. It was found to be a powder (composition formula: Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 ).

<실시예 5> (1) 원료 수용액 조제<Example 5> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 21.7g과 질산알루미늄 9수화물 39.4g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.4이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, lithium nitrate 21.7 g, aluminum nitrate 9 hydrate 39.4 g, and ammonium dihydrogen phosphate 72.5 g were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.4, and it was acidic.

(Ⅲ) 티타늄 함유 수용액(III) Aqueous solution containing titanium

농도 35질량%의 과산화수소수 35.8g에 농도 28질량%의 암모니아수를 3.0g 더한 후, 메타티탄산 1.51g을 더해, 완전히 용해할 때까지 교반했다. 그 용액에 상술한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 더했다. 이 시점에서의 pH치는 4.0이었다.After adding 3.0 g of aqueous ammonia with a density|concentration of 28 mass % to 35.8 g of 35 mass % of hydrogen peroxide solutions with a density|concentration, 1.51 g of metatitanic acid was added, and it stirred until it melt|dissolved completely. The lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution mentioned above was added to this solution. The pH value at this point was 4.0.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 684g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 6.7이었다.684 g of the alkaline aqueous germanium solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto. got it The pH value of the obtained white slurry was 6.7.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 5에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5(Ge1.4Ti0.1)P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 5 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 (Ge 1.4 Ti 0.1 ) P 3.0 O 12 .

실시예 5에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 5, in the same manner as in Example 1, XRD measurement was performed. As a result, halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

(Ⅰ) 산소량 계산(Ⅰ) Calculation of the amount of oxygen

비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 함유되는 티타늄에 따른 산소량을 이하와 같이 산출했다.The amount of oxygen corresponding to the titanium contained in the amorphous lithium ion conductive oxide powder was calculated as follows.

4가인 티타늄의 산화물은 TiO2이므로, 티타늄 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of tetravalent titanium is TiO 2 , the amount of oxygen according to the titanium oxide is expressed by the following formula.

티타늄 산화물에 따른 산소량 = (Ti 농도 × (TiO2의 식량/TiO2의 Ti 원자의 개수) ÷ Ti의 식량) ― Ti 농도 … (식)Oxygen amount according to titanium oxide = (Ti concentration × (food of TiO 2 / number of Ti atoms in TiO 2 ) ÷ food of Ti) — Ti concentration… (ceremony)

한편, 티타늄 농도의 ICP의 분석 결과는 0.8질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of titanium concentration is 0.8 mass %,

티타늄 산화물에 따른 산소량 = (0.8 × (79.88/1) ÷ 47.88) ― 0.8 = 0.53질량%Oxygen amount according to titanium oxide = (0.8 × (79.88/1) ÷ 47.88) - 0.8 = 0.53 mass%

가 된다.becomes

실시예 5에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 700℃ 120분간 소성하여, 결정화된 리튬 이온 전도체를 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다. 상기 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를, 상술한 「(Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정」에 기재한 조건으로 XRD 측정하여, JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조한 바, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체인 LiGeP3O12의 결정 피크와 일치했다. 이에 따라 실시예 5에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것이 판명되었다.The amorphous lithium ion conductor powder according to Example 5 was calcined at 700° C. for 120 minutes to obtain a crystallized lithium ion conductor, and also a green compact of the lithium ion conductor was obtained. The green compact of the lithium ion conductor was subjected to XRD measurement under the conditions described in “(V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder” above, and compared with JCPDS card No. 01-080-1922, NASICON It coincided with the crystal peak of LiGeP 3 O 12 , which is a lithium ion conductor with a crystalline structure. Accordingly, it was found that the green fired body of the lithium ion conductive oxide powder according to Example 5 was a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure.

<실시예 6> (1) 원료 수용액 조제<Example 6> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 21.7g과 질산알루미늄 9수화물 39.4g과 인산이수소암모늄 72.5g과 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 0.9이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, 21.7 g of lithium nitrate, 39.4 g of aluminum nitrate 9hydrate, 72.5 g of ammonium dihydrogen phosphate, and an aqueous solution containing lithium, aluminum, and phosphorus were prepared. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 0.9, and was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 684g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 옥시질산지르코늄 4.1g을 더해 완전히 용해시켰다. 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 3.9였다.684 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and 4.1 g of zirconium oxynitrate was added and completely dissolved. When the whole quantity of the said acidic lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was added there, the aqueous solution became cloudy immediately after the said addition, and the white slurry was obtained. The pH value of the obtained white slurry was 3.9.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 5에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5(Ge1.4Zr0.1)P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 5 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 (Ge 1.4 Zr 0.1 )P 3.0 O 12 .

실시예 5에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 5, in the same manner as in Example 1, XRD measurement was performed. As a result, halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

(Ⅰ) 산소량 계산(Ⅰ) Calculation of the amount of oxygen

비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 함유되는 지르코늄에 따른 산소량을 이하와 같이 산출했다.The amount of oxygen corresponding to the zirconium contained in the amorphous lithium ion conductive oxide powder was calculated as follows.

4가인 지르코늄의 산화물은 ZrO2이므로, 티타늄 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of tetravalent zirconium is ZrO 2 , the amount of oxygen corresponding to the titanium oxide is expressed by the following formula.

지르코늄 산화물에 따른 산소량 = (Zr 농도 × (ZrO2의 식량/ZrO2의 Zr 원자의 개수) ÷ Zr의 식량) ― Zr 농도 … (식)Oxygen amount according to zirconium oxide = (Zr concentration × (food of ZrO 2 / number of Zr atoms in ZrO 2 ) ÷ food of Zr) ― Zr concentration … (ceremony)

한편, 지르코늄 농도의 ICP의 분석 결과는 1.5질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of zirconium concentration is 1.5 mass %,

지르코늄 산화물에 따른 산소량 = (1.5 × (123.22/1) ÷ 91.22) ― 1.5 = 0.53질량%Oxygen amount according to zirconium oxide = (1.5 × (123.22/1) ÷ 91.22) - 1.5 = 0.53 mass%

가 된다.becomes

실시예 6에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 700℃ 120분간 소성하여, 결정화된 리튬 이온 전도체를 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다. 상기 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를, 상술한 「(Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정」에 기재한 조건으로 XRD 측정하여, JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조한 바, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체인 LiGeP3O12의 결정 피크와 일치했다. 이에 따라 실시예 6에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것이 판명되었다.The amorphous lithium ion conductor powder according to Example 6 was calcined at 700° C. for 120 minutes to obtain a crystallized lithium ion conductor, and also a green compact of the lithium ion conductor was obtained. The green compact of the lithium ion conductor was subjected to XRD measurement under the conditions described in “(V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder” above, and compared with JCPDS card No. 01-080-1922, NASICON It coincided with the crystal peak of LiGeP 3 O 12 , which is a lithium ion conductor with a crystalline structure. Accordingly, it was found that the green fired body of the lithium ion conductive oxide powder according to Example 6 was a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure.

<실시예 7> (1) 원료 수용액 조제<Example 7> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 이산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium dioxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 질산리튬 23.9g과 질산알루미늄 9수화물 39.4g과 인산이수소암모늄 68.9g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.6이며, 산성이었다.To 150 g of pure water, 23.9 g of lithium nitrate, 39.4 g of aluminum nitrate 9hydrate, and 68.9 g of ammonium dihydrogen phosphate were added to prepare an aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.6, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 720g을 분취하고, Li2O11Si5 용액(Sigma-Aldrich Co. LLC 제품)을 10.2g 첨가했다. 그 액을 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다.720 g of the alkaline germanium aqueous solution was fractionated, and 10.2 g of a Li 2 O 11 Si 5 solution (manufactured by Sigma-Aldrich Co. LLC) was added thereto. The solution was heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto, and the aqueous solution became cloudy immediately after the addition to obtain a white slurry.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 7에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5Ge1.5(P2.96Si0.04)O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 7 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (P 2.96 Si 0.04 )O 12 .

실시예 7에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 7, in the same manner as in Example 1, and XRD measurement was performed, halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

(Ⅰ) 산소량 계산(Ⅰ) Calculation of the amount of oxygen

비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 함유되는 규소에 따른 산소량을 이하와 같이 산출했다.The amount of oxygen corresponding to the silicon contained in the amorphous lithium ion conductive oxide powder was calculated as follows.

4가인 규소의 산화물은 SiO2이므로, 규소 산화물에 따른 산소량은 이하의 식으로 표기된다.Since the oxide of tetravalent silicon is SiO 2 , the amount of oxygen corresponding to the silicon oxide is expressed by the following formula.

규소 산화물에 따른 산소량 = (Si 농도 × (SiO2의 식량/SiO2의 Si 원자의 개수) ÷ Si의 식량) ― Si 농도 … (식)Oxygen amount according to silicon oxide = (Si concentration × (food of SiO 2 / number of Si atoms of SiO 2 ) ÷ food of Si) — Si concentration… (ceremony)

한편, 규소 농도의 ICP의 분석 결과는 0.2질량%이므로,On the other hand, since the analysis result of ICP of silicon concentration is 0.2 mass %,

규소 산화물에 따른 산소량 = (0.2 × (60.08/1) ÷ 28.09) ― 0.2 = 0.23질량%Oxygen amount according to silicon oxide = (0.2 × (60.08/1) ÷ 28.09) - 0.2 = 0.23 mass%

가 된다.becomes

실시예 7에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 700℃ 120분간 소성하여, 결정화된 리튬 이온 전도체를 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다. 상기 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를, 상술한 「(Ⅴ) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정」에 기재한 조건으로 XRD 측정하여, JCPDS 카드 No.01-080-1922와 대조한 바, NASICON형 결정 구조의 리튬 이온 전도체인 LiGeP3O12의 결정 피크와 일치했다. 이에 따라 실시예 7에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것이 판명되었다.The amorphous lithium ion conductor powder according to Example 7 was calcined at 700° C. for 120 minutes to obtain a crystallized lithium ion conductor, and also a green compact of the lithium ion conductor was obtained. The green compact of the lithium ion conductor was subjected to XRD measurement under the conditions described in “(V) XRD measurement of amorphous lithium ion conductive oxide powder” above, and compared with JCPDS card No. 01-080-1922, NASICON It coincided with the crystal peak of LiGeP 3 O 12 , which is a lithium ion conductor with a crystalline structure. Accordingly, it was found that the green fired body of the lithium ion conductive oxide powder according to Example 7 was a lithium ion conductor having a NASICON type crystal structure.

<실시예 8> (1) 원료 수용액 조제<Example 8> (1) Preparation of raw material aqueous solution

(Ⅰ) 게르마늄 수용액(Ⅰ) Germanium aqueous solution

순수 4000g에 이산화게르마늄 192.5g을 첨가하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 알칼리로서 농도 28질량%의 암모니아수 97.5g을 더 첨가하여, 상기 산화게르마늄을 용해시켜 게르마늄 수용액을 조제했다. 조제한 수용액에 있어서의 pH치는 10.7이며 알칼리성이었다.192.5 g of germanium dioxide was added to 4000 g of pure water, it was heated to 40°C while stirring, and 97.5 g of ammonia water having a concentration of 28% by mass as an alkali was further added to dissolve the germanium oxide to prepare an aqueous germanium solution. The pH value in the prepared aqueous solution was 10.7 and was alkaline.

(Ⅱ) 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액(Ⅱ) Aqueous solution containing lithium, aluminum and phosphorus

순수 150g에, 아세트산리튬 22.9g과 질산알루미늄 9수화물 39.4g과 인산이수소암모늄 72.5g을 더해, 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액을 조제했다. 조제한 리튬, 알루미늄, 인 함유 수용액에 있어서의 pH치는 1.8이며, 산성이었다.Lithium acetate 22.9g, aluminum nitrate 9 hydrate 39.4g, and ammonium dihydrogenphosphate 72.5g were added to 150 g of pure water, lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was prepared. The pH value in the prepared lithium, aluminum, and phosphorus containing aqueous solution was 1.8, and it was acidic.

(2) 혼합(슬러리화)(2) mixing (slurrying)

상기 알칼리성인 게르마늄 수용액 720g을 분취하여 교반하면서 40℃로 가온하고, 거기에 상기 산성인 리튬, 알루미늄, 인, 티타늄 함유 수용액의 전량을 첨가한 바, 수용액은 상기 첨가 직후에 백탁하여, 백색 슬러리를 얻었다. 얻어진 백색 슬러리의 pH치는 4.5였다.720 g of the alkaline germanium aqueous solution was aliquoted and heated to 40° C. while stirring, and the entire amount of the acidic lithium, aluminum, phosphorus, and titanium-containing aqueous solution was added thereto, and the aqueous solution became cloudy immediately after the addition, forming a white slurry got it The pH value of the obtained white slurry was 4.5.

(3) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말(3) amorphous lithium ion conducting oxide powder

얻어진 백색 슬러리를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성식은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다.Using the obtained white slurry, it operated similarly to Example 1, and the amorphous lithium ion conducting oxide powder which concerns on Example 8 was obtained. The composition formula of the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 .

실시예 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 2θ: 15° ∼ 40°의 영역에서 헤일로가 관찰되고, 헤일로의 반값폭은 2θ: 2° 이상이었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 8, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and halos were observed in the region of 2θ: 15° to 40°, and the half width of the halo was 2θ: 2° It was more than that.

실시예 8에 따른 비정질 리튬 이온 전도체 분말을 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 실시예 8에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻고, 또한 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 얻었다.Using the amorphous lithium ion conductor powder according to Example 8, in the same manner as in Example 1, a lithium ion conductive oxide powder according to Example 8 was obtained, and a green compact of a lithium ion conductor was obtained.

실시예 8에 따른 리튬 이온 전도체의 압분 소성체를 이용해, 실시예 1과 마찬가지로 조작하여 XRD 측정을 실시한 바, 실시예 8에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말은, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말(조성식: Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12)인 것이 판명되었다.Using the green compact of the lithium ion conductor according to Example 8, XRD measurement was performed in the same manner as in Example 1, and the lithium ion conductive oxide powder according to Example 8 was a lithium ion conductive oxide having a NASICON type crystal structure. It was found to be a powder (composition formula: Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 ).

(비교예 1)(Comparative Example 1)

도 5에 나타내는 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도에 의해, 비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 제조했다. 그리고 제조된 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 분석 및 특성 평가를 실시했다.An amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was prepared by a flowchart showing a manufacturing process of the lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 shown in FIG. 5 . Then, analysis and characteristic evaluation of the lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 were performed.

(1) 게르마늄, 알루미늄 용액 조제(1) Germanium, aluminum solution preparation

부탄올 97.68g에, Ge(OEt) 410g과 Al(OBt) 33.25g을 첨가하고, 용해시켜 Ge, Al 용액을 조제했다.To 97.68 g of butanol, 410 g of Ge(OEt) and 33.25 g of Al(OBt) were added and dissolved to prepare a Ge and Al solution.

(2) 리튬, 인 용액 조제(2) Preparation of lithium and phosphorus solutions

순수 379.64g에, LiCOOCH3 2.61g과 (NH4)2HPO4 9.098g을 첨가하고, 용해시켜 리튬, 인 용액을 조제했다.To 379.64 g of pure water, 2.61 g of LiCOOCH 3 and 9.098 g of (NH 4 ) 2 HPO 4 were added and dissolved to prepare a lithium and phosphorus solution.

(3) 혼합(졸화)(3) mixing (solization)

상기 게르마늄, 알루미늄 용액과 상기 리튬, 인 용액을 혼합하여, 혼합 용액을 얻었다.The germanium and aluminum solution and the lithium and phosphorus solution were mixed to obtain a mixed solution.

(4) 건조 → 진공 건조(4) Drying → vacuum drying

상기 혼합 용액을 100℃의 분위기 하에서 건조하고, 그 후 110℃에서 진공 건조하여, 분체를 얻었다.The mixed solution was dried under an atmosphere of 100°C, and then vacuum dried at 110°C to obtain a powder.

(5) 소성(5) firing

상기 진공 건조에 의해 얻어진 분체를 질소 분위기 하 400℃에서 소성하여, 비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말이 얻어졌다.The powder obtained by the vacuum drying was calcined at 400° C. under a nitrogen atmosphere to obtain an amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1.

얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 30,000배인 SEM 사진을 도 2에 나타낸다.Fig. 2 shows an SEM photograph of 30,000 times the obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder.

(6) 분쇄(6) crushing

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 40g을, φ1㎜ Zr 비드 160g과 IPA 94.32g과 함께 비드 밀에 장전하고, 120분간 분쇄하여 입도를 조정한 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다.40 g of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was loaded into a bead mill together with 160 g of φ1 mm Zr beads and 94.32 g of IPA, and then pulverized for 120 minutes to obtain a lithium ion conductive oxide powder whose particle size was adjusted.

(7) 건조(7) drying

입도를 조정한 리튬 이온 전도 산화물 분말을 건조기에 넣고, 100℃ 3시간 건조해, IPA를 제거하여 이 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다.The lithium ion conductive oxide powder whose particle size was adjusted was put in a dryer, dried at 100° C. for 3 hours, and IPA was removed to obtain a lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1.

이 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)을, Helos(분산압 5bar)로 측정한 바 1.5㎛였다.The volume-based cumulative 50% particle diameter (D 50 ) of the lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was 1.5 µm as measured by Helos (dispersion pressure 5 bar).

(8) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성 분석(8) Composition analysis of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 실시예 1과 마찬가지로 원소 분석을 행하여, Li 2.40(질량%), Al 2.94(질량%), Ge 25.2(질량%), 및 P 21.7(질량%)을 얻었다. 각 구성 원소의 조성을 표 2에 기재한다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was subjected to elemental analysis in the same manner as in Example 1, Li 2.40 (mass %), Al 2.94 (mass %), Ge 25.2 (mass %), and P 21.7 (mass %) ) was obtained. Table 2 shows the composition of each constituent element.

(9) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 탄소량 및 산소량 분석(9) Analysis of carbon content and oxygen content of amorphous lithium ion conductive oxide powder

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 중의 탄소량 및 산소량을, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 바 탄소량은 0.38질량%, 산소량은 44.5질량%였다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다. 또한, 상술한 금속 원소, 인, 탄소, 산소의 각 양으로부터, 불순물량은 2.9질량%로 계산되었다. 이 값을 표 2에 기재한다.When the amount of carbon and the amount of oxygen in the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 were measured in the same manner as in Example 1, the amount of carbon was 0.38% by mass and the amount of oxygen was 44.5% by mass. The obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 . In addition, the amount of impurities was calculated to be 2.9 mass % from the respective amounts of the above-described metallic elements, phosphorus, carbon, and oxygen. These values are shown in Table 2.

(10) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적 측정(10) Measurement of BET specific surface area of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적을, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 바 12.3㎡/g이었다. 이 값을 표 3에 기재한다.The BET specific surface area of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was 12.3 m 2 /g when measured in the same manner as in Example 1. These values are shown in Table 3.

(11) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정(11) XRD measurement of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 측정 조건으로 XRD 측정을 실시했다. 얻어진 XRD 스펙트럼은 실시예 1과 마찬가지로 헤일로가 확인된 점에서, 비교예 1에 따른 리튬 이온 전도체는 비정질임을 확인할 수 있었다. 이 점을 표 3에 기재한다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1 was subjected to XRD measurement under the same measurement conditions as in Example 1. In the obtained XRD spectrum, it was confirmed that the lithium ion conductor according to Comparative Example 1 was amorphous because halo was confirmed as in Example 1. Table 3 shows this point.

(12) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 이온 전도성의 평가(12) Evaluation of ion conductivity of lithium ion conductive oxide powder having NASICON type crystal structure

비교예 1에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 조작을 행하여, 비교예 1에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체를 제조했다.For the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 1, the same operation as in Example 1 was performed to prepare a green compact of the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure according to Comparative Example 1.

제조된 비교예 1에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체에 대해, 실시예 1과 마찬가지로 이온 전도도를 산출한 바 4.6 × 10-6S/㎝였다. 이 값을 표 3에 기재한다.For the green fired body of the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure according to Comparative Example 1, the ionic conductivity was calculated in the same manner as in Example 1, and the result was 4.6 × 10 -6 S/cm. These values are shown in Table 3.

또한, 비교예 1에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 압분 소성체를, 실시예 1과 마찬가지로 XRD 측정한 결과, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것을 알 수 있었다.In addition, as a result of XRD measurement of the green compact having a NASICON-type crystal structure according to Comparative Example 1 as in Example 1, it was found that it was a lithium ion conductor having a NASICON-type crystal structure.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

도 6에 나타내는 비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 공정을 나타내는 플로우도에 의해, 비교예 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말(Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3)을 제조했다. 그리고 제조된 비교예 2에 따른 리튬 이온 전도 산화물 분말의 분석 및 특성 평가를 실시했다.By the flowchart showing the manufacturing process of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 shown in FIG. 6, the lithium ion conductive oxide powder (Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 ) according to Comparative Example 2 was prepared did. And analysis and characteristic evaluation of the lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 were performed.

(1) 원료 칭량, 혼합(1) Weighing and mixing of raw materials

원료 분말로서, Li2CO3 2.85g, Al2O3 1.31g, GeO2 8.08g, NH4H2PO4 17.76g을 칭량했다. 그리고, 칭량한 각 원료 분말을 자제(磁製) 유발에 넣고, 혼합하여 혼합 분말을 얻었다.As raw material powder, Li 2 CO 3 2.85 g, Al 2 O 3 1.31 g, GeO 2 8.08 g, NH 4 H 2 PO 4 17.76 g were weighed. And each weighed raw material powder was put into a self-made mortar, and it mixed and obtained the mixed powder.

(2) 소성(2) firing

얻어진 혼합 분말을 알루미나 도가니에 넣고, 대기 분위기 하 400℃의 온도에서 5시간 소성하여 소성분을 얻었다.The obtained mixed powder was placed in an alumina crucible, and calcined at a temperature of 400° C. in an air atmosphere for 5 hours to obtain a calcined component.

(3) 용해(3) dissolution

얻어진 소성분을 백금 도가니에 넣고, 1200℃의 온도에서 1시간 가열하여 용해물로 했다.The obtained calcined component was put in a platinum crucible and heated at a temperature of 1200°C for 1 hour to obtain a melted product.

(4) 급랭(4) quench

상기 용해물의 급랭을 행해, 유리화하여 유리체의 분체를 얻었다.The lysate was quenched and vitrified to obtain a glassy powder.

얻어진 유리체의 10,000배인 SEM 사진을 도 2에 나타낸다.An SEM photograph of 10,000 times the obtained vitreous is shown in FIG. 2 .

(5) 분쇄(5) crushing

얻어진 유리체의 분체를, 유발에서 대략 해쇄(解碎)하여 입자경 200㎛ 이하의 분체를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 용매에 IPA를 이용하여, 습식 분쇄를 실시해, 입도를 조정한 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 얻었다.The obtained glass powder was roughly crushed in a mortar to obtain powder having a particle size of 200 µm or less. Thereafter, in the same manner as in Example 1, wet grinding was performed using IPA as a solvent to obtain an amorphous lithium ion conductive oxide powder whose particle size was adjusted.

(6) 건조(6) drying

입도를 조정한 리튬 이온 전도 산화물 분말을 건조기에 넣고, 100℃ 3시간 건조해, IPA를 제거하여 이 비교예 2에 따른 비정질의 리튬 이온 전도체 분체를 얻었다.The lithium ion conductive oxide powder whose particle size was adjusted was put in a dryer, dried at 100° C. for 3 hours, and IPA was removed to obtain an amorphous lithium ion conductor powder according to Comparative Example 2.

(7) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 조성 분석(7) Composition analysis of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을, 실시예 1과 마찬가지로 원소 분석을 행하여, Li 2.39(질량%), Al 2.98(질량%), Ge 24.5(질량%), 및 P 21.8(질량%)을 얻었다. 각 구성 원소의 조성의 값을 표 2에 기재한다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 was subjected to elemental analysis as in Example 1, Li 2.39 (mass %), Al 2.98 (mass %), Ge 24.5 (mass %), and P 21.8 (mass %) ) was obtained. Table 2 shows the values of the composition of each constituent element.

(8) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 탄소량 및 산소량 분석(8) Analysis of carbon content and oxygen content of amorphous lithium ion conductive oxide powder

비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말 중의 탄소량 및 산소량을, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 바 탄소량은 0.041질량%, 산소량은 44.4질량%였다. 얻어진 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은 Li1.5Al0.5Ge1.5P3.0O12였다. 또한, 상술한 금속 원소, 인, 탄소, 산소의 각 양으로부터, 불순물량은 3.9질량%로 계산되었다. 이 값을 표 2에 기재한다.When the amount of carbon and the amount of oxygen in the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 were measured in the same manner as in Example 1, the amount of carbon was 0.041 mass% and the amount of oxygen was 44.4 mass%. The obtained amorphous lithium ion conductive oxide powder was Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 P 3.0 O 12 . In addition, the amount of impurities was calculated as 3.9 mass % from each amount of the above-mentioned metallic element, phosphorus, carbon, and oxygen. These values are shown in Table 2.

(9) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적 측정(9) BET specific surface area measurement of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 BET 비표면적을, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 바 3.3㎡/g이었다. 이 값을 표 3에 기재한다.The BET specific surface area of the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 was measured in the same manner as in Example 1, and was found to be 3.3 m 2 /g. These values are shown in Table 3.

(10) 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 XRD 측정(10) XRD measurement of amorphous lithium ion conducting oxide powder

비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 측정 조건으로 XRD 측정을 실시했다. 얻어진 XRD 스펙트럼은 실시예 1과 마찬가지로 헤일로가 확인된 점에서, 비교예 2에 따른 비정질의 리튬 이온 전도체는 비정질임을 확인할 수 있었다. 이 점을 표 3에 기재한다.The amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2 was subjected to XRD measurement under the same measurement conditions as in Example 1. In the obtained XRD spectrum, it was confirmed that the amorphous lithium ion conductor according to Comparative Example 2 was amorphous because halo was confirmed as in Example 1. Table 3 shows this point.

(11) NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 이온 전도성의 평가(11) Evaluation of ionic conductivity of lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure

비교예 2에 따른 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 조작을 행하여, 비교예 2에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체를 제조했다.For the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to Comparative Example 2, the same operation as in Example 1 was performed to prepare a green compact of lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure according to Comparative Example 2.

제조된 비교예 2에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 압분 소성체에 대해, 실시예 1과 마찬가지로 이온 전도도를 산출한 바 2.2 × 10-5S/㎝였다. 이 점을 표 3에 기재한다.With respect to the green compact of the lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure according to Comparative Example 2, the ionic conductivity was calculated as in Example 1 and found to be 2.2 × 10 -5 S/cm. Table 3 shows this point.

또한, 비교예 2에 따른 NASICON형 결정 구조를 갖는 압분 소성체를, 실시예 1과 마찬가지로 XRD 측정한 결과, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도체인 것을 알 수 있었다.Further, as a result of XRD measurement of the green compact having a NASICON-type crystal structure according to Comparative Example 2 as in Example 1, it was found that it was a lithium ion conductor having a NASICON-type crystal structure.

[표 2][Table 2]

Figure pct00002
Figure pct00002

[표 3][Table 3]

Figure pct00003
Figure pct00003

[표 4][Table 4]

Figure pct00004
Figure pct00004

Claims (15)

리튬을 0.5질량% 이상 6.5질량% 이하,
알루미늄을 0질량% 초과 25.0질량% 이하,
게르마늄을 0질량% 초과 65.0질량% 이하,
인을 10질량% 이상 30질량% 이하 함유하고,
BET 일점법으로 계측되는 비표면적이 15㎡/g 이상 100㎡/g 이하인, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
0.5 mass % or more and 6.5 mass % or less of lithium;
More than 0 mass % and 25.0 mass % or less of aluminum,
More than 0 mass % of germanium 65.0 mass % or less,
It contains 10 mass % or more and 30 mass % or less of phosphorus,
An amorphous lithium ion conductive oxide powder having a specific surface area of 15 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less measured by the BET one-point method.
제1항에 있어서,
리튬을 1질량% 이상 4질량% 이하,
알루미늄을 0질량% 초과 6질량% 이하,
게르마늄을 15질량% 초과 35질량% 이하 함유하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
The method of claim 1,
1 mass % or more and 4 mass % or less of lithium;
More than 0 mass % and 6 mass % or less of aluminum,
Amorphous lithium ion conductive oxide powder containing more than 15 mass % and 35 mass % or less of germanium.
제1항 또는 제2항에 있어서,
탄소를 0.01질량% 이상 0.35질량% 이하 더 함유하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
3. The method of claim 1 or 2,
The amorphous lithium ion conductive oxide powder which further contains 0.01 mass % or more and 0.35 mass % or less of carbon.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 BET 일점법으로 계측되는 비표면적이 20㎡/g 이상 100㎡/g 이하인, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
An amorphous lithium ion conductive oxide powder having a specific surface area of 20 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less measured by the BET one-point method.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
티타늄, 지르코늄, 하프늄으로부터 선택되는, 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
An amorphous lithium ion conducting oxide powder further comprising at least one element selected from titanium, zirconium and hafnium.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
규소를 10질량% 이하 더 함유하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The amorphous lithium ion conductive oxide powder which further contains 10 mass % or less of silicon.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말은, 일반식 Li1+x+w(Al1-yM1y)x(Ge1-zM2z)2-xP3-wSiwO12의 식으로 표시되고, M1은 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 1종 이상이며, M2는 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 1종 이상이며, x의 범위는 0 < x ≤ 1.0, y의 범위는 0 ≤ y ≤ 1.0, z의 범위는 0 ≤ z ≤ 1.0, w의 범위는 0 ≤ w ≤ 1.0인 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The amorphous lithium ion conductive oxide powder is represented by the formula of the general formula Li 1+x+w (Al 1-y M1 y ) x (Ge 1-z M2 z ) 2-x P 3-w Si w O 12 , M1 is gallium , lanthanum, indium, and at least one selected from yttrium, M2 is at least one selected from titanium, zirconium, and hafnium, the range of x is 0 < x ≤ 1.0, the range of y is 0 ≤ y ≤ 1.0, z Amorphous lithium ion conducting oxide powder with a range of 0 ≤ z ≤ 1.0, and a range of w of 0 ≤ w ≤ 1.0.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는, 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
An amorphous lithium ion conducting oxide powder further comprising at least one element selected from gallium, lanthanum, indium and yttrium.
리튬 화합물의 수용액과, 알루미늄 화합물의 수용액과, 게르마늄 화합물의 수용액과, 인산암모늄염의 수용액을 혼합하여 공침물(共沈物)의 현탁액을 얻는 슬러리 형성 공정과,
상기 슬러리를 분무 건조하여, 슬러리 건조물을 얻는 공정과,
상기 슬러리 건조물을 300℃ 이상 500℃ 이하에서 소성(燒成)하는 공정을 갖는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
A slurry forming step of mixing an aqueous solution of a lithium compound, an aqueous solution of an aluminum compound, an aqueous solution of a germanium compound, and an aqueous solution of an ammonium phosphate salt to obtain a suspension of a coprecipitate;
spray-drying the slurry to obtain a dried slurry;
The manufacturing method of the amorphous lithium ion conductive oxide powder which has the process of calcining the said slurry dried product at 300 degreeC or more and 500 degrees C or less.
제9항에 있어서,
상기 슬러리 형성 공정에서, 갈륨, 란타늄, 인듐 및 이트륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 화합물의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
In the slurry forming step, an aqueous solution of a compound further containing at least one element selected from gallium, lanthanum, indium and yttrium is mixed to obtain a suspension of a coprecipitate, a method for producing an amorphous lithium ion conducting oxide powder.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 슬러리 형성 공정에서, 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 화합물의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
11. The method of claim 9 or 10,
In the slurry forming step, an aqueous solution of a compound further containing at least one element selected from titanium, zirconium and hafnium is mixed to obtain a suspension of a coprecipitate, a method for producing an amorphous lithium ion conducting oxide powder.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리 형성 공정에서, 규소 화합물의 수용액을 더 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
12. The method according to any one of claims 9 to 11,
In the slurry forming step, an aqueous solution of a silicon compound is further mixed to obtain a suspension of a co-precipitate, a method for producing an amorphous lithium ion conductive oxide powder.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리 형성 공정에서의 상기 현탁액의 형성은, pH8 이상으로 조정한 상기 게르마늄 화합물의 수용액을 혼합함으로써 행하는, 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
The method for producing an amorphous lithium ion conductive oxide powder, wherein the suspension is formed in the slurry forming step by mixing an aqueous solution of the germanium compound adjusted to pH 8 or higher.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 비정질 리튬 이온 전도 산화물 분말을 500℃보다 높은 온도에서 소성하는 공정을 갖는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.A method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON type crystal structure, comprising a step of calcining the amorphous lithium ion conductive oxide powder according to any one of claims 1 to 8 at a temperature higher than 500°C. 리튬 화합물의 수용액과, 알루미늄 화합물의 수용액과, 게르마늄 화합물의 수용액과, 인산암모늄염의 수용액을 혼합하여 공침물의 현탁액을 얻는 슬러리 형성 공정과,
상기 슬러리를 분무 건조하여, 슬러리 건조물을 얻는 공정과,
상기 슬러리 건조물을 500℃보다 높은 온도에서 소성하는 공정을 갖는, NASICON형 결정 구조를 갖는 리튬 이온 전도 산화물 분말의 제조 방법.
A slurry forming step of mixing an aqueous solution of a lithium compound, an aqueous solution of an aluminum compound, an aqueous solution of a germanium compound, and an aqueous solution of an ammonium phosphate salt to obtain a suspension of a coprecipitate;
spray-drying the slurry to obtain a dried slurry;
A method for producing a lithium ion conductive oxide powder having a NASICON-type crystal structure, comprising a step of calcining the dried slurry at a temperature higher than 500°C.
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