KR20230000522U - Solid State Electrolyte Structure - Google Patents

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쯔-난 양
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프로로지움 테크놀로지 코., 엘티디.
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Abstract

본 고안은 티타늄 성분을 함유한 고체 전해질을 대상으로, 그 표면을 보호층으로 완전히 피복하고, 고체 산화 금속 또는 유기 고분자 등으로 구성된 보호층을 이용하여, 티타늄 성분의 비교적 낮은 전압 하에서의 환원 반응을 효과적으로 차단하여, 티타늄의 극층에 대한 오염 또는 영향을 효과적으로 방지함으로써 화학저항성을 향상시키고, 티타늄 성분을 함유한 고체 전해질의 응용을 대폭 증가시킴과 동시에, 보호층의 설치를 통해 고체 전해질의 표면 접촉 상태 역시 개선할 수 있어, 그 접촉면이 작고, 접촉면이 불량하며, 전하 이동 반응 상수가 비교적 낮은 등의 각종 단점을 해결할 수 있는 고체 전해질 구조를 공개하였다. The present invention targets a solid electrolyte containing a titanium component, completely covers its surface with a protective layer, and effectively reduces the titanium component's reduction reaction under a relatively low voltage by using a protective layer composed of a solid metal oxide or organic polymer. It improves chemical resistance by effectively preventing contamination or influence on the pole layer of titanium, greatly increases the application of solid electrolytes containing titanium components, and at the same time, the surface contact state of solid electrolytes is also improved through the installation of protective layers. A solid electrolyte structure that can be improved and can solve various disadvantages such as a small contact surface, a poor contact surface, and a relatively low charge transfer reaction constant has been disclosed.

Description

고체 전해질 구조{Solid State Electrolyte Structure}Solid State Electrolyte Structure {Solid State Electrolyte Structure}

본 고안은 고체 전해질 구조에 관한 것으로서, 특히 보호층을 구비한 티타늄 함유 고체 전해질 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte structure, and more particularly to a titanium-containing solid electrolyte structure having a protective layer.

종래의 리튬이온 2차전지는 주로 액체 전해질을 리튬이온 수송 매체로서 사용하고 있으나, 액체 전해질의 휘발 특성은 인체 및 환경에 대해 모두 좋지 않은 영향을 미칠 수 있고, 이와 동시에, 액체 전해질의 가연성 역시 배터리 사용자에게 매우 큰 안전의 우려를 끼친다.Conventional lithium ion secondary batteries mainly use a liquid electrolyte as a lithium ion transport medium, but the volatilization characteristics of the liquid electrolyte can adversely affect both the human body and the environment, and at the same time, the flammability of the liquid electrolyte also affects battery users. poses a great safety concern to

또한, 현재 리튬 배터리의 성능이 불안정한 원인 중 하나는 주로 전극 표면의 활성이 비교적 크고(음극) 전압이 높아(양극), 전극과 전해액의 직접적인 접촉 하에 두 계면에 불안정이 발생함으로써 소위 발열 반응이 일어나 이 두 접촉 계면에 부동태성 보호막이 형성되는데, 이러한 반응이 액체 전해질과 리튬이온을 소모하게 됨과 동시에 열을 발생시킬 수 있기 때문이다. 일단 국부적인 단락이 발생하면, 국부 온도가 급속하게 상승하게 되며, 이때 부동태성 보호막이 불안정해짐과 동시에 열을 방출할 수 있다. 이러한 발열 반응은 누적될 수 있으며, 이에 따라 배터리의 전체적인 온도가 지속적으로 상승하게 된다. 일단 배터리 온도가 열 연쇄반응(thermal runaway)의 시작 온도(또는 유발 온도(trigger temp))까지 상승하게 되면, 열폭주 현상이 일어나 배터리의 파괴 현상, 예를 들어 폭발 또는 발화를 초래하며, 사용 시 상당히 큰 안전 상의 우려가 있다.In addition, one of the reasons for the unstable performance of current lithium batteries is that the activity of the electrode surface is relatively large (cathode) and the voltage is high (anode). A passivation protective film is formed on the two contact interfaces, because this reaction consumes the liquid electrolyte and lithium ions and can generate heat at the same time. Once a local short circuit occurs, the local temperature rises rapidly, at which time the passivating protective film becomes unstable and can release heat at the same time. This exothermic reaction may be accumulated, and thus the overall temperature of the battery continuously rises. Once the battery temperature rises to the starting temperature (or trigger temp) of the thermal runaway, a thermal runaway phenomenon occurs, resulting in battery destruction, such as explosion or ignition. There are significant safety concerns.

최근, 고체 전해질은 액체 전해질과 유사한 이온 전도도를 지니나, 액체 전해질의 증발과 연소가 용이한 성질은 없으며, 이와 동시에 활물질 표면과의 계면이 상대적으로 안정적이어서(화학적 또는 전기화학적 특성을 막론하고) 또 다른 연구의 관심 초점이 되었다. 그러나 고체 전해질은 액체 전해질과 달리, 활물질과의 접촉면이 작고, 접촉면이 불량하며, 전하 이동 반응 상수가 낮기 때문에, 극층 내 양, 음극 활물질과의 전하 이동 계면 저항값이 비교적 큰 문제가 존재하여, 리튬이온의 효과적인 수송에 불리하며, 따라서 여전히 액체 전해질을 완전히 대체하기는 어렵다.Recently, solid electrolytes have similar ionic conductivity to liquid electrolytes, but do not have the property of easy evaporation and combustion of liquid electrolytes, and at the same time, the interface with the active material surface is relatively stable (regardless of chemical or electrochemical characteristics), It has been the focus of attention in other studies. However, unlike liquid electrolytes, the solid electrolyte has a small contact surface with the active material, a poor contact surface, and a low charge transfer reaction constant, so the charge transfer interface resistance value with the positive and negative active materials in the pole layer is relatively large. There is a problem, It is detrimental to the effective transport of lithium ions, and therefore it is still difficult to completely replace liquid electrolytes.

또한, 고체 전해질은 액체 전해질에 비해, 물질 자체의 원가도 상당히 높아졌기 때문에, 원가를 낮추고 개량 물질 자체와의 친화성을 제어하기 위하여, 최근 각종 다른 물질로도 발전시켜 나가고 있다. 여기서, 예컨대 리튬 알루미늄 티타늄 인산(LATP) 고체 전해질은 이온 전도도가 양호하다는 점 이외에, 상당한 원가 경쟁력을 더 갖는다. 그러나, 리튬 알루미늄 티타늄 인산(LATP) 고체 전해질은 저전압에서의 전기화학 저항성이 좋지 않으며, 그 이유는 티타늄 성분을 함유하고 있어, 석출 시 리튬(이온)과 반응이 일어나며 음극 극층을 오염시키고, 나아가 전기화학 반응의 정상적인 효능에 영향을 미칠 수 있기 때문이며, 따라서 그 응용 범위를 확대시키기가 어렵다. In addition, since the cost of the material itself is significantly higher than that of the liquid electrolyte, the solid electrolyte has recently been developed into various other materials in order to lower the cost and control the affinity with the improved material itself. Here, for example, a lithium aluminum titanium phosphate (LATP) solid electrolyte, in addition to having good ionic conductivity, further has significant cost competitiveness. However, the lithium aluminum titanium phosphate (LATP) solid electrolyte has poor electrochemical resistance at low voltage. The reason is that it contains a titanium component, which reacts with lithium (ion) during precipitation to contaminate the cathode electrode layer and furthermore This is because it can affect the normal efficacy of chemical reactions, and therefore it is difficult to expand its application range.

어떻게 고체 전해질을 효과적이면서도 다량으로 응용할 수 있는 동시에, 원가 및 고체 전해질의 표면 상태의 개선을 함께 고려할 수 있는지가 본 분야에서 시급히 해결해야 할 과제이다.How to apply a solid electrolyte in an effective and large amount and at the same time consider cost and surface state improvement of the solid electrolyte is an urgent task to be solved in the present field.

이를 감안하여, 본 고안의 주요 목적은 상기 종래 기술의 단점을 해결할 수 있고, 물질 원가가 비교적 저렴할 뿐만 아니라, 각 극층에 제한 없이 응용될 수 있는 고체 전해질 구조를 제공하고자 하는데 있다.In view of this, the main object of the present invention is to provide a solid electrolyte structure that can solve the disadvantages of the prior art, has a relatively low material cost, and can be applied to each pole layer without limitation.

본 고안의 또 다른 목적은 보호층의 설치를 이용하여, 내부의 티타늄 성분의 석출을 방지하는 이외에, 대외적으로도 고체 전해질의 접촉면에 발생하는 높은 전하 이동 저항과 낮은 접촉면적 등의 각종 문제를 더욱 잘 해결할 수 있는 고체 전해질 구조를 제공하고자 하는데 있다.Another object of the present invention is to prevent the precipitation of the titanium component inside by using the protective layer, and to further solve various problems such as high charge transfer resistance and low contact area that occur on the contact surface of the solid electrolyte externally. It is intended to provide a solid electrolyte structure that can be well solved.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 고체 전해질 입자와 보호층을 포함하는 고체 전해질 구조를 제공하며, 고체 전해질 입자는 티타늄(Ti) 성분을 함유한 고체 전해질이고, 보호층은 즉 고체 전해질 입자 외부를 완전히 피복하여 고체 전해질 입자 중의 티타늄 성분의 환원반응을 방지함으로써, 저전압 상태에서의 전기화학 저항성을 높여 티타늄 성분의 극층에 대한 오염을 효과적으로 방지하고, 티타늄의 고체 전해질 응용 범위를 확대시킬 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a solid electrolyte structure including solid electrolyte particles and a protective layer, wherein the solid electrolyte particles are a solid electrolyte containing a titanium (Ti) component, and the protective layer is external to the solid electrolyte particles is completely covered to prevent the reduction reaction of the titanium component in the solid electrolyte particles, thereby effectively preventing contamination of the pole layer of the titanium component by increasing the electrochemical resistance in a low voltage state, and expanding the application range of the solid electrolyte of titanium.

여기서, 보호층은 고체 산화 금속, 폴리머 형태 또는 이들의 조합 성분으로 구성될 수 있으며, 고체 전해질 입자에 대해, 티타늄 성분의 환원을 효과적으로 방지할 수 있어 저전압 하에서의 전기화학 저항성을 높일 수 있고; 고체 전해질 입자 외부에 대해서도 보호층의 설치를 통해, 고체 전해질의 접촉 계면에 발생하는 높은 전하 이동 저항과 낮은 접촉면적에 의해 파생되는 문제를 해결할 수 있으며, 따라서 원가와 안전성을 동시에 고려하는 상황에서 최적의 이온 전도 방식을 달성할 수 있다.Here, the protective layer may be composed of a solid metal oxide, a polymer form, or a combination thereof, and can effectively prevent reduction of the titanium component to the solid electrolyte particles, thereby increasing electrochemical resistance under low voltage; By installing a protective layer on the outside of the solid electrolyte particles, it is possible to solve the problem caused by the high charge transfer resistance and low contact area occurring at the contact interface of the solid electrolyte, and therefore, it is optimal in a situation where cost and safety are considered at the same time. of ionic conduction can be achieved.

이하 구체적인 실시예에 대한 상세한 설명을 통해, 본 고안의 목적, 기술내용, 특징 및 달성되는 효과를 보다 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Through the detailed description of the specific embodiments below, it will be easier to understand the purpose, technical content, characteristics and achieved effects of the present invention.

도 1은 고안의 실시예가 제공하는 고체 전해질 구조의 설명도이다.
도 2는 본 고안의 실시예가 제공하는 고체 전해질 구조의 티타늄 농도 분포 곡선도이다.1 is an explanatory diagram of a solid electrolyte structure provided by an embodiment of the invention.
2 is a titanium concentration distribution curve diagram of a solid electrolyte structure provided by an embodiment of the present invention.

도 1은 본 고안의 실시예가 제공하는 고체 전해질 구조의 설명도이다. 본 고안이 게시하는 고체 전해질 구조(10)는 주로 고체 전해질 입자(11) 및 보호층(12)으로 구성되며, 여기서 고체 전해질 입자(11)는 티타늄(Ti) 성분을 함유한 고체 전해질로서, 예를 들어 리튬 알루미늄 티타늄 인산(LATP; Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) 고체 전해질이며, 이는 상당히 높은 이온 전도도, 양호한 화학 및 열 안정성을 지님과 동시에 원료 및 제조 원가가 비교적 낮기 때문에, 최근 적지 않은 관심을 받고 있으나, 단 화학 저항성이 좋지 않아, 그 중의 티타늄 성분이 석출 시(특히 저전압 상태에서), 그 표면 성질이 변화될 수 있을 뿐만 아니라, 표면의 이온 전도도가 낮아짐과 동시에, 티타늄이 리튬(이온)과 반응하면서 계면 저항이 대폭 증가하게 되어 전기화학 반응의 성질과 효능이 대폭 저하될 수 있다. 1 is an explanatory diagram of a solid electrolyte structure provided by an embodiment of the present invention. The solid electrolyte structure 10 disclosed by the present invention mainly consists of solid electrolyte particles 11 and a protective layer 12, where the solid electrolyte particles 11 are a solid electrolyte containing a titanium (Ti) component, e.g. For example, lithium aluminum titanium phosphate (LATP; Li 1+x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 ) is a solid electrolyte, which has fairly high ionic conductivity, good chemical and thermal stability, and relatively low raw material and manufacturing cost. Since it is low, it has recently attracted a lot of attention, but chemical resistance is not good, so when titanium components in it are precipitated (especially in a low voltage state), not only the surface properties may change, but also the ionic conductivity of the surface is lowered and At the same time, as titanium reacts with lithium (ion), interfacial resistance is greatly increased, and the nature and efficacy of the electrochemical reaction may be greatly deteriorated.

따라서, 본 고안은 보호층(12)을 통해 고체 전해질 입자(11)를 완전히 피복함으로써, 고체 전해질 입자(11) 중의 티타늄 성분의 석출을 방지하며, 보호층(12)의 두께는 10-500 나노미터로, 고체 전해질 입자(11) 표면을 완전히 피복한다. 여기서 특히 주의할 점은, 도면 중 고체 전해질 입자(11)의 양태는 단지 예시일 뿐이며, 그 형상은 원형(구체)으로 제한되는 것이 아니라, 기타 유사구체, 편상, 시트형 등 모두 적용 가능하다.Therefore, the present invention completely covers the solid electrolyte particles 11 through the protective layer 12, thereby preventing precipitation of the titanium component in the solid electrolyte particles 11, and the thickness of the protective layer 12 is 10-500 nanometers. With the meter, the surface of the solid electrolyte particle 11 is completely covered. It should be noted here that the shape of the solid electrolyte particle 11 in the drawing is only an example, and its shape is not limited to a circular (spherical) shape, but other similar spheres, flakes, sheets, etc. are all applicable.

또한, 고체 전해질 입자(11)는 보호층(12)이 피복된 후, 여전히 일정한 이온 전도도와 양호한 화학 및 열 안정성을 필요로 하므로, 물질의 선택 부분은 고체 산화 금속, 유기 고분자 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있고, 그 형성 방식은 즉 소결, 침윤, 코팅 등을 이용할 수 있으며, 본 고안은 특정 제조 공정에 한정되지 않는다. 고체 전해질 입자(11)는 전술한 LATP 이외에, 티타늄 성분을 함유한 각종 산화물계 고체 전해질, 예를 들면 Li1+x+y(Al, Ga)x (Ti, Ge)2-xSiyP3-yO12 결정，이 중 0≤x≤1 또한 0≤y≤1이며, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2, Li3xLa2/3xTiO3, Li0.38La0.56Ti0.99Al0.01O3, Li0.34LaTiO2.94일 수도 있다.In addition, since the solid electrolyte particle 11 still requires constant ionic conductivity and good chemical and thermal stability after the protective layer 12 is coated, the selected part of the material is solid metal oxide, organic polymer or a combination thereof, etc. It can be used, and its formation method can use sintering, impregnation, coating, etc., and the present invention is not limited to a specific manufacturing process. The solid electrolyte particles 11 include, in addition to the aforementioned LATP, various oxide-based solid electrolytes containing a titanium component, for example, Li 1+x+y (Al, Ga) x (Ti, Ge) 2-x Si y P 3 -y O 12 crystal, where 0≤x≤1 and 0≤y≤1, Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 , Li 2 O-Al 2 O 3 - SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 , Li 3x La 2/3x TiO 3 , Li 0.38 La 0.56 Ti 0.99 Al 0.01 O 3 , Li 0.34 LaTiO 2.94 may be used.

도 2를 참조하면, 고체 전해질 입자(11) 표면에 보호층(12)이 구비된 후, 보호층(12)의 보호층(12)의 방해를 받기 때문에, 티타늄 성분의 석출(일반적으로 이온 상태에서 석출된다)이 완전히 제한되어, 고체 전해질 입자(11) 내부에서만 발생할 수 있으며, 따라서, 고체 전해질 입자(11)의 경우, 보호층(12)의 주효 효과와 목적은 티타늄 성분이 고체 전해질 구조(10) 외부로 석출되는 것을 방지하고자 하는데 있다.Referring to FIG. 2, after the protective layer 12 is provided on the surface of the solid electrolyte particle 11, the protective layer 12 of the protective layer 12 is hindered, so that the titanium component is deposited (generally in an ionic state). is completely limited and can occur only inside the solid electrolyte particles 11. Therefore, in the case of the solid electrolyte particles 11, the main effect and purpose of the protective layer 12 is that the titanium component has a solid electrolyte structure ( 10) It is to prevent precipitation to the outside.

구체적으로, 보호층(12)이 고체 산화금속인 경우, 두께는 약 10-50 나노미터인 것이 바람직하며, 예를 들어 산화 니오븀(NbOx) 및 그 유도체, 예컨대 삼산화이니오븀(Nb2O3), 또는 질산리튬(LiNOx) 및 그 유도체 등일 수 있다. 한편, 보호층(12)은 리튬 란타늄 지르코늄 옥사이드 고체 전해질(lithium lanthanum zirconium oxide; Li7La3Zr2O12; LLZO)일 수도 있으며, LLZO는 상대적으로 안정적인 화학저항성을 지닐 뿐만 아니라, 이온 전도도, 화학과 열 안정성 역시 상당히 우수하나, 단 그 물질과 제조 원가가 상대적으로 높기 때문에, LLZO를 이용하여 보호층(12)의 형태를 티타늄을 함유한 고체 전해질 입자(11)(예를 들어 LATP) 표면에 형성하면, 원가가 대폭 감소할 수 있을 뿐만 아니라, LLZO의 상대적으로 안정적인 계면을 통해 고체 전해질 구조(10)의 화학저항성을 향상시킬 수 있어, 응용 범위가 대폭 확대된다. Specifically, when the protective layer 12 is a solid metal oxide, the thickness is preferably about 10-50 nanometers, for example, niobium oxide (NbO x ) and its derivatives, such as niobium trioxide (Nb 2 O 3 ) , or lithium nitrate (LiNO x ) and its derivatives. On the other hand, the protective layer 12 may be a lithium lanthanum zirconium oxide solid electrolyte (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ; LLZO), and LLZO has relatively stable chemical resistance, ionic conductivity, The chemistry and thermal stability are also quite excellent, but since the material and manufacturing cost are relatively high, the shape of the protective layer 12 is applied to the surface of the solid electrolyte particles 11 (eg LATP) containing titanium using LLZO. When formed, not only the cost can be significantly reduced, but also the chemical resistance of the solid electrolyte structure 10 can be improved through the relatively stable interface of LLZO, and the application range is greatly expanded.

보호층(12)이 폴리머(polymer) 유형에 속하는 경우, 두께는 약 20-500 나노미터인 것이 바람직하며, 이는 폴리머 이온 도통 물질 또는 폴리머 형태의 고체 전해질일 수 있다. 예를 들면, 보호층(12)이 폴리머 이온 도통 물질인 경우 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 등에서 선택될 수 있으며, 또한 막 형성제(예를 들어 가교(cross-linked) 막 형성 물질)와 가소제를 첨가하여 개질을 가함으로써, 막 형성성을 추가적으로 향상시킬 수 있다. 막 형성제를 첨가한 후, 전술한 가소제는 남겨두거나 또는 제거(막 형성 과정에서만 첨가하고, 막 형성 후에는 제거한다)를 선택할 수 있다. 상기 가소제는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO)에서 선택될 수 있다.If the protective layer 12 belongs to a polymer type, the thickness is preferably about 20-500 nanometers, and it may be a polymer ion conducting material or a solid electrolyte in the form of a polymer. For example, when the protective layer 12 is a polymeric ion-conducting material, polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), or polyvinyl It may be selected from chloride (PVC) and the like, and the film-forming property may be further improved by adding a film-forming agent (for example, a cross-linked film-forming material) and a plasticizer to modify the film. After adding the film forming agent, the aforementioned plasticizer can be left or removed (added only during film formation and removed after film formation). The plasticizer may be selected from propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethylformamide (DMF), and dimethyl sulfoxide (DMSO).

다른 실시예에서, 보호층(12)은 폴리머 이온 도통 물질에 막 형성제(예를 들어 가교(cross-linked) 막 형성 물질)와 이온 액체(ion liquid)를 첨가한 것이다. 이러한 고체 폴리머 전해질을 보호층(12)으로 사용하면, 고체 전해질 입자(11)의 티타늄 성분의 석출을 방지할 수 있는 이외에, 그 재질이 비교적 유연하기 때문에, 고체 전해질 입자(11)의 바깥 둘레를 피복하여 고체 전해질 입자(11) 사이, 또는 고체 전해질 입자(11)와 활물질 사이의 접촉 계면 상태를 대폭 개선할 수 있어, 발생되는 높은 전하 이동 저항과 낮은 접촉면적에 의해 파생되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 따라서 원가와 안전성을 동시에 고려하는 상황에서 최적의 이온 전도 방식을 달성할 수 있다. In another embodiment, the protective layer 12 is a polymeric ion-conducting material in which a film-forming agent (eg, a cross-linked film-forming material) and an ion liquid are added. When such a solid polymer electrolyte is used as the protective layer 12, precipitation of the titanium component of the solid electrolyte particles 11 can be prevented, and since the material is relatively soft, the outer circumference of the solid electrolyte particles 11 By coating, the contact interface state between the solid electrolyte particles 11 or between the solid electrolyte particles 11 and the active material can be greatly improved, and problems caused by high charge transfer resistance and low contact area can be effectively solved. Therefore, it is possible to achieve an optimal ion conduction method in a situation in which cost and safety are simultaneously considered.

전술한 폴리머 형태의 보호층(12)의 실시예에 이온 공여성 물질(ion donor material), 예컨대 염류를 더 첨가하면, 이온의 도통 능력을 증가시키고, 폴리머 형태의 고체 전해질을 형성할 수 있다. 또는 이온 도통 물질에 막 형성제와 이온 공여성 물질을 추가하여 구성되는 고체 전해질 형태를 채택할 수 있다.If an ion donor material, such as a salt, is further added to the above-described embodiment of the polymer-type protective layer 12, ion conduction ability may be increased and a polymer-type solid electrolyte may be formed. Alternatively, a solid electrolyte form formed by adding a film-forming agent and an ion-donating material to an ion-conducting material may be adopted.

상기 내용을 종합해보면, 본 고안이 제공하는 고체 전해질 구조는 보호층의 설치를 이용하여, 고체 전해질 입자 내부에 대해, 티타늄 성분의 석출을 효과적으로 방지하여 화학적 내성을 향상시킬 수 있고; 고체 전해질 입자 외부에 대해서도 보호층의 설치를 통해 고체 전해질의 접촉 계면에 발생하는 높은 전하 이동 저항과 낮은 접촉 면적에 의해 파생되는 문제를 해결할 수 있으며, 따라서, 원가와 안전성을 동시에 고려하는 상황에서 최적의 이온 전도 방식을 달성할 수 있다.In summary, the solid electrolyte structure provided by the present invention can effectively prevent the precipitation of titanium components into the solid electrolyte particles by using the protective layer to improve chemical resistance; It is possible to solve the problems caused by the high charge transfer resistance and low contact area occurring at the contact interface of the solid electrolyte by installing a protective layer on the outside of the solid electrolyte particle, and therefore, it is optimal in a situation where cost and safety are considered simultaneously. of ionic conduction can be achieved.

다만 이상의 설명은 단지 본 고안의 바람직한 실시예일뿐이며, 본 고안의 실시 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 고안의 출원 범위의 상기 특징 및 정신에 따라 실시되는 균등한 변화 또는 변경은 모두 본 고안의 특허 출원 범위 내에 포함되어야 한다.However, the above description is merely a preferred embodiment of the present invention, and is not intended to limit the scope of implementation of the present invention. Therefore, all equivalent changes or changes made in accordance with the above characteristics and spirit of the application scope of the present invention should be included within the scope of the patent application of the present invention.

10: 고체 전해질 구조 11: 고체 전해질 입자
12: 보호층10: solid electrolyte structure 11: solid electrolyte particles
12: protective layer

Claims (14)

고체 전해질 구조에 있어서,
티타늄(Ti) 성분을 함유한 고체 전해질인 고체 전해질 입자; 및
상기 고체 전해질 입자를 완전히 피복하여, 상기 고체 전해질 입자 중의 상기 티타늄 성분에 환원 반응이 발생하는 것을 방지하고, 상기 고체 전해질 입자의 화학저항성을 높이기 위한 보호층을 포함하는, 고체 전해질 구조.In the solid electrolyte structure,
A solid electrolyte particle that is a solid electrolyte containing a titanium (Ti) component; and
A solid electrolyte structure comprising a protective layer for completely covering the solid electrolyte particles to prevent a reduction reaction from occurring in the titanium component in the solid electrolyte particles and to increase chemical resistance of the solid electrolyte particles. 제 1항에 있어서,
상기 고체 전해질 입자는 리튬 알루미늄 티타늄 인산(LATP) 고체 전해질인, 고체 전해질 구조.According to claim 1,
The solid electrolyte particle is a lithium aluminum titanium phosphate (LATP) solid electrolyte, the solid electrolyte structure. 제1항에 있어서,
상기 보호층의 두께는 50-500 나노미터인, 고체 전해질 구조.According to claim 1,
The thickness of the protective layer is 50-500 nanometers, solid electrolyte structure. 제1항에 있어서,
상기 보호층의 물질은 고체 산화물 금속, 폴리머 형태 또는 이들의 조합인, 고체 전해질 구조.According to claim 1,
The material of the protective layer is a solid oxide metal, a polymer form, or a combination thereof, the solid electrolyte structure. 제4항에 있어서,
상기 고체 산화물 금속은 삼산화이니오븀(Nb2O3) 및 그 유도체인, 고체 전해질 구조.According to claim 4,
The solid oxide metal is iniobium trioxide (Nb 2 O 3 ) and derivatives thereof, the solid electrolyte structure. 제4항에 있어서,
상기 고체 산화물 금속은 질산리튬(LiNOx) 및 그 유도체인, 고체 전해질 구조.According to claim 4,
The solid oxide metal is lithium nitrate (LiNO x ) and its derivatives, the solid electrolyte structure. 제4항에 있어서,
상기 고체 산화물 금속은 리튬 란타늄 지르코늄 옥사이드 고체 전해질(lithium lanthanum zirconium oxide; Li7La3Zr2O12; LLZO)인, 고체 전해질 구조.According to claim 4,
The solid oxide metal is a lithium lanthanum zirconium oxide solid electrolyte (lithium lanthanum zirconium oxide; Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ; LLZO), a solid electrolyte structure. 제4항에 있어서,
상기 폴리머 형태는 이온 전도성 물질을 기반으로 하는, 고체 전해질 구조.According to claim 4,
The polymer form is based on an ion conductive material, a solid electrolyte structure. 제8항에 있어서,
상기 이온 전도성 물질은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC)계에서 선택되는, 고체 전해질 구조.According to claim 8,
The ion conductive material is a solid electrolyte selected from polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA) or polyvinyl chloride (PVC) based structure. 제8항에 있어서,
상기 보호층의 물질에 막 형성제가 포함되는, 고체 전해질 구조.According to claim 8,
A solid electrolyte structure in which a film forming agent is included in the material of the protective layer. 제10항에 있어서,
상기 보호층의 물질에 가소제가 포함되는, 고체 전해질 구조.According to claim 10,
A solid electrolyte structure, wherein a plasticizer is included in the material of the protective layer. 제10항에 있어서,
상기 보호층의 물질에 이온 액체(ionic liquid)가 포함되는, 고체 전해질 구조.According to claim 10,
A solid electrolyte structure in which an ionic liquid is included in the material of the protective layer. 제10항, 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 보호층의 물질에 이온 공여성 물질(ion donor material)이 포함되는, 고체 전해질 구조.The method of claim 10, 11 or 12,
The solid electrolyte structure, wherein an ion donor material is included in the material of the protective layer. 제13항에 있어서,
상기 이온 공여성 물질은 염류인, 고체 전해질 구조.
According to claim 13,
The ion-donating material is a salt, a solid electrolyte structure.
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