KR20230102940A - Sulfide-based solid electrolyte, all solid secondary battery comprising sulfide-based solid electrolyte, and preparation method thereof - Google Patents

Sulfide-based solid electrolyte, all solid secondary battery comprising sulfide-based solid electrolyte, and preparation method thereof Download PDF

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KR20230102940A
KR20230102940A KR1020210193439A KR20210193439A KR20230102940A KR 20230102940 A KR20230102940 A KR 20230102940A KR 1020210193439 A KR1020210193439 A KR 1020210193439A KR 20210193439 A KR20210193439 A KR 20210193439A KR 20230102940 A KR20230102940 A KR 20230102940A
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이상민
박준우
조창민
허영준
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Abstract

전고체 전지용 황화물계 고체전해질로서, 아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며, 25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며, 상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질, 이를 포함하는 전고체 이차전지 및 황화물계 고체전해질 제조 방법이 제시된다:
<화학식 1>
LiaM1xPSyM2zM3w
상기 식에서,
M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
M3는 SOn 이며,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.
A sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery, which has an Argyrodite-type crystal structure and includes a compound represented by Formula 1 below, has an average particle diameter of 0.1 μm to 10 μm, and has a 0.01 mS at 25 ° C. It has an ion conductivity of / cm to 3 mS / cm, and in the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23 ° ± 0.5 ° and the diffraction angle 2θ = A sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery having a ratio (ratio, Ia/Ib) of the intensity (Ib) of the second peak at 25.5°±0.5° of greater than 0 to less than 1, an all-solid secondary battery including the same, and a sulfide-based solid A method for preparing the electrolyte is presented:
<Formula 1>
Li a M1 x PS y M2 z M3 w
In the above formula,
M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
M3 is SO n ,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.

Description

전고체 전지용 황화물계 고체전해질, 이를 포함하는 전고체 이차전지, 및 이의 제조방법{Sulfide-based solid electrolyte, all solid secondary battery comprising sulfide-based solid electrolyte, and preparation method thereof}Sulfide-based solid electrolyte for all-solid-state battery, all-solid-state secondary battery comprising the same, and preparation method thereof

전고체 전지용 황화물계 고체전해질, 이를 포함하는 전고체 이차전지, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery, an all-solid-state secondary battery including the same, and a method for manufacturing the same.

전고체 이차전지는 전해질로서 고체전해질을 포함한다. 전고체 이차전지는 가연성 유기용매를 포함하지 않으므로 안정성이 우수하다.An all-solid-state secondary battery includes a solid electrolyte as an electrolyte. All-solid-state secondary batteries have excellent stability because they do not contain flammable organic solvents.

종래의 고체전해질 재료들은, 전고체 이차전지에 적용하기 위하여, 일정한 범위의 평균 입경을 가지도록 분쇄되어 사용되므로 많은 에너지가 소모된다.Conventional solid electrolyte materials are pulverized and used to have an average particle diameter within a certain range in order to be applied to all-solid-state secondary batteries, so a lot of energy is consumed.

한 측면은 감소된 입경과 우수한 리튬 이온 전도도를 동시에 가지는 황화물계 고체전해질을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a sulfide-based solid electrolyte having a reduced particle size and excellent lithium ion conductivity at the same time.

다른 한 측면은 상기 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide an all-solid-state secondary battery including the sulfide-based solid electrolyte.

또 다른 한 측면은 상기 황화물계 고체전해질의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a method for preparing the sulfide-based solid electrolyte.

한 측면에 따라according to one side

전고체 전지용 황화물계 고체전해질로서,As a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery,

아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,It includes a compound having an Argyrodite-type crystal structure and represented by Formula 1 below,

평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며,The average particle diameter is 0.1 μm to 10 μm,

25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm 의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며,It has an ion conductivity of 0.01 mS / cm to 3 mS / cm at 25 ° C,

상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질이 제공된다:In the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the ratio of the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23° ± 0.5° and the intensity (Ib) of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5° ± 0.5° A sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery in which (ratio, Ia/Ib) is greater than 0 and less than or equal to 1 is provided:

<화학식 1><Formula 1>

LiaM1xPSyM2zM3w Li a M1 x PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.

다른 한 측면에 따라according to the other side

상기에 따른 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지가 제공된다.An all-solid-state secondary battery including the sulfide-based solid electrolyte according to the above is provided.

또 다른 한 측면에 따라according to another aspect

양극활물질층을 포함하는 양극층;A cathode layer including a cathode active material layer;

음극활물질층을 포함하는 음극층; 및A negative electrode layer including a negative electrode active material layer; and

상기 양극층 및 음극층 사이에 배치되는 고체전해질층을 포함하며,A solid electrolyte layer disposed between the anode layer and the cathode layer,

상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질층 중 하나 이상이 상기에 따른 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지가 제공된다.An all-solid-state secondary battery including at least one of the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is provided with the sulfide-based solid electrolyte according to the above.

또 다른 한 측면에 따라according to another aspect

제1 황화물계 고체전해질을 제공하는 단계;providing a first sulfide-based solid electrolyte;

상기 제1 황화물계 고체전해질을 유기 용매에 용해시켜 제1 용액을 준비하는 단계;preparing a first solution by dissolving the first sulfide-based solid electrolyte in an organic solvent;

상기 제1 용액을 건조시켜 건조물을 준비하는 단계; 및preparing a dried product by drying the first solution; and

상기 건조물을 열처리하여 제2 황화물계 고체전해질을 준비하는 단계를 포함하며,Preparing a second sulfide-based solid electrolyte by heat-treating the dried product;

상기 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 상기 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작으며,The average particle diameter of the second sulfide-based solid electrolyte is smaller than the average particle diameter of the first sulfide-based solid electrolyte,

상기 제2 황화물계 고체전해질이,The second sulfide-based solid electrolyte,

아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,It includes a compound having an Argyrodite-type crystal structure and represented by Formula 1 below,

평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며,The average particle diameter is 0.1 μm to 10 μm,

25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm 의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며,It has an ion conductivity of 0.01 mS / cm to 3 mS / cm at 25 ° C,

상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질 제조 방법이 제공된다:In the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the ratio of the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23° ± 0.5° and the intensity (Ib) of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5° ± 0.5° A method for producing a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery in which (ratio, Ia/Ib) is greater than 0 and less than or equal to 1 is provided:

<화학식 1><Formula 1>

LiaM1xPSyM2zM3w Li a M1 x PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.

한 측면에 따르면 감소된 평균 입경 및 우수한 리튬 이온 전도도를 가지는 황화물계 고체전해질을 포함함에 의하여, 개선된 사이클 특성을 가지는 전고체 이차전지가 제공된다.According to one aspect, an all-solid-state secondary battery having improved cycle characteristics is provided by including a sulfide-based solid electrolyte having a reduced average particle diameter and excellent lithium ion conductivity.

도 1a 내지 도 1b은 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 4에서 황화물계 고체전해질의 제조 과정에서 얻어진 건조물에 대한 분말 XRD 스펙트럼이다.
도 2a 내지 도 2b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 황화물계 고체전해질에 대한 분말 XRD 스펙트럼이다.
도 3a 내지 3d는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 3에서 제조된 황화물계 고체전해질 및 미처리(crude) 황화물계 고체전해질에 대한 주사전자현미경 이미지이다.
도 4a 내지 4h는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6에서 황화물계 고체전해질의 제조 과정에서 얻어지는 제1 용액의 외관 이미지이다.
도 5는 전고체 이차전지의 일 구현예의 개략도이다.
도 6은 전고체 이차전지의 다른 일 구현예의 개략도이다.
도 7은 전고체 이차전지의 다른 일 구현예의 개략도이다.
1a to 1b are powder XRD spectra of dried materials obtained in the process of preparing sulfide-based solid electrolytes in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4.
2a to 2b are powder XRD spectra of sulfide-based solid electrolytes prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5;
3A to 3D are scanning electron microscope images of the sulfide-based solid electrolyte and the crude sulfide-based solid electrolyte prepared in Examples 1, 2, and Comparative Example 3;
4a to 4h are external images of a first solution obtained in the process of preparing a sulfide-based solid electrolyte in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6;
5 is a schematic diagram of an embodiment of an all-solid-state secondary battery.
6 is a schematic diagram of another embodiment of an all-solid-state secondary battery.
7 is a schematic diagram of another embodiment of an all-solid-state secondary battery.

다양한 구현예가 첨부 도면에 도시되었다. 그러나 본 창의적 사상은 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 구현예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 이들에게 본 창의적 사상의 범위를 충분히 전달할 것이다. 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Various implementations are shown in the accompanying drawings. However, this inventive idea may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the implementations described herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the inventive idea to those skilled in the art. Like reference numerals designate like components.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "위에" 있다고 언급될 때, 다른 구성 요소의 바로 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 구성 요소가 개재될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 대조적으로, 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직접적으로 위에" 있다고 언급될 때, 그 사이에 구성 요소가 개재하지 않는다.It will be understood that when an element is referred to as being “on” another element, it may be directly on top of the other element, or another element may be interposed therebetween. In contrast, when an element is referred to as being “directly on” another element, there is no intervening element between them.

"제1", "제2", "제3" 등의 용어는 본 명세서에서 다양한 구성 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 구역을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 구성 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 구역은 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안된다. 이들 용어는 하나의 구성 요소, 성분, 영역, 층 또는 구역을 다른 요소, 성분, 영역, 층 또는 구역과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서 이하에서 설명되는 제1 구성요소, 성분, 영역, 층 또는 구역은 본 명세서의 교시를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소, 성분, 영역, 층 또는 구역으로 지칭될 수 있다.Although the terms “first,” “second,” “third,” and the like may be used herein to describe various components, components, regions, layers, and/or regions, these components, components, regions, A layer and/or zone should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or region from another element, component, region, layer or region. Thus, a first component, component, region, layer or region described below could be termed a second component, component, region, layer or region without departing from the teachings herein.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 구현예만을 설명하기 위한 것이며 본 창의적 사상을 제한하려는 것은 아니다. 본원에서 사용된 단수 형태는 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 "적어도 하나"를 포함하는 복수 형태를 포함하고자 한다. "적어도 하나"는 단수로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "및/또는"의 용어는 목록 항목 중 하나 이상의 임의의 모든 조합을 포함한다. 상세한 설명에서 사용된 "포함한다" 및/또는 "포함하는"의 용어는 명시된 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 구성 요소 및/또는 성분의 존재를 특정하며, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 구성 요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terms used in this specification are for describing only specific implementations and are not intended to limit the present inventive idea. The singular forms as used herein are intended to include the plural forms including “at least one” unless the context clearly dictates otherwise. “At least one” should not be construed as limiting to the singular. As used herein, the term “and/or” includes any and all combinations of one or more of the listed items. The terms "comprises" and/or "comprising" as used in the Detailed Description specify the presence of specified features, regions, integers, steps, operations, components, and/or components, and one or more other features, regions, integers, or integers. However, it does not exclude the presence or addition of steps, operations, components, components and/or groups thereof.

"밑", "아래쪽", "하부", "위", "위쪽", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 하나의 구성 요소 또는 특징의 다른 구성 요소 또는 특징에 대한 관계를 용이하게 기술하기 위하여 여기에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 또는 작동시 장치의 상이한 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌다면, 다른 구성 요소 또는 특징의 "밑" 또는 "아래"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소 또는 특징의 "위"에 배향될 것이다. 따라서 예시적인 용어 "아래"는 위와 아래의 방향 모두를 포괄할 수 있다. 상기 장치는 다른 방향으로 배치될 수 있고(90도 회전되거나 다른 방향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 용어는 그에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as "below", "below", "lower", "above", "above", "above", etc., are used to facilitate describing the relationship of one component or feature to another component or feature. can be used here for It will be understood that spatially relative terms are intended to include different orientations of the device in use or operation in addition to the orientations shown in the figures. For example, if the device in the figures is turned over, elements described as “beneath” or “beneath” other elements or features will be oriented “above” the other elements or features. Thus, the exemplary term "below" can encompass both directions of up and down. The device may be positioned in other orientations (rotated 90 degrees or rotated in other directions) and the spatially relative terms used herein interpreted accordingly.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 이에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 바와 같은 용어는 관련 기술 및 본 개시 내용의 문맥 내의 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 이상화되거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 함이 또한 이해될 것이다. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. It is also understood that terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with that within the context of the related art and the present disclosure, and not in an idealized or overly formal sense. It will be.

예시적인 구현예들이 이상화된 구현예들의 개략도인 단면도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 이와 같이, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용 오차와 같은 결과로서 도시의 형상으로부터의 변형이 예상되어야 한다. 따라서 본 명세서에 기술된 실시예들은 본 명세서에 도시된 바와 같은 영역들의 특정 형상들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 예를 들어 제조로부터 야기되는 형상들의 편차들을 포함해야 한다. 예를 들어, 평평한 것으로 도시되거나 기술된 영역은 전형적으로 거칠거나 및/또는 비선형 특징을 가질 수 있다. 더욱이, 예리하게 도시된 각은 둥글 수 있다. 따라서 도면들에 도시된 영역들은 본질적으로 개략적이며, 그 형상들은 영역의 정확한 형상을 도시하기 위한 것이 아니며, 본 청구항의 범위를 제한하려는 것이 아니다.Exemplary implementations are described herein with reference to cross-sectional views that are schematic diagrams of idealized implementations. As such, variations from the illustrated shape should be expected as a result of, for example, manufacturing techniques and/or tolerances. Thus, the embodiments described herein should not be construed as being limited to the specific shapes of regions as shown herein, but should include deviations in shapes resulting, for example, from manufacturing. For example, regions shown or described as flat may typically be rough and/or have non-linear features. Moreover, the angles shown as sharp may be round. Accordingly, the regions depicted in the drawings are schematic in nature and the shapes are not intended to depict the exact shape of the region and are not intended to limit the scope of the claims.

"족"은 국제 순수 및 응용 화학 연맹("IUPAC") 1-18족 족분류 시스템에 따른 원소 주기율표의 그룹을 의미한다."Group" means a group of the Periodic Table of Elements according to the International Union of Pure and Applied Chemistry ("IUPAC") Groups 1-18 grouping system.

본 명세서에서 "입경"는 입자가 구형인 경우 평균 직경을 나타내며 입자가 비구형인 경우에는 평균 장축 길이를 나타낸다. 입경은 입자 크기 분석기(particle size analyzer(PSA))를 이용하여 측정할 수 있다. "입경"은 예를 들어 평균 입경이다. "평균 입경"은, 예를 들어 메디안 입자 직경인 D50이다. In the present specification, "particle diameter" indicates an average diameter when the particles are spherical, and indicates an average major axis length when the particles are non-spherical. The particle size can be measured using a particle size analyzer (PSA). "Particle diameter" is an average particle diameter, for example. "Average particle diameter" is D50 which is a median particle diameter, for example.

D50은 레이저 회절법으로 측정되는 입자의 크기 분포에서 작은 입자 크기를 가지는 입자 측으로부터 계산하여 50% 누적 부피에 해당하는 입자의 크기이다.D50 is a particle size corresponding to a 50% cumulative volume calculated from the side of particles having a small particle size in the particle size distribution measured by laser diffraction.

D90은 레이저 회절법으로 측정되는 입자의 크기 분포에서 작은 입자 크기를 가지는 입자 측으로부터 계산하여 90% 누적 부피에 해당하는 입자의 크기이다.D90 is the particle size corresponding to the 90% cumulative volume calculated from the side of the particle having the small particle size in the particle size distribution measured by the laser diffraction method.

D10은 레이저 회절법으로 측정되는 입자의 크기 분포에서 작은 입자 크기를 가지는 입자 측으로부터 계산하여 10% 누적 부피에 해당하는 입자의 크기이다.D10 is a particle size corresponding to a 10% cumulative volume calculated from the side of particles having a small particle size in the particle size distribution measured by laser diffraction.

본 개시에서 "금속"은 원소 상태 또는 이온 상태에서, 금속과 규소 및 게르마늄과 같은 준금속(metalloid)을 모두 포함한다.In the present disclosure, “metal” includes both metals and metalloids such as silicon and germanium in an elemental or ionic state.

본 개시에서 "합금"은 둘 이상의 금속의 혼합물을 의미한다.“Alloy” in this disclosure means a mixture of two or more metals.

본 개시에서 "전극활물질"은 리튬화 및 탈리튬화를 겪을 수 있는 전극 재료를 의미한다.In the present disclosure, "electrode active material" means an electrode material capable of undergoing lithiation and delithiation.

본 개시에서 "양극활물질"은 리튬화 및 탈리튬화를 겪을 수 있는 양극 재료를 의미한다.In the present disclosure, "cathode active material" means a cathode material capable of undergoing lithiation and delithiation.

본 개시에서 "음극활물질"은 리튬화 및 탈리튬화를 겪을 수 있는 음극 재료를 의미한다.In the present disclosure, "negative electrode active material" means a negative electrode material that can undergo lithiation and delithiation.

본 개시에서 "리튬화" 및 "리튬화하다"는 리튬을 전극활물질에 부가하는 과정을 의미한다.In the present disclosure, “lithiation” and “lithiation” refer to a process of adding lithium to an electrode active material.

본 개시에서 "탈리튬화" 및 "탈리튬화하다"는 전극활물질로부터 리튬을 제거하는 과정을 의미한다.In the present disclosure, “delithiation” and “delithiation” refer to a process of removing lithium from an electrode active material.

본 개시에서 "충전" 및 "충전하다"는 전지에 전기화학적 에너지를 제공하는 과정을 의미한다.In the present disclosure, “charging” and “charging” refer to a process of providing electrochemical energy to a battery.

본 개시에서 "방전" 및 "방전하다"는 전지로부터 전기화학적 에너지를 제거하는 과정을 의미한다.In the present disclosure, “discharge” and “discharge” refer to a process of removing electrochemical energy from a battery.

본 개시에서 "양극" 및 "캐소드"는 방전 과정 동안에 전기화학적 환원 및 리튬화가 일어나는 전극을 의미한다.In the present disclosure, “anode” and “cathode” refer to an electrode in which electrochemical reduction and lithiation occur during a discharging process.

본 개시에서 "음극" 및 "애노드"는 방전 과정 동안에 전기화학적 산화 및 탈리튬화가 일어나는 전극을 의미한다.In the present disclosure, "cathode" and "anode" refer to an electrode in which electrochemical oxidation and delithiation occur during a discharging process.

특정한 구현예가 기술되었지만, 현재 예상되지 않거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서 출원되고 수정될 수 있는 첨부된 청구범위는 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.While particular embodiments have been described, currently unforeseen or unforeseeable alternatives, modifications, variations, improvements, and substantial equivalents may occur to applicants or those skilled in the art. Accordingly, the appended claims as filed and as may be amended are intended to embrace all such alternatives, modifications, variations, improvements and substantial equivalents.

이하에서 예시적인 하나 이상의 구현예에 따른 황화물계 고체전해질, 이를 포함하는 전고체 이차전지, 및 황화물계 고체전해질의 제조방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a sulfide-based solid electrolyte according to one or more exemplary embodiments, an all-solid-state secondary battery including the same, and a manufacturing method of the sulfide-based solid electrolyte will be described in more detail.

[황화물계 고체전해질][Sulfide-based solid electrolyte]

일구현예에 따른 황화물계 고체전해질은, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질로서, 아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며, 25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm 의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며, 상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하이다:A sulfide-based solid electrolyte according to an embodiment is a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery, has an argyrodite-type crystal structure, includes a compound represented by Formula 1 below, and has an average particle diameter of 0.1 ㎛ to 10 ㎛, has an ion conductivity of 0.01 mS / cm to 3 mS / cm at 25 ° C, and diffraction angle 2θ = 23 ° ± 0.5 ° in the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte First at The ratio (ratio, Ia/Ib) of the intensity (Ia) of the peak and the intensity (Ib) of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5° ± 0.5° is greater than 0 and less than or equal to 1:

<화학식 1><Formula 1>

LiaM1xPSyM2zM3w Li a M1 x PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.

예를 들어, 5≤a≤8, 0≤x≤0.7, 4≤y≤7, 0<z≤2 및 0≤w≤0.5 이다. 예를 들어, 5≤a≤7, 0≤x≤0.5, 4≤y≤6, 0<z≤2 및 0≤w≤0.2 이다. 예를 들어, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.3, 4.5≤y≤6, 0.2≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다. 예를 들어, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.1, 4.5≤y≤6, 0.5≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다. 예를 들어, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.05, 4.5≤y≤6, 1.0≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다.For example, 5≤a≤8, 0≤x≤0.7, 4≤y≤7, 0<z≤2 and 0≤w≤0.5. For example, 5≤a≤7, 0≤x≤0.5, 4≤y≤6, 0<z≤2 and 0≤w≤0.2. For example, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.3, 4.5≤y≤6, 0.2≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1. For example, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.1, 4.5≤y≤6, 0.5≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1. For example, 5.5≤a≤7, 0≤x≤0.05, 4.5≤y≤6, 1.0≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1.

황화물계 고체전해질이 감소된 평균 입경, 우수한 이온전도도를 가짐에 의하여, 이러한 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지의 사이클 특성이 개선될 수 있다.Since the sulfide-based solid electrolyte has a reduced average particle diameter and excellent ion conductivity, cycle characteristics of an all-solid-state secondary battery including the sulfide-based solid electrolyte may be improved.

황화물계 고체전해질의 평균 입경은 예를 들어 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 9 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 8 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 7 ㎛, 0.2 ㎛ 내지 6 ㎛, 0.2 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.2 ㎛ 내지 4 ㎛ 또는 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 이다. 황화물계 고체전해질이 이러한 범위의 평균 입경을 가짐에 의하여 전고체 이차전지의 양극층에 적합하게 사용될 수 있다. 황화물계 고체전해질이 이러한 범위의 평균 입경을 가짐에 의하여 양극활물질 입자 표면을 효과적으로 피복하고, 양극활물질 입자 사이의 공극을 효과적으로 충진할 수 있다. 따라서, 이러한 황화물계 고체전해질을 포함하는 양극층을 채용한 전고체 이차전지의 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다. 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 지나치게 증가하면 양극활물질 표면 상에 균일하게 코팅되기 어려울 수 있으며, 황화물계 고체전해질 입자 사이의 공극이 증가함에 의하여 양극의 내부 저항이 증가하고, 이러한 양극을 포함하는 전고체 이차전지의 사이클 특성이 저하될 수 있다. 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 지나치게 감소하면 응집 등에 의하여 전극 제조 공정에의 적합성이 저하될 수 있다.The average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte is, for example, 0.1 μm to 10 μm, 0.1 μm to 9 μm, 0.1 μm to 8 μm, 0.1 μm to 7 μm, 0.2 μm to 6 μm, 0.2 μm to 5 μm, 0.2 μm to 0.2 μm. 4 μm or 0.5 μm to 2 μm. Since the sulfide-based solid electrolyte has an average particle diameter within this range, it can be suitably used for a cathode layer of an all-solid-state secondary battery. Since the sulfide-based solid electrolyte has an average particle diameter within this range, it is possible to effectively coat the surfaces of the positive electrode active material particles and effectively fill the voids between the positive electrode active material particles. Accordingly, cycle characteristics of an all-solid-state secondary battery employing a cathode layer including such a sulfide-based solid electrolyte may be further improved. If the average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte is excessively increased, it may be difficult to uniformly coat the surface of the positive electrode active material, and the internal resistance of the positive electrode increases as the gap between the particles of the sulfide-based solid electrolyte increases, and the battery including the positive electrode Cycle characteristics of the solid-state secondary battery may deteriorate. If the average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte is excessively reduced, suitability for an electrode manufacturing process may be deteriorated due to aggregation or the like.

황화물계 고체전해질이 예를 들어 좁은 범위의 입도 분포를 가질 수 있다. 황화물계 고체전해질의 D90 - D10 값은 예를 들어, 0.1 내지 30 ㎛, 0.1 내지 20 ㎛, 0.1 내지 10 ㎛, 0.1 내지 5 ㎛, 0.1 내지 10 ㎛, 0.1 내지 5 ㎛, 0.1 내지 4 ㎛, 0.1 내지 3 ㎛, 0.1 내지 2 ㎛, 또는 0.1 내지 1 ㎛이다. 황화물계 고체전해질이 이러한 좁은 범위의 D90-D10 값을 가짐에 의하여 양극층의 제조 과정에서 입자의 응집(agglomeration)을 방지할 수 있다.The sulfide-based solid electrolyte may have, for example, a narrow particle size distribution. The D90 - D10 value of the sulfide-based solid electrolyte is, for example, 0.1 to 30 μm, 0.1 to 20 μm, 0.1 to 10 μm, 0.1 to 5 μm, 0.1 to 10 μm, 0.1 to 5 μm, 0.1 to 4 μm, 0.1 to 3 μm, 0.1 to 2 μm, or 0.1 to 1 μm. Since the sulfide-based solid electrolyte has a D90-D10 value in such a narrow range, agglomeration of particles may be prevented during the manufacturing process of the positive electrode layer.

황화물계 고체전해질의 평균 입경은 예를 들어 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 7 ㎛, 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 일 수 있다. 황화물계 고체전해질이 이러한 범위의 평균 입경을 가짐에 의하여 전고체 이차전지의 고체전해질층에 적합하게 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 황화물계 고체전해질을 포함하는 고체전해질층을 채용한 전고체 이차전지의 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다.The average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte is, for example, 1 μm to 30 μm, 1 μm to 20 μm, 1 μm to 10 μm, 1 μm to 7 μm, 1 μm to 6 μm, 1 μm to 5 μm, or 2 μm. to 4 μm. Since the sulfide-based solid electrolyte has an average particle diameter within this range, it can be suitably used for a solid electrolyte layer of an all-solid-state secondary battery. Accordingly, cycle characteristics of an all-solid-state secondary battery employing a solid electrolyte layer including such a sulfide-based solid electrolyte can be further improved.

황화물계 고체전해질의 이온전도도는 예를 들어 25℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm, 0.01 mS/cm 내지 2 mS/cm, 0.01 mS/cm 내지 1.4 mS/cm, 0.01 mS/cm 내지 1 mS/cm, 또는 0.01 mS/cm 내지 0.5 mS/cm 이다. 황화물계 고체전해질이 이러한 범위의 이온전도도를 가짐에 의하여 이러한 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지에서 양극과 음극 사이의 이온 전달을 효과적으로 수행하여 양극과 음극 사이에 내부 저항을 감소시킬 수 있다. 이온 전도도는 직류 분극법(DC polarization method)을 사용하여 측정할 수 있다. 다르게는, 이온전도도는 복수 임피던스법(complex impedance method)을 사용하여 측정할 수 있다.The ionic conductivity of the sulfide-based solid electrolyte is, for example, 0.01 mS/cm to 3 mS/cm, 0.01 mS/cm to 2 mS/cm, 0.01 mS/cm to 1.4 mS/cm, and 0.01 mS/cm to 1 mS/cm at 25°C. mS/cm, or from 0.01 mS/cm to 0.5 mS/cm. Since the sulfide-based solid electrolyte has an ionic conductivity in this range, ion transfer between the positive electrode and the negative electrode is effectively performed in an all-solid-state secondary battery including the sulfide-based solid electrolyte, thereby reducing internal resistance between the positive electrode and the negative electrode. . Ionic conductivity can be measured using a DC polarization method. Alternatively, ionic conductivity can be measured using a complex impedance method.

도 2a를 참조하면, 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.5°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하이다. 제1 피크의 강도(Ia)와 상기 제2 피크의 강도(Ib)의 비(Ia/Ib)가 예를 들어 0.01 내지 1, 0.05 내지 1 또는 0.1 내지 1 이다. 제1 피크는 비(non)-아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크일 수 있다. 제2 피크는 아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크일 수 있다. 제1 피크는 불순물에 기인한 피크일 수 있다. 도 2a를 참조하면, 제1 피크는 더블렛(doublet)이며, 제2 피크는 싱글렛(singlet)이다.Referring to FIG. 2A, in the XRD spectrum of a sulfide-based solid electrolyte, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ=23.5°±0.5° and the intensity of the second peak at the diffraction angle 2θ=25.5°±0.5° The ratio (Ia/Ib) of (Ib) is greater than 0 and less than or equal to 1. The ratio (Ia/Ib) of the intensity (Ia) of the first peak and the intensity (Ib) of the second peak is, for example, 0.01 to 1, 0.05 to 1, or 0.1 to 1. The first peak may be a peak derived from a non-azirodite crystal structure. The second peak may be a peak derived from the azirodite crystal structure. The first peak may be a peak due to impurities. Referring to FIG. 2A , the first peak is a doublet and the second peak is a singlet.

도 2a를 참조하면, 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.5°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=15.5°±0.5°에서의 제3 피크의 강도(Ic)의 비(ratio, Ia/Ic)가 0 초과 내지 6 이하이다. 제1 피크의 강도(Ia)와 상기 제3 피크의 강도(Ic)의 비(Ia/Ic)가 예를 들어 0.01 내지 6, 0.01 내지 5, 0.01 내지 4, 0.01 내지 3, 0.05 내지 3 또는 0.1 내지 3 이다. 제3 피크는 아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크일 수 있다. 도 2a를 참조하면, 제3 피크는 싱글렛(singlet)이다.Referring to FIG. 2A, in the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23.5 ° ± 0.5 ° and the intensity of the third peak at the diffraction angle 2θ = 15.5 ° ± 0.5 ° The ratio (Ia/Ic) of (Ic) is greater than 0 and less than or equal to 6. The ratio (Ia/Ic) of the intensity (Ia) of the first peak and the intensity (Ic) of the third peak is, for example, 0.01 to 6, 0.01 to 5, 0.01 to 4, 0.01 to 3, 0.05 to 3, or 0.1 to 3. The third peak may be a peak derived from an azirodite crystal structure. Referring to FIG. 2A , the third peak is a singlet.

황화물계 고체전해질은 우수한 이온 전도도 및 화학적 안정성을 가질 수 있다. 따라서, 황화물계 고체전해질은 공기에 대한 개선된 안정성을 제공할 수 있고, 리튬 금속에 대한 전기화학적 안정성을 제공할 수 있다.A sulfide-based solid electrolyte may have excellent ionic conductivity and chemical stability. Thus, the sulfide-based solid electrolyte can provide improved stability to air and electrochemical stability to metal lithium.

화학식 1로 표시되는 화합물에서 예를 들어 M1이 Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. M1은 예를 들어 1가 양이온 또는 2가 양이온일 수 있다.In the compound represented by Formula 1, for example, M1 is Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, or combinations thereof. M1 may be, for example, a monovalent cation or a divalent cation.

화학식 1로 표시되는 화합물에서 예를 들어 M1이 Na, K, Cu, Mg, Ag 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. M1은 예를 들어 1가 양이온일 수 있다.In the compound represented by Formula 1, for example, M1 may include Na, K, Cu, Mg, Ag, or a combination thereof. M1 may be, for example, a monovalent cation.

화학식 1로 표시되는 화합물에서 예를 들어 M2가 F, Cl, Br, I 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. M2는 예를 들어 1가 음이온일 수 있다.In the compound represented by Formula 1, for example, M2 may include F, Cl, Br, I, or a combination thereof. M2 may be, for example, a monovalent anion.

화학식 1로 표시되는 화합물에서 예를 들어 M3의 SOn은 S4O6, S3O6, S2O3, S2O4, S2O5, S2O6, S2O7, S2O8, SO4, SO5, 또는 이들의 조합일 수 있다. SOn은 예를 들어 2가 음이온일 수 있다. SOn 2-은 예를 들어, S4O6 2-, S3O6 2-, S2O3 2-, S2O4 2-, S2O5 2-, S2O6 2-, S2O7 2-, S2O8 2-, SO4 2-, SO5 2-, 또는 이들의 조합일 수 있다.In the compound represented by Formula 1, for example, SO n of M3 is S 4 O 6 , S 3 O 6 , S 2 O 3 , S 2 O 4 , S 2 O 5 , S 2 O 6 , S 2 O 7 , S 2 O 8 , SO 4 , SO 5 , or combinations thereof. SO n can be, for example, a divalent anion. SO n 2- is for example S 4 O 6 2- , S 3 O 6 2- , S 2 O 3 2- , S 2 O 4 2- , S 2 O 5 2- , S 2 O 6 2- , S 2 O 7 2- , S 2 O 8 2- , SO 4 2- , SO 5 2- , or combinations thereof.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 1a 내지 1b로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound selected from compounds represented by Formulas 1a to 1b below:

<화학식 1a><Formula 1a>

LiaPSyM2z Li a PS y M2 z

상기 식에서,In the above formula,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

4≤a≤8, 3≤y≤7, 및 0<z≤2 이다.4≤a≤8, 3≤y≤7, and 0<z≤2.

화학식 1a로 표시되는 화합물은 M2를 포함하며, M1 및 M3을 포함하지 않는 화합물이며,The compound represented by Formula 1a is a compound containing M2 and not containing M1 and M3,

<화학식 1b><Formula 1b>

LiaM1xPSyM2z Li a M1 x PS y M2 z

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 및 0<z≤2 이다.4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, and 0<z≤2.

화학식 1b로 표시되는 화합물은 M1 및 M2를 포함하며, M3을 포함하지 않는 화합물이다.The compound represented by Formula 1b is a compound that includes M1 and M2 and does not include M3.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 1c 내지 1d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound selected from compounds represented by Formulas 1c to 1d below:

<화학식 1c><Formula 1c>

LiaPSyM2zM3w Li a PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, and 1.5≤n≤5.

화학식 1c로 표시되는 화합물은 M1을 포함하지 않으며, M2 및 M3를 포함하는 화합물이며,The compound represented by Formula 1c is a compound that does not include M1 and includes M2 and M3,

<화학식 1d><Formula 1d>

LiaM1xPSyM2zM3w Li a M1 x PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, and 1.5≤n≤5.

화학식 1c로 표시되는 화합물은 M1, M2 및 M3를 모두 포함하는 화합물이다.The compound represented by Formula 1c is a compound containing all of M1, M2 and M3.

화학식 1로 표시되는 예를 들어 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:It may be a compound represented by Formula 1, for example, represented by Formula 2 below:

<화학식 2><Formula 2>

Li7-m×v-zM1vPS6-z-wM2zM3w Li 7-m×vz M1 v PS 6-zw M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며, m은 M1의 산화수이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table, m is the oxidation number of M1,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

0≤v<1, 0<z≤2, 0≤w<2, 1.5≤n≤5, 1≤m≤2, 및 0<v+w<3 이다.0≤v<1, 0<z≤2, 0≤w<2, 1.5≤n≤5, 1≤m≤2, and 0<v+w<3.

예를 들어, 0≤v≤0.7, 0<z≤2 및 0≤w≤0.5 이다. 예를 들어, 0≤v≤0.5, 0<z≤2 및 0≤w≤0.2 이다. 예를 들어, 0≤v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다. 예를 들어, 0≤v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다. 예를 들어, 0≤v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 및 0≤w≤0.1 이다.For example, 0≤v≤0.7, 0<z≤2 and 0≤w≤0.5. For example, 0≤v≤0.5, 0<z≤2 and 0≤w≤0.2. For example, 0≤v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1. For example, 0≤v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1. For example, 0≤v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 and 0≤w≤0.1.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by Formula 2a below:

<화학식 2a><Formula 2a>

Li7-zPS6-zM2z Li 7-z PS 6-z M2 z

상기 식에서,In the above formula,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

0<z≤2이다.0<z≤2.

화학식 2a로 표시되는 화합물은 M2를 포함하며 M1 및 M3을 포함하지 않는 화합물이다.The compound represented by Formula 2a is a compound containing M2 and not containing M1 and M3.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2b로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by Formula 2b below:

<화학식 2b><Formula 2b>

Li7-m×v-zM1vPS6-zM2z Li 7-m×vz M1 v PS 6-z M2 z

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며, m은 M1의 산화수이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table, m is the oxidation number of M1,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

0<v<1, 0<z≤2, 및 1≤m≤2이다.0<v<1, 0<z≤2, and 1≤m≤2.

화학식 2b로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 M1 및 M2를 포함하며 M3을 포함하지 않는 화합물이다. M1은 예를 들어 1종의 금속 원소 또는 2종 이상의 금속 원소일 수 있다.The solid ion conductor compound represented by Formula 2b is a compound including M1 and M2 but not including M3. M1 may be, for example, one metal element or two or more metal elements.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2c로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by Formula 2c below:

<화학식 2c><Formula 2c>

Li7-zPS6-z-wM2zM3w Li 7-z PS 6-zw M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

0<z≤2, 0<w<2, 1.5≤n≤5, 및 1≤m≤2이다.0<z≤2, 0<w<2, 1.5≤n≤5, and 1≤m≤2.

화학식 2c로 표시되는 화합물은 M1을 포함하지 않으며, M2 및 M3를 포함하는 화합물이다.The compound represented by Formula 2c is a compound that does not include M1 and includes M2 and M3.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2d로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by Formula 2d below:

<화학식 2d><Formula 2d>

Li7-m×v-zM1vPS6-z-wM2zM3w Li 7-m×vz M1 v PS 6-zw M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며, m은 M1의 산화수이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table, m is the oxidation number of M1,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

0<v<1, 0<z≤2, 0<w<2, 1.5≤n≤5, 및 1≤m≤2이다.0<v<1, 0<z≤2, 0<w<2, 1.5≤n≤5, and 1≤m≤2.

화학식 2d로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 M1, M2 및 M3을 포함하는 화합물이다. M1은 예를 들어 1종의 금속 원소 또는 2종 이상의 금속 원소일 수 있다. M2은 예를 들어 1종의 할로겐 원소 또는 2종 이상의 할로겐 원소일 수 있다.The solid ion conductor compound represented by Formula 2d is a compound containing M1, M2 and M3. M1 may be, for example, one metal element or two or more metal elements. M2 may be, for example, one kind of halogen element or two or more kinds of halogen elements.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by Formula 3 below:

<화학식 3><Formula 3>

Li7-m×v-zM4vPS6-zM5z1M6z2 Li 7-m×vz M4 v PS 6-z M5 z1 M6 z2

상기 식에서,In the above formula,

M4는 Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, 또는 이들의 조합이며, m은 M4의 산화수이며,M4 is Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, or a combination thereof, m is the oxidation number of M4,

M5 및 M6는 서로 독립적으로 F, Cl, Br, 또는 I이며,M5 and M6 are independently of each other F, Cl, Br, or I,

0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2, z=z1+z2 및 1≤m≤2이다.0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2, z=z1+z2 and 1≤m≤2.

예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2, 및 z=z1+z2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. M4는 예를 들어 1종의 금속 원소 또는 2종의 금속 원소일 수 있다.For example, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2, and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 and z=z1+z2. M4 may be, for example, one metal element or two metal elements.

화학식 3으로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 예를 들어 1종의 할로겐 원소 또는 2종의 할로겐 원소를 포함할 수 있다.The solid ion conductor compound represented by Chemical Formula 3 may include, for example, one kind of halogen element or two kinds of halogen elements.

화학식 1로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 예를 들어 하기 화학식 3a 내지 3f로 표시되는 고체이온전도체 화합물일 수 있다:The solid ion conductor compound represented by Formula 1 may be, for example, a solid ion conductor compound represented by Formulas 3a to 3f below:

<화학식 3a><Formula 3a>

Li7-zPS6-zM5z1M6z2 Li 7-z PS 6-z M5 z1 M6 z2

<화학식 3b><Formula 3b>

Li7-v-zNavPS6-zM5z1M6z2 Li 7-vz Na v PS 6-z M5 z1 M6 z2

<화학식 3c><Formula 3c>

Li7-v-zKvPS6-zM5z1M6z2 Li 7-vz K v PS 6-z M5 z1 M6 z2

<화학식 3d><Formula 3d>

Li7-v-zCuvPS6-zM5z1M6z2 Li 7-vz Cu v PS 6-z M5 z1 M6 z2

<화학식 3e><Formula 3e>

Li7-v-zMgvPS6-zM5z1M6z2 Li 7-vz Mg v PS 6-z M5 z1 M6 z2

<화학식 3f><Formula 3f>

Li7-v-zAgvPS6-zM5z1M6z2 Li 7-vz Ag v PS 6-z M5 z1 M6 z2

상기 식들에서,In the above expressions,

M5 및 M6는 서로 독립적으로 F, Cl, Br, 또는 I이며,M5 and M6 are independently of each other F, Cl, Br, or I,

0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2 및 z=z1+z2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2, 및 z=z1+z2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다.0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2, and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0≤z2≤0.5, 0<z<2 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0≤z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 and z=z1+z2.

화학식 1로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 예를 들어 하기 화학식들로 표시되는 고체이온전도체 화합물일 수 있다:The solid ion conductor compound represented by Formula 1 may be, for example, a solid ion conductor compound represented by the following formulas:

Li7-v-zNavPS6-zFz1, Li7-v-zNavPS6-zClz1, Li7-v-zNavPS6-zBrz1, Li7-v-zNavPS6-zIz1,Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 ,

Li7-v-zNavPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zNavPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Brz2,Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 Br z2 ,

Li7-v-zKvPS6-zFz1, Li7-v-zKvPS6-zClz1, Li7-v-zKvPS6-zBrz1, Li7-v-zKvPS6-zIz1,Li 7-vz K v PS 6-z F z1 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 ,

Li7-v-zKvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zKvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Brz2,Li 7-vz K v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz K v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 Br z2 ,

Li7-v-zCuvPS6-zFz1, Li7-v-zCuvPS6-zClz1, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1, Li7-v-zCuvPS6-zIz1,Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 ,

Li7-v-zCuvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zCuvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Brz2,Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 Br z2 ,

Li7-v-zMgvPS6-zFz1, Li7-v-zMgvPS6-zClz1, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1, Li7-v-zMgvPS6-zIz1,Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 ,

Li7-v-zMgvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zMgvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Brz2,Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 Br z2 ,

Li7-v-zAgvPS6-zFz1, Li7-v-zAgvPS6-zClz1, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1, Li7-v-zAgvPS6-zIz1,Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 ,

Li7-v-zAgvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zAgvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Brz2,Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 Br z2 ,

상기 식들에서, 0<v<0.7, 0<z1<2, 0<z2<1, 0<z<2 및 z=z1+z2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0<z2≤0.5, 0<z<2, 및 z=z1+z2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0<z2≤0.5, 0<z<2 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 및 z=z1+z2이다.In the above equations, 0<v<0.7, 0<z1<2, 0<z2<1, 0<z<2 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.7, 0<z1<2, 0<z2≤0.5, 0<z<2, and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.5, 0<z1<2, 0<z2≤0.5, 0<z<2 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.3, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.5, 0.2≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.1, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.5, 0.5≤z≤1.8 and z=z1+z2. For example, 0<v≤0.05, 0<z1≤1.5, 0<z2≤0.2, 1.0≤z≤1.8 and z=z1+z2.

화학식 1로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 예를 들어 하기 화학식 4로 표시되는 고체이온전도체 화합물일 수 있다:The solid ion conductor compound represented by Formula 1 may be, for example, a solid ion conductor compound represented by Formula 4 below:

<화학식 4><Formula 4>

Li7-m×v-zM4vPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-m×vz M4 v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

상기 식에서,In the above formula,

M4는 Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, 또는 이들의 조합이며, m은 M4의 산화수이며,M4 is Na, K, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, or a combination thereof, m is the oxidation number of M4,

M7는 F, Cl, Br, 또는 I이며,M7 is F, Cl, Br, or I;

0<v<1, 0<z≤2, 0<w<1, 및 1≤m≤2이다. 예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z≤2 및 0<w≤0.5 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z≤2 및 0<w≤0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다.0<v<1, 0<z≤2, 0<w<1, and 1≤m≤2. For example, 0<v≤0.7, 0<z≤2 and 0<w≤0.5. For example, 0<v≤0.5, 0<z≤2 and 0<w≤0.2. For example, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 and 0<w≤0.1.

화학식 1로 표시되는 고체이온전도체 화합물은 예를 들어 하기 화학식 4a 내지 4f로 표시되는 고체이온전도체 화합물일 수 있다:The solid ion conductor compound represented by Formula 1 may be, for example, a solid ion conductor compound represented by Formulas 4a to 4f below:

<화학식 4a><Formula 4a>

Li7-zPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-z PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

<화학식 4b><Formula 4b>

Li7-v-zNavPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-vz Na v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

<화학식 4c><Formula 4c>

Li7-v-zKvPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-vz K v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

<화학식 4d><Formula 4d>

Li7-v-zCuvPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-vz Cu v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

<화학식 4e><Formula 4e>

Li7-v-zMgvPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-vz Mg v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

<화학식 4f><Formula 4f>

Li7-v-zAgvPS6-z-wM7z(SO4)w Li 7-vz Ag v PS 6-zw M7 z (SO 4 ) w

상기 식들에서,In the above expressions,

M7는 F, Cl, Br, 또는 I이며,M7 is F, Cl, Br, or I;

0<v<0.7, 0<z≤2, 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z≤2 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z≤2 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다.0<v<0.7, 0<z≤2, and 0<w<0.2. For example, 0<v≤0.7, 0<z≤2 and 0<w<0.2. For example, 0<v≤0.5, 0<z≤2 and 0<w<0.2. For example, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 and 0<w≤0.1.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식들로 표시되는 화합물일 수 있다:The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by the following formulas:

Li7-zPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wIz(SO4)w Li 7-z PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-z PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-z PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7 -z PS 6-zw I z (SO 4 ) w

Li7-v-zNavPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wIz(SO4)w,Li 7-vz Na v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,

Li7-v-zKvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wIz(SO4)w,Li 7-vz K v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,

Li7-v-zCuvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wIz(SO4)w,Li 7-vz Cu v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,

Li7-v-zMgvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wIz(SO4)w,Li 7-vz Mg v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,

Li7-v-zAgvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wIz(SO4)w Li 7-vz Ag v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw I z (SO 4 ) w

상기 식들에서,In the above expressions,

0<v<0.7, 0<z≤2, 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.7, 0<z≤2 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.5, 0<z≤2 및 0<w<0.2 이다. 예를 들어, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 예를 들어, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 및 0<w≤0.1 이다. 0 < v < 0.7, 0 < z < 2, and 0 < w < 0.2. For example, 0<v≤0.7, 0<z≤2 and 0<w<0.2. For example, 0<v≤0.5, 0<z≤2 and 0<w<0.2. For example, 0<v≤0.3, 0.2≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.1, 0.5≤z≤1.8 and 0<w≤0.1. For example, 0<v≤0.05, 1.0≤z≤1.8 and 0<w≤0.1.

화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 입방정계(cubic) 결정계에 속하며 보다 구체적으로 F-43m 공간군에 속할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 화학식 1로 표시되는 화합물이 아지로다이트형(argyrodite-type) 결정 구조를 가지는 아지로다이트형 황화물(argyrodite-type sulfide)일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 아지로다이트형 결정 구조에서 리튬 자리의 일부에 치환된 1가 양이온 원소, 및 2가 양이온 원소 양이온 원소 중 하나 이상을 포함하거나, 이종의 할로겐 원소를 포함하거나, 할로겐 자리에 치환된 SOn 음이온을 포함함에 의하여 리튬 이온 전도도가 추가적으로 향상되고, 리튬 금속에 대한 전기화학적 안정성이 추가적으로 향상될 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 1 belongs to, for example, a cubic crystal system, and may more specifically belong to the F-43m space group. Also, as described above, the compound represented by Chemical Formula 1 may be an argyrodite-type sulfide having an argyrodite-type crystal structure. The compound represented by Formula 1 includes, for example, at least one of a monovalent cation element and a divalent cation element cation element substituted at a portion of the lithium site in an azirodite-type crystal structure, or includes a heterogeneous halogen element, or , lithium ion conductivity is further improved, and electrochemical stability for lithium metal can be further improved by including SO n anions substituted at halogen sites.

화학식 1로 표시되는 화합물은 CuKα 선을 이용한 XRD 스펙트럼에서 예를 들어 25.48°±0.50°, 30.01°±1.0°, 31.38°±0.50°, 46.0°±1.0°, 48.5°±1.0°, 및 53.0°±1.0°의 위치에 피크를 가질 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물이 아지로다이트 구조를 가지므로, CuKα 선을 이용한 XRD 스펙트럼에서 이러한 피크를 가질 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 고체이온전도체 화합물이다.The compound represented by Formula 1 has, for example, 25.48 ° ± 0.50 °, 30.01 ° ± 1.0 °, 31.38 ° ± 0.50 °, 46.0 ° ± 1.0 °, 48.5 ° ± 1.0 °, and 53.0 ° in the XRD spectrum using CuKα rays. It may have a peak at a position of ±1.0°. Since the compound represented by Formula 1 has an azirodite structure, it may have such a peak in an XRD spectrum using CuKα rays. The compound represented by Formula 1 is, for example, a solid ion conductor compound.

황화물계 고체전해질은 분말 또는 성형물 형태일 수 있다. 성형물 형태의 고체전해질은 예를 들어 펠렛, 시트, 박막 등의 형태일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 사용되는 용도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.The sulfide-based solid electrolyte may be in the form of a powder or molding. The solid electrolyte in the form of a molding may be in the form of, for example, a pellet, sheet, or thin film, but is not necessarily limited thereto and may have various forms depending on the purpose of use.

[전고체 이차전지][All-solid secondary battery]

다른 일구현예에 따른 전고체 이차전지는, 양극활물질층을 포함하는 양극층; 음극활물질층을 포함하는 음극층; 및 양극층 및 음극층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하며, 양극활물질층 및/또는 전해질층이 상술한 황화물계 고체전해질을 포함한다. 전고체 이차전지가 상술한 황화물계 고체전해질을 포함함에 의하여 전고체 이차전지의 내부 저항이 감소되고, 사이클 특성이 향상될 수 있다.An all-solid-state secondary battery according to another embodiment includes a cathode layer including a cathode active material layer; A negative electrode layer including a negative electrode active material layer; and an electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, wherein the positive electrode active material layer and/or the electrolyte layer include the above-described sulfide-based solid electrolyte. By including the above-described sulfide-based solid electrolyte in the all-solid-state secondary battery, internal resistance of the all-solid-state secondary battery may be reduced and cycle characteristics may be improved.

양극활물질층이 제3 황화물계 고체전해질을 포함하며, 상기 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 예를 들어 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다. 전해질층이 제4 황화물계 고체전해질을 포함하며, 상기 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 예를 들어 1 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작을 수 있다.The positive electrode active material layer includes a third sulfide-based solid electrolyte, and the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte may be, for example, 0.1 μm to 10 μm. The electrolyte layer may include a fourth sulfide-based solid electrolyte, and an average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte may be, for example, 1 μm to 30 μm. The average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte may be smaller than that of the fourth sulfide-based solid electrolyte.

이하에서, 전고체 이차전지에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the all-solid-state secondary battery will be described in more detail.

[제1 타입][Type 1]

전고체 이차전지는 상술한 황화물계 고체전해질을 포함할 수 있다.The all-solid-state secondary battery may include the above-described sulfide-based solid electrolyte.

전고체 이차전지는 예를 들어 양극활물질층을 포함하는 양극층; 음극활물질층을 포함하는 음극층; 및 양극층 및 음극층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하며, 양극활물질층 및/또는 전해질층이 상술한 황화물계 고체전해질을 포함할 수 있다.An all-solid-state secondary battery may include, for example, a cathode layer including a cathode active material layer; A negative electrode layer including a negative electrode active material layer; and an electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and the positive electrode active material layer and/or the electrolyte layer may include the above-described sulfide-based solid electrolyte.

일 구현예에 따른 전고체 이차전지는 다음과 같이 준비될 수 있다.An all-solid-state secondary battery according to one embodiment may be prepared as follows.

(고체전해질층)(solid electrolyte layer)

먼저, 고체전해질층이 준비된다.First, a solid electrolyte layer is prepared.

고체전해질층은 황화물계 고체전해질과 바인더를 혼합 및 건조하여 제조하거나, 황화물계 고체전해질의 분말을 일정한 형태로 1 ton 내지 10 ton의 압력으로 압연하여 제조할 수 있다. 황화물계 고체전해질이 고체전해질로 사용된다.The solid electrolyte layer may be prepared by mixing and drying a sulfide-based solid electrolyte and a binder, or by rolling powder of a sulfide-based solid electrolyte in a constant shape at a pressure of 1 ton to 10 ton. A sulfide-based solid electrolyte is used as the solid electrolyte.

황화물계 고체전해질의 평균 입경은 예를 들어 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 7 ㎛, 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 일 수 있다. 고체전해질이 이러한 평균 입경을 가짐에 의하여 가압 소결체 형성 과정에서 결착성이 향상되어 고체전해질 입자의 이온전도도 및 수명 특성이 향상될 수 있다.The average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte is, for example, 1 μm to 30 μm, 1 μm to 20 μm, 1 μm to 10 μm, 1 μm to 7 μm, 1 μm to 6 μm, 1 μm to 5 μm, or 2 μm. to 4 μm. When the solid electrolyte has such an average particle diameter, binding property is improved in the process of forming a sintered body under pressure, and thus ionic conductivity and lifespan characteristics of the solid electrolyte particles can be improved.

고체전해질층의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 일 수 있다. 고체전해질층이 이러한 두께를 가짐에 의하여 리튬 이온의 충분한 이동 속도가 보장되고 결과적으로 높은 이온전도도가 얻어질 수 있다.The solid electrolyte layer may have a thickness of 10 μm to 200 μm. By having such a thickness of the solid electrolyte layer, a sufficient movement rate of lithium ions is ensured, and as a result, high ionic conductivity can be obtained.

고체전해질층은 상술한 황화물계 고체전해질 외에 종래의 황화물계 고체전해질 및/또는 산화물계 고체전해질 등의 고체전해질을 더 포함할 수 있다.The solid electrolyte layer may further include a solid electrolyte such as a conventional sulfide-based solid electrolyte and/or an oxide-based solid electrolyte in addition to the above-described sulfide-based solid electrolyte.

종래의 황화물(sulfide)계 고체전해질은, 예컨대 황화 리튬, 황화 규소, 황화 인, 황화 붕소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 종래의 황화물계 고체전해질 입자는 Li2S, P2S5, SiS2, GeS2, B2S3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 종래의 황화물계 고체전해질 입자는 Li2S 또는 P2S5일 수 있다. 종래의 황화물계 고체전해질 입자는 다른 무기 화합물에 비해 높은 리튬 이온 전도도를 갖는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 종래의 황화물계 고체전해질은 Li2S 및 P2S5를 포함한다. 종래의 황화물계 고체전해질을 구성하는 황화물 고체전해질 재료가 Li2S-P2S5를 포함하는 경우, Li2S 대 P2S5 의 혼합 몰비는 예를 들면 약 50:50 내지 약 90:10의 범위일 수 있다. 또한, Li3PO4, 할로겐, 할로겐 화합물, Li2+2xZn1??xGeO4("LISICON"), Li3+yPO4-xNx("LIPON"), Li3.25Ge0.25P0.75S4("ThioLISICON"), Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5("LATP") 등을 Li2S-P2S5, SiS2, GeS2, B2S3, 또는 이들의 조합의 무기 고체전해질에 첨가하여 제조된 무기 고체전해질이 종래의 황화물 고체전해질로서 사용될 수 있다. 종래의 황화물 고체전해질 재료의 비제한적인 예들은 Li2S-P2S5; Li2S-P2S5-LiX (X=할로겐 원소); Li2S-P2S5-Li2O; Li2S-P2S5-Li2O-LiI; Li2S-SiS2; Li2S-SiS2-LiI; Li2S-SiS2-LiBr; Li2S-SiS2-LiCl; Li2S-SiS2-B2S3-LiI; Li2S-SiS2-P2S5-LiI; Li2S-B2S3; Li2S -P2S5-ZmSn (0<m<10, 0<n<10, Z=Ge, Zn 또는 Ga); Li2S-GeS2; Li2S-SiS2-Li3PO4; 및 Li2S-SiS2-LipMOq (0<p<10, 0<q<10, M=P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In)을 포함한다. 이와 관련하여, 종래의 황화물계 고체전해질 재료는 황화물계 고체전해질 물질의 원료 시작 물질(예를 들면, Li2S, P2S5, 등)을 용융 담금질법(melt quenching method), 기계적 밀링법 등에 의해 처리함으로써 제조될 수 있다. 또한, 소성(calcinations) 공정이 상기 처리 후에 수행될 수 있다.A conventional sulfide-based solid electrolyte may include, for example, lithium sulfide, silicon sulfide, phosphorus sulfide, boron sulfide, or a combination thereof. Conventional sulfide-based solid electrolyte particles may include Li 2 S, P 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 or a combination thereof. Conventional sulfide-based solid electrolyte particles may be Li 2 S or P 2 S 5 . Conventional sulfide-based solid electrolyte particles are known to have higher lithium ion conductivity than other inorganic compounds. For example, a conventional sulfide-based solid electrolyte includes Li 2 S and P 2 S 5 . When the sulfide solid electrolyte material constituting the conventional sulfide-based solid electrolyte includes Li 2 SP 2 S 5 , the mixing molar ratio of Li 2 S to P 2 S 5 is, for example, about 50:50 to about 90:10. range can be In addition, Li 3 PO 4 , halogen, halogenated compounds, Li 2+2x Zn 1??x GeO 4 (“LISICON”), Li 3+y PO 4-x N x ( “LIPON”), Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ("ThioLISICON"), Li 2 O-Al 2 O 3 -TiO 2 -P 2 O 5 ( "LATP"), etc. Li 2 SP 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 , Alternatively, an inorganic solid electrolyte prepared by adding a combination thereof to an inorganic solid electrolyte may be used as a conventional sulfide solid electrolyte. Non-limiting examples of conventional sulfide solid electrolyte materials include Li 2 SP 2 S 5 ; Li 2 SP 2 S 5 -LiX (X=halogen element); Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O; Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O-LiI; Li 2 S-SiS 2 ; Li 2 S-SiS 2 -LiI; Li 2 S-SiS 2 -LiBr; Li 2 S-SiS 2 -LiCl; Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI; Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI; Li 2 SB 2 S 3 ; Li 2 S -P 2 S 5 -Z m S n (0<m<10, 0<n<10, Z=Ge, Zn or Ga); Li 2 S-GeS 2 ; Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 ; and Li 2 S-SiS 2 -Li p MO q (0<p<10, 0<q<10, M=P, Si, Ge, B, Al, Ga or In). In this regard, a conventional sulfide-based solid electrolyte material is a raw material starting material (eg, Li 2 S, P 2 S 5 , etc.) of a sulfide-based solid electrolyte material is melt quenched (melt quenching method), mechanical milling method etc. can be produced by processing. Also, calcinations may be performed after the treatment.

고체전해질층에 포함되는 바인더는, 예를 들면, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 등이나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 고체전해질층의 바인더는 양극층과 음극층의 바인더와 동종이거나 다를 수 있다.The binder included in the solid electrolyte layer, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyvinyl alcohol It is not limited to the like or these, and all are possible as long as they are used as binders in the art. The binder of the solid electrolyte layer may be the same as or different from the binders of the positive electrode layer and the negative electrode layer.

(양극층)(anode layer)

다음으로, 양극층이 준비된다.Next, an anode layer is prepared.

양극층은 집전체 상에 양극활물질을 포함하는 양극활물질층을 형성시켜 제조할 수 있다. 양극활물질의 평균 입경은 예를 들어 2 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다. The cathode layer may be prepared by forming a cathode active material layer containing a cathode active material on a current collector. The average particle diameter of the cathode active material may be, for example, 2 μm to 10 μm.

양극활물질은 이차전지에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 리튬전이금속산화물, 전이금속황화물 등일 수 있다. 예를 들어, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는, LiaA1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O2; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다. 예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1-xMnxO2x(0<x<1), Ni1-x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), Ni1-x-yCoxAlyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), LiFePO4, TiS2, FeS2, TiS3, FeS3 등이다. 이러한 화합물에서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다. 이러한 화합물 표면에 코팅층이 부가된 화합물의 사용도 가능하며, 상술한 화합물과 코팅층이 부가된 화합물의 혼합물의 사용도 가능하다. 이러한 화합물의 표면에 부가되는 코팅층은 예를 들어 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트, 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트의 코팅 원소 화합물을 포함한다. 이러한 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질이다. 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물이다. 코팅층 형성 방법은 양극활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 범위 내에서 선택된다. 코팅 방법은 예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등이다. 구체적인 코팅 방법은 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Any positive electrode active material may be used without limitation as long as it is commonly used in a secondary battery. For example, it may be a lithium transition metal oxide or a transition metal sulfide. For example, one or more types of composite oxides of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used, and specific examples thereof include Li a A 1-b B b D 2 (above In the formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, and 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a E 1-b B b O 2-c D c (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiE 2-b B b O 4-c D c (wherein 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b B c D α (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F α (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c D α (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a CoG b O 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a MnG b O 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 2 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); A compound represented by any one of the chemical formulas of LiFePO 4 may be used. In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element, or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or combinations thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or combinations thereof. For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x=1, 2), LiNi 1-x Mn x O 2x (0<x<1), Ni 1-xy Co x Mn y O 2 (0≤x≤ 0.5, 0≤y≤0.5), Ni 1-xy Co x Al y O 2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), LiFePO 4 , TiS 2 , FeS 2 , TiS 3 , FeS 3 , and the like. In these compounds, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element, or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or combinations thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or combinations thereof. It is also possible to use a compound in which a coating layer is added to the surface of such a compound, and it is also possible to use a mixture of the above-mentioned compound and a compound in which a coating layer is added. The coating layer applied to the surface of such a compound includes, for example, a coating element compound of an oxide, a hydroxide, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, or a hydroxycarbonate of a coating element. The compound constituting the coating layer is amorphous or crystalline. The coating elements included in the coating layer include Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or mixtures thereof. The coating layer formation method is selected within a range that does not adversely affect the physical properties of the cathode active material. The coating method is, for example, spray coating, dipping method or the like. Since a specific coating method can be well understood by those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

양극활물질은 예를 들어 상술한 리튬전이금속산화물 중 층상암염형(layered rock salt type) 구조를 갖는 전이금속산화물의 리튬염을 포함한다. "층상 암염형 구조"는 예를 들어 입방정 암염형(cubic rock salt type) 구조의 <111> 방향으로 산소 원자층과 금속 원자층이 교대로 규칙적으로 배열하고, 이에 의하여 각각의 원자층이 이차원 평면을 형성하고 있는 구조이다. "입방정 암염형 구조"는 결정 구조의 일종인 염화나트륨형(NaCl type) 구조를 나타내며, 구체적으로는 양이온 및 음이온의 각각 형성하는 면심 입방 격자(face centered cubic lattice, fcc)가 서로 단위 격자(unit lattice)의 능(ridge)의 1/2 만큼 어긋나 배치된 구조를 나타낸다. 이러한 층상암염형 구조를 갖는 리튬전이금속산화물은, 예를 들어, LiNixCoyAlzO2 (NCA) 또는 LiNixCoyMnzO2 (NCM) (0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, x + y + z = 1) 등의 삼원계 리튬전이금속산화물이다. 양극활물질이 층상암염형 구조를 갖는 삼원계 리튬전이금속산화물을 포함하는 경우, 전고체 이차전지의 에너지(energy) 밀도 및 열안정성이 더욱 향상된다.The cathode active material includes, for example, a lithium salt of a transition metal oxide having a layered rock salt type structure among the above-described lithium transition metal oxides. "Layered rock salt structure" means, for example, that an oxygen atom layer and a metal atom layer are arranged alternately and regularly in the <111> direction of a cubic rock salt type structure, whereby each atomic layer is formed on a two-dimensional plane. It is a structure that forms "Cubic rock salt structure" refers to a NaCl type structure, which is a type of crystal structure, and specifically, face centered cubic lattice (fcc) formed by positive and negative ions, respectively, unit lattice ) shows a structure displaced by 1/2 of the ridge. A lithium transition metal oxide having such a layered rock salt structure is, for example, LiNi x Co y Al z O 2 (NCA) or LiNi x Co y Mn z O 2 (NCM) (0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 1, x + y + z = 1) is a ternary lithium transition metal oxide. When the cathode active material includes a ternary lithium transition metal oxide having a layered rock salt structure, energy density and thermal stability of the all-solid-state secondary battery are further improved.

양극활물질은 상술한 바와 같이 피복층에 의해 덮여 있을 수 있다. 피복층은 전고체 이차 전지의 양극 활물질의 피복층으로 공지된 것이면 어떤 것이라도 좋다. 피복층은 예를 들어 Li2O-ZrO2 (LZO)등이다.As described above, the cathode active material may be covered by the coating layer. Any coating layer may be used as long as it is known as a coating layer of a positive electrode active material for an all-solid-state secondary battery. The coating layer is, for example, Li 2 O-ZrO 2 (LZO) or the like.

양극활물질이 예를 들어 NCA 또는 NCM 등의 삼원계 리튬전이금속산화물로서 니켈(Ni)을 포함하는 경우, 전고체 이차전지의 용량 밀도를 상승시켜 충전 상태에서 양극활물질의 금속 용출의 감소가 가능하다. 결과적으로, 전고체 이차전지의 충전 상태에서의 사이클(cycle) 특성이 향상된다.When the cathode active material includes, for example, nickel (Ni) as a ternary lithium transition metal oxide such as NCA or NCM, it is possible to increase the capacity density of an all-solid-state secondary battery and reduce metal elution of the cathode active material in a charged state. . As a result, cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery in a charged state are improved.

양극활물질의 형상은, 예를 들어, 진구, 타원 구형 등의 입자 형상이다. 양극활물질의 입경은 특별히 제한되지 않으며, 종래의 전고체 이차전지의 양극활물질에 적용 가능한 범위이다. 양극층의 양극활물질의 함량도 특별히 제한되지 않고, 종래의 전고체 이차전지의 양극층에 적용 가능한 범위이다. 양극활물질층에서 양극활물질의 함량은 예를 들어 50 내지 95 중량%일 수 있다.The shape of the positive electrode active material is, for example, a particle shape such as a spherical sphere or an elliptical sphere. The particle size of the positive electrode active material is not particularly limited, and is within a range applicable to the positive electrode active material of a conventional all-solid-state secondary battery. The content of the positive electrode active material in the positive electrode layer is also not particularly limited, and is within a range applicable to the positive electrode layer of a conventional all-solid-state secondary battery. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer may be, for example, 50 to 95% by weight.

양극활물질층은 황화물계 고체전해질을 추가적으로 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer may additionally include a sulfide-based solid electrolyte.

양극활물질층은 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 예를 들어 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌(polyethylene) 등이다.The cathode active material layer may include a binder. The binder is, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, or the like.

양극활물질층은 도전재를 포함할 수 있다. 도전재는 예를 들어 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 켓젠(Ketjen) 블랙, 탄소 섬유, 금속 분말 등이다.The cathode active material layer may include a conductive material. The conductive material is, for example, graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, metal powder or the like.

양극활물질층은 상술한 양극활물질, 고체전해질, 바인더, 도전재 외에 예를 들어 필러(filler), 코팅제, 분산제, 이온 전도성 보조제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The cathode active material layer may further include additives such as a filler, a coating agent, a dispersant, and an ion conductive auxiliary agent in addition to the above-described cathode active material, solid electrolyte, binder, and conductive material.

양극활물질층이 포함할 수 있는 필러, 코팅제, 분산제, 이온 전도성 보조제 등으로는 일반적으로 전고체 이차전지의 전극에 사용되는 공지의 재료를 사용할 수 있다.As fillers, coating agents, dispersants, ion conductivity aids, etc. that may be included in the cathode active material layer, known materials generally used in electrodes of solid-state secondary batteries may be used.

양극집전체는 예를 들어 알루미늄(Al), 인듐(In), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 스테인레스 스틸, 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 리튬(Li) 또는 이들의 합금으로 이루어진 판상체(plate) 또는 호일(foil) 등을 사용한다. 양극 집전체는 생략 가능하다.The cathode current collector is, for example, aluminum (Al), indium (In), copper (Cu), magnesium (Mg), stainless steel, titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), A plate or foil made of zinc (Zn), germanium (Ge), lithium (Li) or an alloy thereof is used. The positive electrode current collector may be omitted.

양극집전체는 금속 기재의 일면 또는 양면 상에 배치되는 카본층을 더 포함할 수 있다. 금속 기재 상에 카본층이 추가적으로 배치됨에 의하여 금속 기재의 금속이 양극층이 포함하는 고체전해질에 의하여 부식되는 것을 방지하고 양극활물질층층과 양극집전체 사이의 계면 저항을 감소시킬 수 있다. 카본층의 두께는 예를 들어 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 일 수 있다. 카본층의 두께가 지나치게 얇으면 금속 기재와 고체전해질의 접촉을 완전히 차단하기 어려울 수 있다. 카본층의 두께가 지나치게 두꺼우면 전고체 이차전지의 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 카본층은 비정질 탄소, 결정질 탄소 등을 포함할 수 있다.The cathode current collector may further include a carbon layer disposed on one side or both sides of the metal substrate. By additionally disposing the carbon layer on the metal substrate, it is possible to prevent the metal of the metal substrate from being corroded by the solid electrolyte included in the positive electrode layer and to reduce interface resistance between the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector. The thickness of the carbon layer may be, for example, 1 μm to 5 μm. If the thickness of the carbon layer is too thin, it may be difficult to completely block contact between the metal substrate and the solid electrolyte. If the thickness of the carbon layer is too thick, the energy density of the all-solid-state secondary battery may decrease. The carbon layer may include amorphous carbon, crystalline carbon, and the like.

(음극층)(cathode layer)

다음으로, 음극층이 준비된다.Next, the cathode layer is prepared.

음극층은 양극활물질 대신에 음극활물질이 사용된다는 것을 제외하고는 양극층과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 음극층은 음극집전체 상에 음극활물질을 포함하는 음극활물질층을 형성시켜 제조할 수 있다. The negative electrode layer may be manufactured in the same manner as the positive electrode layer, except that the negative electrode active material is used instead of the positive electrode active material. The negative electrode layer may be prepared by forming a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material on the negative electrode current collector.

음극활물질층이 상술한 황화물계 고체전해질을 추가적으로 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer may additionally include the above-described sulfide-based solid electrolyte.

음극활물질은 리튬 금속, 리튬 금속 합금 또는 이들의 조합일 수 있다.The anode active material may be lithium metal, a lithium metal alloy, or a combination thereof.

음극활물질층은 리튬 금속, 리튬 금속 합금 또는 이들의 조합 외에 종래의 음극활물질을 더 포함할 수 있다. 종래의 음극활물질은 예를 들어, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 리튬과 합금가능한 금속은 예를 들어 Ag, Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다. 전이금속 산화물은 예를 들어 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다. 비전이금속 산화물은 예를 들어 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. 탄소계 재료는 예를 들어 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.The anode active material layer may further include a conventional anode active material in addition to lithium metal, a lithium metal alloy, or a combination thereof. Conventional anode active materials may include, for example, at least one selected from the group consisting of metals alloyable with lithium, transition metal oxides, non-transition metal oxides, and carbon-based materials. Metals alloyable with lithium are, for example, Ag, Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloys (wherein Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a group 13 element, a group 14 element, a transition metal, a rare earth element or a combination thereof, but not Si), a Sn-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, a rare earth element, or a combination thereof, but not Sn) ) and the like. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, Te, Po, or a combination thereof. The transition metal oxide may be, for example, lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like. The non-transition metal oxide may be, for example, SnO 2 , SiO x (0<x<2), or the like. The carbon-based material may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon or mixtures thereof. Crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate-shaped, flake-shaped, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon may be soft carbon (low-temperature calcined carbon) or hard carbon ), mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

도 5를 참조하면, 일 구현예에 따른 전고체 이차전지(40)는 고체전해질층(30)과 고체전해질층(30)의 일면에 배치된 양극층(10), 고체전해질층(30)의 다른 일면에 배치된 음극층(20)을 포함한다. 양극층(30)은 고체전해질층(30)과 접하는 양극활물질층(12) 및 양극활물질층(12)과 접하는 양극집전체(11)를 포함하고, 음극층(20)은 고체전해질층(30)과 접하는 음극활물질층(22) 및 음극활물질층(22)과 접하는 음극집전체(21)를 포함한다. 전고체 이차전지(40)는 예를 들어, 고체전해질층(30)의 양면에 양극활물질층(12) 및 음극활물질층(22)을 형성시키고, 양극활물질층(12) 및 음극활물질층(22)상에 양극집전체(11) 및 음극집전체(21)를 각각 형성시켜 전고체형 이차전지(30)가 완성된다. 다르게는, 음극집전체(21) 상에 음극활물질층(22), 고체전해질층(30), 양극활물질층(12), 양극집전체(11)를 순차적으로 적층하여 전고체형 이차전지(40)가 완성된다.Referring to FIG. 5, the all-solid-state secondary battery 40 according to an embodiment includes a solid electrolyte layer 30, a positive electrode layer 10 disposed on one surface of the solid electrolyte layer 30, and a solid electrolyte layer 30. and a cathode layer 20 disposed on the other side. The positive electrode layer 30 includes a positive electrode active material layer 12 in contact with the solid electrolyte layer 30 and a positive electrode current collector 11 in contact with the positive electrode active material layer 12, and the negative electrode layer 20 includes a solid electrolyte layer 30 ) and a negative electrode active material layer 22 in contact with the negative electrode current collector 21 in contact with the negative electrode active material layer 22 . In the all-solid-state secondary battery 40, for example, the positive active material layer 12 and the negative active material layer 22 are formed on both sides of the solid electrolyte layer 30, and the positive active material layer 12 and the negative active material layer 22 ), the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 are respectively formed on the solid-state secondary battery 30 is completed. Alternatively, the anode active material layer 22, the solid electrolyte layer 30, the cathode active material layer 12, and the cathode current collector 11 are sequentially stacked on the anode current collector 21 to form an all-solid-state secondary battery 40 is completed

전고체 이차전지(40)에서, 양극활물질층(12)이 포함하는 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경은 예를 들어 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 7 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 6 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 4 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛, 또는 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 이다. 전고체 이차전지(40)에서, 고체전해질층(30)이 포함하는 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경은 예를 들어 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 7 ㎛, 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 이다. 양극활물질층(12) 및/또는 고체전해질층(30)이 포함하는 제3 황화물계 고체전해질 및 제4 황화물계 고체전해질이 이러한 범위의 입경을 각각 가짐에 의하여 전고체 이차전지(40)의 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다. In the all-solid-state secondary battery 40, the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte included in the positive electrode active material layer 12 is, for example, 0.1 μm to 10 μm, 0.5 μm to 7 μm, 0.5 μm to 6 μm, or 0.5 μm. μm to 5 μm, 0.5 μm to 4 μm, 0.5 μm to 3 μm, or 0.5 μm to 2 μm. In the all-solid-state secondary battery 40, the average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 30 is, for example, 1 μm to 30 μm, 1 μm to 20 μm, 1 μm to 10 μm, 1 μm to 7 μm, 1 μm to 6 μm, 1 μm to 5 μm, or 2 μm to 4 μm. The cycle of the all-solid-state secondary battery 40 by having the third sulfide-based solid electrolyte and the fourth sulfide-based solid electrolyte included in the positive electrode active material layer 12 and/or the solid electrolyte layer 30 each have a particle size within this range. characteristics can be further improved.

전고체 이차전지(40)에서, 양극활물질층(12)이 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 고체전해질층(30)이 포함하는 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작을 수 있다. 양극활물질층(12)이 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 고체전해질층(30)이 포함하는 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작음에 의하여, 이들을 포함하는 전고체 이차전지(40)의 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다.In the all-solid-state secondary battery 40, the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte in the positive electrode active material layer 12 may be smaller than the average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 30. Since the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte in the positive electrode active material layer 12 is smaller than the average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte included in the solid electrolyte layer 30, the all-solid-state secondary battery 40 including these The cycle characteristics of can be further improved.

[제2 타입][Type 2]

도 6 내지 7을 참조하면, 전고체 이차전지(1)는 예를 들어 양극집전체(11) 상에 배치된 양극활물질층(12)을 포함하는 양극층(10); 음극집전체(21) 상에 배치된 음극활물질층(22)을 포함하는 음극층(20); 및 양극층(10) 및 음극층(20) 사이에 배치되는 전해질층(30)을 포함하며, 양극활물질층(12) 및/또는 전해질층(30)이 황화물계 고체전해질을 포함할 수 있다.6 to 7, the all-solid-state secondary battery 1 includes, for example, a positive electrode layer 10 including a positive electrode active material layer 12 disposed on a positive electrode current collector 11; a negative electrode layer 20 including a negative electrode active material layer 22 disposed on the negative electrode current collector 21; and an electrolyte layer 30 disposed between the positive electrode layer 10 and the negative electrode layer 20, and the positive electrode active material layer 12 and/or the electrolyte layer 30 may include a sulfide-based solid electrolyte.

다른 일구현예에 따른 전고체 이차전지는 다음과 같이 준비될 수 있다.An all-solid-state secondary battery according to another embodiment may be prepared as follows.

양극층 및 고체전해질층은 상술한 전고체 이차전지와 동일하게 제조된다.The positive electrode layer and the solid electrolyte layer are manufactured in the same manner as in the above-described all-solid-state secondary battery.

(음극층)(cathode layer)

다음으로, 음극층이 준비된다.Next, the cathode layer is prepared.

도 6 내지 7을 참조하면, 음극층(20)은 음극집전체(21) 및 음극집전체(21) 상에 배치된 음극활물질층(22)을 포함하며, 음극활물질층(22)은 예를 들어 음극활물질 및 바인더를 포함한다.6 to 7, the negative electrode layer 20 includes a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22 disposed on the negative electrode current collector 21, and the negative electrode active material layer 22 is, for example, For example, a negative electrode active material and a binder are included.

음극활물질층(22)이 포함하는 음극활물질은 예를 들어 입자 형태를 가진다. 입자 형태를 가지는 음극활물질의 평균 입경은 예를 들어, 4 ㎛ 이하, 3 ㎛ 이하, 2㎛ 이하, 1 ㎛ 이하, 또는 900nm 이하이다. 입자 형태를 가지는 음극활물질의 평균 입경은 예를 들어, 10 nm 내지 4 ㎛ 이하, 10 nm 내지 3㎛ 이하, 10 nm 내지 2 ㎛ 이하, 10 nm 내지 1 ㎛ 이하, 또는 10 nm 내지 900 nm 이하이다. 음극활물질이 이러한 범위의 평균 입경을 가짐에 의하여 충방전 시에 리튬의 가역적인 흡장(absorbing) 및/또는 방출(desorbing)이 더욱 용이할 수 있다. 음극활물질의 평균 입경은, 예를 들어, 레이저식 입도 분포계를 사용하여 측정한 메디안(median) 직경(D50)이다.The anode active material included in the anode active material layer 22 has a particle form, for example. The average particle diameter of the particle-shaped negative electrode active material is, for example, 4 μm or less, 3 μm or less, 2 μm or less, 1 μm or less, or 900 nm or less. The average particle diameter of the particle-shaped negative electrode active material is, for example, 10 nm to 4 μm or less, 10 nm to 3 μm or less, 10 nm to 2 μm or less, 10 nm to 1 μm or less, or 10 nm to 900 nm or less. . When the anode active material has an average particle diameter within this range, reversible absorbing and/or desorbing of lithium may be more easily performed during charging and discharging. The average particle diameter of the negative electrode active material is, for example, a median diameter (D50) measured using a laser type particle size distribution analyzer.

음극활물질층(22)이 포함하는 음극활물질은 예를 들어 탄소계 음극활물질 및 금속 또는 준금속 음극활물질 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.The anode active material included in the anode active material layer 22 includes, for example, at least one selected from a carbon-based anode active material and a metal or metalloid anode active material.

탄소계 음극활물질은 특히 비정질 탄소(amorphous carbon)이다. 비정질 탄소는 예를 들어 카본 블랙(carbon black)(CB), 아세틸렌 블랙(acetylene black)(AB), 퍼니스 블랙(furnace black)(FB), 켓젠 블랙(ketjen black)(KB), 그래핀(graphene) 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 비정질 탄소로 분류되는 것이라면 모두 가능하다. 비정질 탄소는 결정성을 가지지 않거나 결정성이 매우 낮은 탄소로서 결정성 탄소 또는 흑연계 탄소와 구분된다.The carbon-based negative electrode active material is particularly amorphous carbon. Amorphous carbon is, for example, carbon black (CB), acetylene black (AB), furnace black (FB), ketjen black (KB), graphene ), etc., but are not necessarily limited to these, and all are possible as long as they are classified as amorphous carbon in the art. Amorphous carbon has no crystallinity or very low crystallinity, and is distinguished from crystalline carbon or graphite-based carbon.

금속 또는 준금속 음극활물질은 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 실리콘(Si), 은(Ag), 알루미늄(Al), 비스무스(Bi), 주석(Sn) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬과 합금 또는 화합물을 형성하는 금속 음극활물질 또는 준금속 음극활물질로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 니켈(Ni)은 리튬과 합금을 형성하지 않으므로 금속 음극활물질이 아니다.Metal or metalloid cathode active materials include gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), silicon (Si), silver (Ag), aluminum (Al), bismuth (Bi), tin (Sn), and zinc (Zn). ), but is not necessarily limited thereto, and can be used as a metal anode active material or a semi-metal anode active material forming an alloy or compound with lithium in the art. For example, nickel (Ni) is not a metal anode active material because it does not form an alloy with lithium.

음극활물질층(22)은 이러한 음극활물질 중에서 일종의 음극활물질을 포함하거나, 복수의 서로 다른 음극활물질의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 음극활물질층(22)은 비정질 탄소만을 포함하거나, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 실리콘(Si), 은(Ag), 알루미늄(Al), 비스무스(Bi), 주석(Sn) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다. 다르게는, 음극활물질층(22)은 비정질 탄소와 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 실리콘(Si), 은(Ag), 알루미늄(Al), 비스무스(Bi), 주석(Sn) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상과의 혼합물을 포함한다. 비정질 탄소와 금 등의 혼합물의 혼합비는 중량비로서 예를 들어 10:1 내지 1:2, 5:1 내지 1:1, 또는 4:1 내지 2:1 이나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않으며 요구되는 전고체 이차전지(1)의 특성에 따라 선택된다. 음극활물질이 이러한 조성을 가짐에 의하여 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 더욱 향상된다.The anode active material layer 22 includes one kind of anode active material among these anode active materials or a mixture of a plurality of different anode active materials. For example, the anode active material layer 22 includes only amorphous carbon, or may include gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), silicon (Si), silver (Ag), aluminum (Al), or bismuth (Bi). ), at least one selected from the group consisting of tin (Sn) and zinc (Zn). Alternatively, the anode active material layer 22 may include amorphous carbon, gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), silicon (Si), silver (Ag), aluminum (Al), bismuth (Bi), tin ( Sn) and a mixture with at least one selected from the group consisting of zinc (Zn). The mixing ratio of the mixture of amorphous carbon and gold is, for example, 10:1 to 1:2, 5:1 to 1:1, or 4:1 to 2:1 as a weight ratio, but is not necessarily limited to these ranges, and the required total It is selected according to the characteristics of the solid secondary battery (1). Cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1 are further improved by having such a composition of the negative electrode active material.

음극활물질층(22)이 포함하는 음극활물질은 예를 들어 비정질 탄소로 이루어진 제1 입자 및 금속 또는 준금속으로 이루어진 제2 입자의 혼합물을 포함한다. 금속 또는 준금속은 예를 들어 예를 들어, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 실리콘(Si), 은(Ag), 알루미늄(Al), 비스무스(Bi), 주석(Sn) 및 아연(Zn) 등을 포함한다. 준금속은 다르게는 반도체이다. 제2 입자의 함량은 혼합물의 총 중량을 기준으로 8 내지 60 중량%, 10 내지 50중량%, 15 내지 40 중량%, 또는 20 내지 30 중량%이다. 제2 입자가 이러한 범위의 함량을 가짐에 의하여 예를 들어 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 더욱 향상된다.The anode active material included in the anode active material layer 22 includes, for example, a mixture of first particles made of amorphous carbon and second particles made of metal or metalloid. Metals or metalloids include, for example, gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), silicon (Si), silver (Ag), aluminum (Al), bismuth (Bi), tin (Sn ) and zinc (Zn). Metalloids are otherwise semiconductors. The content of the second particles is 8 to 60% by weight, 10 to 50% by weight, 15 to 40% by weight, or 20 to 30% by weight based on the total weight of the mixture. By having the content of the second particles within this range, for example, cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1 are further improved.

음극활물질층(22)이 포함하는 바인더는 예를 들어 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌(polyethylene), 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 바인더는 단독 또는 복수의 서로 다른 바인더로 구성될 수 있다.The binder included in the negative active material layer 22 is, for example, styrene-butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, vinylidene fluoride/ Hexafluoropropylene copolymer, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, etc., but not necessarily limited thereto, are all possible as long as they are used as binders in the art. The binder may be single or composed of a plurality of different binders.

음극활물질층(22)이 바인더를 포함함에 의하여 음극활물질층(22)이 음극집전체(21) 상에 안정화된다. 또한, 충방전 과정에서 음극활물질층(22)의 부피 변화 및/또는 상대적인 위치 변경에도 불구하고 음극활물질층(22)의 균열이 억제된다. 예를 들어, 음극활물질층(22)이 바인더를 포함하지 않는 경우, 음극활물질층(22)이 음극집전체(21)로부터 쉽게 분리되는 것이 가능하다. 음극집전체(21)로부터 음극활물질층(22)이 이탈함에 의하여 음극집전체(21)가 노출된 부분에서, 음극집전체(21)가 고체전해질층(30)과 접촉함에 의하여, 단락이 발생할 가능성이 증가한다. 음극활물질층(22)은 예를 들어 음극활물질층(22)을 구성하는 재료가 분산된 슬러리를 음극집전체(21) 상에 도포하고, 건조하여 제작된다. 바인더를 음극활물질층(22)에 포함시킴에 의하여 슬러리 중에 음극활물질의 안정적인 분산이 가능하다. 예를 들어, 스크린 인쇄법으로 슬러리를 음극집전체(21) 상에 도포하는 경우, 스크린의 막힘(예를 들어, 음극 활물질의 응집체에 의한 막힘)을 억제하는 것이 가능하다.As the negative active material layer 22 includes a binder, the negative active material layer 22 is stabilized on the negative electrode current collector 21 . In addition, cracking of the anode active material layer 22 is suppressed despite a change in volume and/or relative position of the anode active material layer 22 during charging and discharging. For example, when the anode active material layer 22 does not contain a binder, the anode active material layer 22 can be easily separated from the anode current collector 21 . When the anode active material layer 22 is separated from the anode current collector 21, a short circuit occurs when the anode current collector 21 contacts the solid electrolyte layer 30 at the exposed portion of the anode current collector 21. Chances increase. The negative electrode active material layer 22 is manufactured, for example, by applying a slurry in which materials constituting the negative electrode active material layer 22 are dispersed onto the negative electrode current collector 21 and drying it. Stable dispersion of the negative active material in the slurry is possible by including the binder in the negative active material layer 22 . For example, when the slurry is applied on the negative electrode current collector 21 by screen printing, it is possible to suppress clogging of the screen (for example, clogging by aggregates of the negative electrode active material).

음극활물질층(22)은 종래의 전고체 이차전지(1)에 사용되는 첨가제 예를 들어 필러, 코팅제, 분산제, 이온 전도성 보조제 등을 더 포함하는 것이 가능하다.The negative electrode active material layer 22 may further include additives used in the conventional all-solid-state secondary battery 1, such as fillers, coating agents, dispersants, and ion conductivity auxiliary agents.

음극활물질층(22)의 두께는 예를 들어 양극활물질층(12, 12a, 12b) 두께의 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 또는 5% 이하이다. 음극활물질층(22)의 두께는 예를 들어 1um 내지 20um, 2um 내지 10um, 또는 3um 내지 7um이다. 음극활물질층(22)의 두께가 지나치게 얇으면, 음극활물질층(22)과 음극집전체(21) 사이에 형성되는 리튬 덴드라이트가 음극활물질층(22)을 붕괴시켜 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 향상되기 어렵다. 음극활물질층(22)의 두께가 지나치게 증가하면 전고체 이차전지(1)의 에너지 밀도가 저하되고 음극활물질층(22)에 의한 전고체 이차전지(1)의 내부 저항이 증가하여 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 향상되기 어렵다.The thickness of the negative electrode active material layer 22 is, for example, 50% or less, 40% or less, 30% or less, 20% or less, 10% or less, or 5% or less of the thickness of the positive electrode active material layers 12, 12a, 12b. The thickness of the negative electrode active material layer 22 is, for example, 1 um to 20 um, 2 um to 10 um, or 3 um to 7 um. If the thickness of the negative electrode active material layer 22 is too thin, lithium dendrites formed between the negative electrode active material layer 22 and the negative electrode current collector 21 collapse the negative electrode active material layer 22 to form an all-solid-state secondary battery 1 It is difficult to improve the cycle characteristics of If the thickness of the negative electrode active material layer 22 is excessively increased, the energy density of the all-solid-state secondary battery 1 is lowered and the internal resistance of the all-solid-state secondary battery 1 by the negative electrode active material layer 22 increases, resulting in an all-solid-state secondary battery The cycle characteristics of (1) are difficult to improve.

음극활물질층(22)의 두께가 감소하면 예를 들어 음극활물질층(22)의 충전 용량도 감소한다. 음극활물질층(22)의 충전 용량은 예를 들어 양극활물질층(12)의 충전용량에 비하여 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 2% 이하이다. 음극활물질층(22)의 충전 용량은 예를 들어 양극활물질층(12)의 충전용량에 비하여 0.1% 내지 50%, 0.1% 내지 40%, 0.1% 내지 30%, 0.1% 내지 20%, 0.1% 내지 10%, 0.1% 내지 5%, 또는 0.1% 내지 2% 이다. 음극활물질층(22)의 충전 용량이 지나치게 작으면, 음극활물질층(22)의 두께가 매우 얇아지므로 반복되는 충방전 과정에서 음극활물질층(22)과 음극집전체(21) 사이에 형성되는 리튬 덴드라이트가 음극활물질층(22)을 붕괴시켜 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 향상되기 어렵다. 음극활물질층(22)의 충전 용량이 지나치게 증가하면 전고체 이차전지(1)의 에너지 밀도가 저하되고 음극활물질층(22)에 의한 전고체 이차전지(1)의 내부 저항이 증가하여 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 향상되기 어렵다.When the thickness of the negative active material layer 22 decreases, for example, the charging capacity of the negative active material layer 22 also decreases. The charge capacity of the negative electrode active material layer 22 is, for example, 50% or less, 40% or less, 30% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 2% compared to the charge capacity of the positive electrode active material layer 12. below The charge capacity of the negative electrode active material layer 22 is, for example, 0.1% to 50%, 0.1% to 40%, 0.1% to 30%, 0.1% to 20%, 0.1% compared to the charge capacity of the positive electrode active material layer 12. to 10%, 0.1% to 5%, or 0.1% to 2%. If the charge capacity of the negative electrode active material layer 22 is too small, the thickness of the negative electrode active material layer 22 becomes very thin, so lithium formed between the negative electrode active material layer 22 and the negative electrode current collector 21 during repeated charging and discharging processes. Since dendrites collapse the anode active material layer 22 , it is difficult to improve cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1 . If the charging capacity of the negative electrode active material layer 22 is excessively increased, the energy density of the all-solid secondary battery 1 is lowered and the internal resistance of the all-solid secondary battery 1 by the negative electrode active material layer 22 increases. The cycle characteristics of the battery 1 are difficult to improve.

양극활물질층(12)의 충전 용량은 양극활물질의 충전 용량 밀도(mAh/g)에 양극활물질층(12)중 양극활물질의 질량을 곱하여 얻어진다. 양극활물질이 여러 종류 사용되는 경우, 양극활물질마다 충전 용량 밀도 × 질량 값을 계산하고, 이 값의 총합이 양극활물질층(12)의 충전 용량이다. 음극활물질층(22)의 충전 용량도 같은 방법으로 계산된다. 즉, 음극활물질층(22)의 충전 용량은 음극활물질의 충전 용량 밀도(mAh/g)에 음극활물질층(22) 중 음극활물질의 질량을 곱함하여 얻어진다. 음극활물질이 여러 종류 사용되는 경우, 음극활물질마다 충전 용량 밀도 × 질량 값을 계산하고, 이 값의 총합이 음극활물질층(22)의 용량이다. 여기서, 양극활물질 및 음극활물질의 충전 용량 밀도는 리튬 금속을 상대 전극으로 사용한 전고체 반전지(half-cell)을 이용하여 추정된 용량이다. 전고체 반전지(half-cell)를 이용한 충전 용량 측정에 의해 양극활물질층(12)과 음극활물질층(22)의 충전 용량이 직접 측정된다. 측정된 충전 용량을 각각 활물질의 질량으로 나누면, 충전 용량 밀도가 얻어진다. 다르게는, 양극활물질층(12)과 음극활물질층(22)의 충전 용량은 1 사이클 번째 충전시에 측정되는 초기 충전 용량일 수 있다.The charge capacity of the positive electrode active material layer 12 is obtained by multiplying the charge capacity density (mAh/g) of the positive electrode active material layer by the mass of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 12 . When several types of positive electrode active materials are used, a charge capacity density × mass value is calculated for each positive electrode active material, and the sum of these values is the charge capacity of the positive electrode active material layer 12 . The charge capacity of the negative electrode active material layer 22 is also calculated in the same way. That is, the charge capacity of the negative active material layer 22 is obtained by multiplying the charge capacity density (mAh/g) of the negative active material layer by the mass of the negative active material in the negative active material layer 22 . When several types of anode active materials are used, a charge capacity density x mass value is calculated for each anode active material, and the sum of these values is the capacity of the anode active material layer 22 . Here, the charge capacity densities of the positive electrode active material and the negative electrode active material are capacities estimated using an all-solid half-cell using lithium metal as a counter electrode. The charge capacities of the positive active material layer 12 and the negative active material layer 22 are directly measured by measuring the charge capacities using an all-solid half-cell. When the measured charge capacity is divided by the mass of each active material, the charge capacity density is obtained. Alternatively, the charge capacities of the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22 may be initial charge capacities measured during the first cycle charge.

도 7을 참조하면, 전고체 이차전지(1a)는 예를 들어 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 배치되는 금속층(23)을 더 포함할 수 있다. 금속층(23)은 금속 호일(metal foil)이거나 금속 석출층(plated metal layer)일 수 있다. 금속층(23)은 리튬 또는 리튬 합금을 포함한다. 따라서, 금속층(23)은 예를 들어 리튬 저장고(reservoir)로서 작용한다. 리튬 합금은, 예를 들어, Li-Al 합금, Li-Sn 합금, Li-In 합금, Li-Ag 합금, Li-Au 합금, Li-Zn 합금, Li-Ge 합금, Li-Si 합금 등이나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬 합금으로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 금속층(23)은 이러한 합금 중 하나 또는 리튬으로 이루어질 수 있거나, 여러 종류의 합금으로 이루어진다.Referring to FIG. 7 , the all-solid-state secondary battery 1a may further include, for example, a metal layer 23 disposed between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 . The metal layer 23 may be a metal foil or a plated metal layer. The metal layer 23 includes lithium or a lithium alloy. Thus, the metal layer 23 acts, for example, as a lithium reservoir. Lithium alloys include, for example, Li-Al alloy, Li-Sn alloy, Li-In alloy, Li-Ag alloy, Li-Au alloy, Li-Zn alloy, Li-Ge alloy, Li-Si alloy, etc. It is not limited to, and all are possible as long as they are used as lithium alloys in the art. The metal layer 23 may be made of one of these alloys or lithium, or made of several types of alloys.

금속층(23)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 1 ㎛ 내지 200 ㎛, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 1 ㎛ 내지 70 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 20 ㎛ 이다. 금속층(23)의 두께가 지나치게 얇으면, 금속층(23)에 의한 리튬 저장고(reservoir) 역할을 수행하기 어렵다. 금속층(23)의 두께가 지나치게 두꺼우면 전고체 이차전지(1)의 질량 및 부피가 증가하고 사이클 특성이 오히려 저하될 가능성이 있다. 금속층(23)은, 예를 들어, 이러한 범위의 두께를 갖는 금속 호일일 수 있다. The thickness of the metal layer 23 is not particularly limited, but is, for example, 1 μm to 200 μm, 1 μm to 100 μm, 1 μm to 70 μm, 1 μm to 50 μm, 1 μm to 30 μm, or 1 μm to 1 μm. It is 20 μm. If the thickness of the metal layer 23 is too thin, it is difficult to perform the role of a lithium reservoir by the metal layer 23 . If the thickness of the metal layer 23 is excessively thick, the mass and volume of the all-solid-state secondary battery 1 may increase and cycle characteristics may deteriorate. The metal layer 23 may be, for example, a metal foil having a thickness within this range.

전고체 이차전지(1a)에서 금속층(23)은 예를 들어 전고체 이차전지(1)의 조립 전에 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 배치되거나 전고체 이차전지(1)의 조립 후에 충전에 의하여 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 석출된다. 전고체 이차전지(1a)의 조립 전에 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 금속층(23)이 배치되는 경우, 금속층(23)이 리튬을 포함하는 금속층이므로 리튬 저장고(reservoir)로서 작용한다. 예를 들어, 전고체 이차전지(1a)의 조립 전에 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 리튬 호일이 배치된다. 이에 의해, 금속층(23)을 포함하는 전고체 이차전지(1a)의 사이클 특성이 더욱 향상된다. 전고체 이차전지(1a)의 조립 후에 충전에 의하여 금속층(23)이 석출되는 경우, 전고체 이차전지(1a)의 조립 시에 금속층(23)을 포함하지 않으므로 전고체 이차전지(1a)의 에너지 밀도가 증가한다. 예를 들어, 전고체 이차전지(1)의 충전시, 음극활물질층(22)의 충전 용량을 초과하여 충전한다. 즉, 음극활물질층(22)을 과충전한다. 충전 초기에는 음극활물질층(22)에 리튬을 흡장된다. 음극활물질층(22)이 포함하는 음극활물질은 양극층(10)에서 이동해온 리튬 이온과 합금 또는 화합물을 형성한다. 음극활물질층(22)의 용량을 초과하여 충전을 하면, 예를 들어 음극활물질층(22)의 후면, 즉 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 사이에 리튬이 석출되고, 석출된 리튬에 의해 금속층(23)에 해당하는 금속층이 형성된다. 금속층(23)은 주로 리튬(즉, 금속 리튬)으로 구성되는 금속층이다. 이러한 결과는 예를 들어 음극활물질층(22)에 포함되는 음극활물질이 리튬과 합금 또는 화합물을 형성하는 물질로 구성됨에 의하여 얻어진다. 방전시에는 음극활물질층(22) 및 금속층(23), 즉 금속층의 리튬이 이온화되어 양극층(10) 방향으로 이동한다. 따라서, 전고체 이차전지(1a)에서 리튬을 음극활물질로 사용하는 것이 가능하다. 또한, 음극활물질층(22)이 금속층(23)을 피복하기 때문에, 금속층(23), 즉 금속층의 보호층 역할을 하는 동시에, 리튬 덴드라이트(dendrite)의 석출 성장을 억제하는 역할을 수행한다. 따라서, 전고체 이차전지(1a)의 단락 및 용량 저하를 억제하고, 결과적으로 전고체 이차전지(1a)의 사이클 특성을 향상시킨다. 또한, 전고체 이차전지(1a)의 조립 후에 충전에 의하여 금속층(23)이 배치되는 경우, 음극집전체(21)와 음극활물질층(22) 및 이들 사이의 영역은 예를 들어 전고체 이차전지(1a)의 초기 상태 또는 방전 후 상태에서 리튬(Li)을 포함하지 않는 Li-프리(free) 영역이다.In the all-solid-state secondary battery (1a), the metal layer 23 is disposed between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 before assembly of the all-solid-state secondary battery 1, for example, or the all-solid-state secondary battery 1 After assembly, it is deposited between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 by charging. When the metal layer 23 is disposed between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 before assembling the all-solid-state secondary battery 1a, since the metal layer 23 is a metal layer containing lithium, a lithium reservoir works as For example, lithium foil is disposed between the anode current collector 21 and the anode active material layer 22 before assembling the all-solid-state secondary battery 1a. As a result, cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1a including the metal layer 23 are further improved. If the metal layer 23 is deposited by charging after assembly of the all-solid-state secondary battery 1a, since the metal layer 23 is not included during assembly of the all-solid-state secondary battery 1a, the energy of the all-solid-state secondary battery 1a density increases. For example, when charging the all-solid-state secondary battery 1, the charge exceeds the charge capacity of the negative electrode active material layer 22. That is, the negative electrode active material layer 22 is overcharged. At the beginning of charging, lithium is occluded in the negative electrode active material layer 22 . The anode active material included in the anode active material layer 22 forms an alloy or compound with lithium ions transferred from the cathode layer 10 . When charging exceeds the capacity of the negative electrode active material layer 22, for example, lithium is deposited on the back side of the negative electrode active material layer 22, that is, between the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22, and the deposited A metal layer corresponding to the metal layer 23 is formed by lithium. The metal layer 23 is a metal layer mainly composed of lithium (ie, metal lithium). This result is obtained by, for example, the anode active material included in the anode active material layer 22 is composed of a material forming an alloy or compound with lithium. During discharge, lithium in the negative active material layer 22 and the metal layer 23, that is, the metal layer is ionized and moves toward the positive electrode layer 10. Therefore, it is possible to use lithium as an anode active material in the all-solid-state secondary battery 1a. In addition, since the negative electrode active material layer 22 covers the metal layer 23, it serves as a protective layer for the metal layer 23, that is, the metal layer, and at the same time suppresses precipitation growth of lithium dendrite. Therefore, short circuit and capacity reduction of the all-solid-state secondary battery 1a are suppressed, and as a result, cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1a are improved. In addition, when the metal layer 23 is disposed by charging after assembly of the all-solid-state secondary battery 1a, the negative electrode current collector 21 and the negative electrode active material layer 22 and the region between them are, for example, the all-solid-state secondary battery It is a Li-free region that does not contain lithium (Li) in the initial state of (1a) or the state after discharge.

음극집전체(21)은 예를 들어 리튬과 반응하지 않는, 즉, 합금 및 화합물을 모두 형성하지 않는 재료로 구성된다. 음극집전체(21)를 구성하는 재료는 예를 들어 구리(Cu), 스테인리스 스틸, 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 전극집전체로 사용하는 것이라면 모두 가능하다. 음극집전체(21)는 상술한 금속 중 1 종으로 구성되거나, 2 종 이상의 금속의 합금 또는 피복 재료로 구성될 수 있다. 음극집전체(21)는, 예를 들면, 판상 또는 박상(foil) 형태이다.The negative electrode current collector 21 is made of, for example, a material that does not react with lithium, that is, does not form any alloy or compound. The material constituting the negative electrode current collector 21 is, for example, copper (Cu), stainless steel, titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), but is not necessarily limited thereto. Anything that is used as an electrode current collector in the technical field is possible. The negative electrode current collector 21 may be made of one of the above-mentioned metals, or an alloy of two or more metals or a coating material. The negative electrode current collector 21 is, for example, in the form of a plate or foil.

전고체 이차전지(1)는 예를 들어 음극집전체(21) 상에 리튬과 합금을 형성할 수 있는 원소를 포함하는 박막(thin film, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 박막은 음극집전체(21)와 상기 음극활물질층(22) 사이에 배치된다. 박막은 예를 들어 리튬과 합금을 형성할 수 있는 원소를 포함한다. 리튬과 합금을 형성할 수 있는 원소는, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 주석(Sn), 인듐(In), 규소(Si), 알루미늄(Al), 비스무스(Bi) 등이나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬과 합금을 형성할 수 있는 원소라면 모두 가능하다. 박막은 이들 금속 중 하나로 구성되거나, 여러 종류의 금속의 합금으로 구성된다. 박막이 음극집전체(21) 상에 배치됨에 의하여, 예를 들어 박막(24)과 음극활물질층(22) 사이에 석출되는 금속층(23)의 석출 형태가 더 평탄화되며, 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다.The all-solid-state secondary battery 1 may further include, for example, a thin film (not shown) including an element capable of forming an alloy with lithium on the negative electrode current collector 21 . The thin film is disposed between the anode current collector 21 and the anode active material layer 22 . The thin film contains an element capable of forming an alloy with, for example, lithium. Elements capable of forming an alloy with lithium include, for example, gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), tin (Sn), indium (In), silicon (Si), aluminum (Al), Bismuth (Bi), etc., but is not necessarily limited thereto, and any element capable of forming an alloy with lithium in the art is possible. The thin film is composed of one of these metals or an alloy of several metals. By placing the thin film on the negative electrode current collector 21, for example, the deposition form of the metal layer 23 deposited between the thin film 24 and the negative electrode active material layer 22 is further flattened, and the all-solid secondary battery 1 ) cycle characteristics can be further improved.

박막의 두께는 예를 들어 1 nm 내지 800 nm, 10 nm 내지 700 nm, 50 nm 내지 600 nm, 또는 100 nm 내지 500 nm이다. 박막의 두께가 1 nm 미만이 되는 경우 박막에 의한 기능이 발휘되기 어려울 수 있다. 박막의 두께가 지나치게 두꺼우면, 박막 자신이 리튬을 흡장하여 음극에서 리튬의 석출량이 감소하여 전고체 전지의 에너지 밀도가 저하되고, 전고체 이차전지(1)의 사이클 특성이 저하될 수 있다. 박막은 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링 법, 도금법 등에 의해 음극 집전체(21) 상에 배치될 수 있으나 반드시 이러한 방법으로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 박막을 형성할 수 있는 방법이라면 모두 가능하다.The thickness of the thin film is, for example, 1 nm to 800 nm, 10 nm to 700 nm, 50 nm to 600 nm, or 100 nm to 500 nm. When the thickness of the thin film is less than 1 nm, it may be difficult to exhibit the function of the thin film. If the thickness of the thin film is excessively thick, the thin film itself occludes lithium and the amount of lithium precipitated from the negative electrode decreases, thereby reducing the energy density of the all-solid-state battery and deteriorating cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery 1 . The thin film may be disposed on the anode current collector 21 by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a plating method, etc., but is not necessarily limited to this method, and any method capable of forming a thin film in the art is possible.

[황화물계 고체전해질 제조 방법][Method for manufacturing sulfide-based solid electrolyte]

다른 일구현예에 따른 고체이온전도체 화합물의 제조방법은 제1 황화물계 고체전해질을 제공하는 단계; 상기 제1 황화물계 고체전해질을 유기 용매에 용해시켜 제1 용액을 준비하는 단계; 상기 제1 용액을 건조시켜 건조물을 준비하는 단계; 및 상기 건조물을 열처리하여 제2 황화물계 고체전해질을 준비하는 단계를 포함하며, 상기 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 상기 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작으며, 제2 황화물계 고체전해질은, 아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 7 ㎛ 이며, 25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm 의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며, 상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.0°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하이다:A method of manufacturing a solid ion conductor compound according to another embodiment includes providing a first sulfide-based solid electrolyte; preparing a first solution by dissolving the first sulfide-based solid electrolyte in an organic solvent; preparing a dried product by drying the first solution; and preparing a second sulfide-based solid electrolyte by heat-treating the dried product, wherein the average particle diameter of the second sulfide-based solid electrolyte is smaller than the average particle diameter of the first sulfide-based solid electrolyte, and the second sulfide-based solid electrolyte The electrolyte has an Argyrodite-type crystal structure and includes a compound represented by Formula 1 below, has an average particle diameter of 0.1 μm to 7 μm, and is 0.01 mS/cm to 3 mS/cm at 25° C. It has an ion conductivity of cm, and in the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23.0 ° ± 0.5 ° and the diffraction angle 2θ = 25.5 ° ± 0.5 ° The ratio (ratio, Ia/Ib) of the intensity (Ib) of the second peak of is greater than 0 and less than or equal to 1:

<화학식 1><Formula 1>

LiaM1xPSyM2zM3w Li a M1 x PS y M2 z M3 w

상기 식에서,In the above formula,

M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,

M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,

M3는 SOn 이며,M3 is SO n ,

4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.

이러한 제조 방법에 의하여 감소된 입경을 가지는 황화물계 고체전해질을 간단하게 제조할 수 있다.By this manufacturing method, a sulfide-based solid electrolyte having a reduced particle size can be simply manufactured.

먼저 제1 황화물계 고체전해질을 제공한다. 제1 황화물계 고체전해질은 예를 들어 상기 화학식 1의 조성을 가지는 화합물을 포함하며 제2 황화물계 고체전해질에 비하여 더 큰 평균 입경을 가진다. 제1 황화물계 고체전해질을 제공하는 방법은 한정되지 않는다. 황화물계 고체전해질의 전구체로부터 습식 및/또는 건식으로 제조될 수 있다. 다르게는, 제1 황화물계 고체전해질은 상업적으로 입수될 수 있다.First, a first sulfide-based solid electrolyte is provided. The first sulfide-based solid electrolyte includes, for example, a compound having the composition of Chemical Formula 1 and has a larger average particle diameter than the second sulfide-based solid electrolyte. The method of providing the first sulfide-based solid electrolyte is not limited. It may be prepared from a precursor of a sulfide-based solid electrolyte in a wet and/or dry manner. Alternatively, the first sulfide-based solid electrolyte is commercially available.

다음으로 제1 황화물계 고체전해질을 유기 용매에 용해시켜 제1 용액을 준비한다.Next, a first solution is prepared by dissolving the first sulfide-based solid electrolyte in an organic solvent.

유기 용매는 예를 들어 극성 용매일 수 있다. 유기 용매의 상대 극성(relative polarity)은 예를 들어 0.5 내지 1 미만, 0.55 내지 1 미만, 0.6 내지 1 미만, 0.6 내지 0.9, 또는 0.6 내지 0.8 일 수 있다.The organic solvent can be, for example, a polar solvent. The relative polarity of the organic solvent may be, for example, 0.5 to less than 1, 0.55 to less than 1, 0.6 to less than 1, 0.6 to 0.9, or 0.6 to 0.8.

유기 용매가 이러한 범위의 상대 극성을 가짐에 의하여 제1 황화물계 고체전해질을 효과적으로 용해시킬 수 있다. 유기 용매가 비극성 용매이면, 유기 용매의 상대 극성이 지나치게 낮아짐에 의하여 제1 황화물계 고체전해질의 용해도가 저하될 수 있다.When the organic solvent has a relative polarity within this range, the first sulfide-based solid electrolyte can be effectively dissolved. When the organic solvent is a non-polar solvent, the relative polarity of the organic solvent is excessively low, and thus the solubility of the first sulfide-based solid electrolyte may decrease.

유기 용매는 예를 들어 제1 황화물계 고체전해질에 대하여 불활성(inert)일 수 있다. 유기 용매가 제1 황화물계 고체전해질에 대하여 활성을 가지면, 제1 황화물계 고체전해질이 분해되므로 제2 황화물계 고체전해질의 제조가 불가능해진다.The organic solvent may be inert to the first sulfide-based solid electrolyte, for example. If the organic solvent is active against the first sulfide-based solid electrolyte, the first sulfide-based solid electrolyte is decomposed, making it impossible to prepare the second sulfide-based solid electrolyte.

유기 용매는 예를 들어 하이드록실 용매일 수 있다. 하이드록실 용매는 예를 들어 하이드록시기와 알킬기를 포함하는 용매일 수 있다.The organic solvent may be, for example, a hydroxyl solvent. The hydroxyl solvent may be, for example, a solvent containing a hydroxyl group and an alkyl group.

하이드록실 용매는 예를 들어 1 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하는 알칸올일 수 있다. 유기 용매는 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-뷰탄올, 2-뷰탄올, 2-메틸-2-프로판올, 1-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 1-헵탄올 및 1-옥탄올 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The hydroxyl solvent can be, for example, an alkanol containing 1 to 8 carbon atoms. Organic solvents are for example methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol , 3-hexanol, 1-heptanol and 1-octanol may include at least one selected from.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 용액이 투명(transparent)하거나 반투명한(partially transparent)할 수 있다. 투명하거나 반투명한 제1 용액은 제1 황화물계 고체전해질이 유기 용매에 대부분 또는 완전해 용해되었음을 나타낸다.Referring to FIGS. 4A and 4B , the first solution may be transparent or partially transparent. A transparent or translucent first solution indicates that the first sulfide-based solid electrolyte is mostly or completely dissolved in the organic solvent.

제1 용액에 용해되는 제1 황화물계 고체전해질의 함량이 제1 용액 전체 중량에 대하여 30 wt% 이하, 20 wt% 이하, 또는 15 wt% 이하일 수 있다. 제1 용액에 용해되어 제1 용액이 포함하는 제1 황화물계 고체전해질의 함량은 제1 용액 전체 중량에 대하여 0.1 내지 30wt%, 1 내지 20 wt% 또는 5 내지 15 wt% 일 수 있다. 제1 용액이 이러한 범위의 제1 황화물계 고체전해질을 포함함에 의하여 제1 용액이 투명하거나 반투명할 수 있다.The amount of the first sulfide-based solid electrolyte dissolved in the first solution may be 30 wt% or less, 20 wt% or less, or 15 wt% or less based on the total weight of the first solution. The content of the first sulfide-based solid electrolyte dissolved in the first solution and included in the first solution may be 0.1 to 30 wt%, 1 to 20 wt%, or 5 to 15 wt% based on the total weight of the first solution. When the first solution includes the first sulfide-based solid electrolyte within this range, the first solution may be transparent or translucent.

다음으로 제1 용액을 건조시켜 건조물을 준비한다. 제1 용액은 예를 들어 100 ℃ 내지 200 ℃, 500 ℃ 내지 200 ℃, 또는 170 ℃ 내지 200 ℃ 에서 용매를 휘발시켜 슬러리를 준비할 수 있다.Next, the first solution is dried to prepare a dried product. The first solution may be a slurry prepared by volatilizing the solvent at 100 °C to 200 °C, 500 °C to 200 °C, or 170 °C to 200 °C, for example.

이어서, 슬러리를 건조시켜 건조물을 준비할 수 있다. 슬러리의 건조는 예를 들어 100 ℃ 내지 180 ℃, 120 ℃ 내지 160 ℃, 또는 130 ℃ 내지 150 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 슬러리의 건조는 예를 들어 1 시간 내지 100 시간, 1 내지 50 시간, 10 내지 30 시간, 또는 20 내지 30 시간 동안 수행될 수 있다. 건조는 예를 들어 진공 오븐에서 수행될 수 있다.The slurry can then be dried to prepare a dried product. Drying of the slurry may be performed at a temperature of, for example, 100 °C to 180 °C, 120 °C to 160 °C, or 130 °C to 150 °C. Drying of the slurry may be performed for, for example, 1 hour to 100 hours, 1 to 50 hours, 10 to 30 hours, or 20 to 30 hours. Drying can be carried out, for example, in a vacuum oven.

건조물의 결정화도(degree of crystallinity)는 예를 들어 50 % 이하, 40% 이하, 30% 이하, 또는 20 % 이하일 수 있다. 건조물의 결정화도(degree of crystallinity)는 예를 들어 1% 내지 50 %, 5% 내지 40%, 5% 내지 30%, 또는 5% 내지 20 % 일 수 있다. 건조물의 결정화도는 예를 들어 100% 결정에 대한 건조물의 XRD 스펙트럼의 특정 회절각에서의 피크의 강도비로 계산할 수 있다.The degree of crystallinity of the dry matter may be, for example, 50% or less, 40% or less, 30% or less, or 20% or less. The degree of crystallinity of the dry matter may be, for example, 1% to 50%, 5% to 40%, 5% to 30%, or 5% to 20%. The crystallinity of the dried product can be calculated, for example, as the intensity ratio of peaks at specific diffraction angles in the XRD spectrum of the dried product with respect to 100% crystallinity.

이어서, 건조물을 열처리하여 제2 황화물계 고체전해질을 제조할 수 있다. 건조물의 열처리는 예를 들어 불활성 가스 분위기 또는 진공에서 수행될 수 있다. 불활성 가스는 예를 들어 아르곤, 질소 등이나 이들로 한정되지 않는다. 건조물의 열처리는 예를 들어 350 ℃ 내지 750 ℃, 450 ℃ 내지 650 ℃, 또는 500 ℃ 내지 600 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 건조물 열처리는 예를 들어 30분 시간 내지 100 시간, 30분 내지 50 시간, 1 시간 내지 20 시간, 또는 1 시간 내지 12 시간 동안 수행될 수 있다.Subsequently, a second sulfide-based solid electrolyte may be prepared by heat-treating the dried product. Heat treatment of the dry matter can be carried out, for example, in an inert gas atmosphere or in vacuum. The inert gas is, for example, argon, nitrogen, etc., but is not limited thereto. Heat treatment of the dried material may be performed at a temperature of, for example, 350 °C to 750 °C, 450 °C to 650 °C, or 500 °C to 600 °C. Dry heat treatment may be performed for, for example, 30 minutes to 100 hours, 30 minutes to 50 hours, 1 hour to 20 hours, or 1 hour to 12 hours.

제조된 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경은 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경에 비하여 작을 수 있다. 제조된 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경은 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경의 95% 이하, 90% 이하, 80 % 이하, 70 % 이하, 50 % 이하, 30 % 이하 또는 10 % 이하일 수 있다. 제조된 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경은 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경의 1 % 내지 95%, 1 % 내지 90%, 1 % 내지 80 %, 5 % 내지 70 %, 5 % 내지 50 %, 5 % 내지 30 % 또는 5 % 내지 10 % 일 수 있다.The average particle diameter of the prepared second sulfide-based solid electrolyte may be smaller than that of the first sulfide-based solid electrolyte. The average particle diameter of the prepared second sulfide-based solid electrolyte may be 95% or less, 90% or less, 80% or less, 70% or less, 50% or less, 30% or less, or 10% or less of the average particle diameter of the first sulfide-based solid electrolyte. there is. The average particle diameter of the prepared second sulfide-based solid electrolyte is 1% to 95%, 1% to 90%, 1% to 80%, 5% to 70%, 5% to 50% of the average particle diameter of the first sulfide-based solid electrolyte. %, 5% to 30% or 5% to 10%.

제조된 제2 황화물계 고체전해질은 예를 들어 분말일 수 있다. 제조된 제2 황화물계 고체전해질 분말을 분급기를 사용하여 추가적으로 분급(classifying)할 수 있다. 분급기는 특별히 한정되지 않으며 예를 들어 메쉬 등일 수 있다. 분급된 제2 황화물계 고체전해질은 보다 균일한 입도 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 추가적인 분급에 이하여 제2 황화물계 고체전해질이 포함하는 조대 입자를 선택적으로 제거할 수 있다.The prepared second sulfide-based solid electrolyte may be, for example, powder. The prepared second sulfide-based solid electrolyte powder may be additionally classified using a classifier. The classifier is not particularly limited and may be, for example, a mesh or the like. The classified second sulfide-based solid electrolyte may have a more uniform particle size distribution. For example, coarse particles included in the second sulfide-based solid electrolyte may be selectively removed by further classification.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 창의적 사상이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 창의적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 창의적 사상의 범위가 한정되는 것이 아니다.Through the following Examples and Comparative Examples, this creative idea will be explained in more detail. However, the examples are for exemplifying the present creative idea, and the scope of the present creative idea is not limited only to them.

(고체이온전도체 화합물의 제조)(Manufacture of solid ion conductor compound)

실시예 1: 메탄올을 사용한 LiExample 1: Li using methanol 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

모든 제조 과정은 건조 아르곤 분위기의 글로브 박스(glove box)에서 수행되었다.All manufacturing processes were carried out in a glove box under a dry argon atmosphere.

D50 평균 입경 30 ㎛의 Li6PS5Cl 제1 황화물계 고체전해질 분말을 준비하였다.A Li 6 PS 5 Cl first sulfide-based solid electrolyte powder having a D50 average particle diameter of 30 μm was prepared.

제1 황화물계 고체전해질 분말을 유기 용매인 메탄올에 투입하고 상온에서 24 시간 동안 교반하여 제1 황화물계 고체전해질을 용해시켜 제1 용액을 준비하였다. 제1 용액이 포함하는 제1 황화물계 고체전해질 분말의 함량은 10wt% 이었다.A first solution was prepared by adding the first sulfide-based solid electrolyte powder to methanol, an organic solvent, and stirring at room temperature for 24 hours to dissolve the first sulfide-based solid electrolyte. The content of the first sulfide-based solid electrolyte powder included in the first solution was 10 wt%.

도 4a에 보여지는 바와 같이 제1 용액은 비이커의 뒷면이 보일 정도로 투명(transparent)하였다.As shown in Figure 4a, the first solution was transparent to the extent that the back of the beaker could be seen.

제1 용액을 180 ℃에서 유기 용매를 증발시켜 제거하고, 이어서 진공 오븐에서 140 ℃ 에서 24 시간 방치하여 건조물을 얻었다.The first solution was removed by evaporating the organic solvent at 180°C, and then left to stand at 140°C for 24 hours in a vacuum oven to obtain a dried product.

도 1a 및 도 1b는 건조물에 대한 XRD 스펙트럼이다. 도 1a에 보여지는 바와 같이 메탄올 용매를 사용하여 얻어지는 건조물의 결정화도가 낮음에 의하여 건조물의 피크 강도가 약하였다. 1a and 1b are XRD spectra of dry matter. As shown in Figure 1a, the peak intensity of the dried product obtained by using the methanol solvent was low due to the low crystallinity of the dried product.

메탄올을 사용하여 얻어지는 건조물의 결정화도(degree of crystallinity)는 20 % 이하였다.The degree of crystallinity of the dried product obtained using methanol was less than 20%.

건조물을 아르곤 분위기의 로(furnace)에 투입하고 550 ℃ 에서 3 시간 동안 열처리하여 Li6PS5Cl 제2 황화물계 고체전해질 분말을 수득하였다. 제2 황화물계 고체전해질 분말의 D50 평균 입경은 6 ㎛ 이었다.The dried material was put into a furnace under an argon atmosphere and heat-treated at 550° C. for 3 hours to obtain Li 6 PS 5 Cl second sulfide-based solid electrolyte powder. The D50 average particle diameter of the second sulfide-based solid electrolyte powder was 6 μm.

도 3a의 제2 황화물계 고체전해질 분말의 주사전자현미경 이미지 및 도 3c의 제1 황화물계 고체전해질 분말의 주사전자현미경 이미지에 보여지는 바와 같이, 메탄올을 사용하여 제조된 제2 황화물계 고체전해질 분말의 평균 입경이 제1 황화물계 고체전해질 분말에 비하여 감소하였다.As shown in the scanning electron microscope image of the second sulfide-based solid electrolyte powder in FIG. 3a and the scanning electron microscope image of the first sulfide-based solid electrolyte powder in FIG. 3c, the second sulfide-based solid electrolyte powder prepared using methanol The average particle diameter of was decreased compared to the first sulfide-based solid electrolyte powder.

메탄올의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.76 이었고, 비점은 64.7 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of methanol to water was 0.76, and the boiling point was 64.7 °C. The relative polarity of water is 1.

실시예 2: 에탄올을 사용한 LiExample 2: Li using ethanol 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 에탄올을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다. 건조물의 결정화도는 20 % 이하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that ethanol was used instead of methanol as an organic solvent. The crystallinity of the dried product was less than 20%.

에탄올의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.65 이었고, 비점은 78.4 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of ethanol to water was 0.65, and the boiling point was 78.4 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 1: 아세토니트릴을 사용한 LiComparative Example 1: Li using acetonitrile 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 아세토니트릴(ACN)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that acetonitrile (ACN) was used instead of methanol as an organic solvent.

아세토니트를(ACN, acetonitrile)의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.46 이었고, 비점은 82.1 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of acetonitrile (ACN, acetonitrile) to water was 0.46, and the boiling point was 82.1 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 2: 아세톤을 사용한 LiComparative Example 2: Li using acetone 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 아세톤을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that acetone was used instead of methanol as an organic solvent.

아세톤의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.36 이었고, 비점은 56.0 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of acetone to water was 0.36, and the boiling point was 56.0 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 3: 테트라하이드로퓨란을 사용한 LiComparative Example 3: Li using tetrahydrofuran 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 테트라하이드로퓨탄(THF)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that tetrahydroputan (THF) was used as an organic solvent instead of methanol.

테트라하이드로퓨란의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.21 이었고, 비점은 66.0 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of tetrahydrofuran to water was 0.21, and the boiling point was 66.0 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 4: 헵탄을 사용한 LiComparative Example 4: Li with Heptane 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 헵탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that heptane was used instead of methanol as an organic solvent.

헵탄의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.01 이었고, 비점은 98.4 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of heptane to water was 0.01, and the boiling point was 98.4 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 5: NMP를 사용한 LiComparative Example 5: Li using NMP 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 N-메틸피롤리돈(NMP)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that N-methylpyrrolidone (NMP) was used instead of methanol as an organic solvent.

N-메틸피롤리돈(NMP)의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.67 이었고, 비점은 202.0 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of N-methylpyrrolidone (NMP) to water was 0.67, and the boiling point was 202.0 °C. The relative polarity of water is 1.

비교예 6: 톨루엔을 사용한 LiComparative Example 6: Li using toluene 66 PSPS 55 Cl의 제조Preparation of Cl

유기 용매로서 메탄올 대신 톨루엔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황화물계 고체전해질을 제조하였다.A sulfide-based solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that toluene was used instead of methanol as an organic solvent.

톨루엔의 물에 대한 상대 극성(relative polarity)는 0.099 이었고, 비점은 100.6 ℃ 이었다. 물의 상대 극성은 1이다.The relative polarity of toluene to water was 0.099, and the boiling point was 100.6 °C. The relative polarity of water is 1.

실시예 3: 전고체 이차전지 제조Example 3: Manufacturing all-solid-state secondary battery

(양극층 제조)(Anode layer manufacturing)

양극활물질 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA) (D50 = 14㎛), 도전재인 카본 나노섬유, 바인더인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 실시예 1에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질(D50 = 6 ㎛)을 혼합한 후 자일렌(xylene)을 추가하여 양극 슬러리를 준비하였다. 준비된 양극 슬러리를 시트 형태로 성형하여 양극 시트를 제조하였다. 대립 양극 활물질과 소립 양극 활물질의 혼합 중량비는 3:1이었다. 양극활물질 : 도전재 : 바인더 : 고체이온전도체 화합물의 혼합 중량비는 84:0.2:1.0:14.8 이었다. 제조된 양극 시트를 18㎛ 두께의 알루미늄 호일의 양극 집전체 상에 압착하고 배치 타입의 오일 챔버에 넣고 500 MPa의 압력 압력으로, 90℃에서 1시간 동안 온간 등수압 가압(WIP, Warm Isostactic Press) 공정을 수행하여 양극층을 준비하였다.Cathode active material LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (NCA) (D50 = 14 μm), carbon nanofibers as a conductive material, polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder, and the second sulfide-based solid electrolyte prepared in Example 1 ( D50 = 6 μm), and then xylene was added to prepare a cathode slurry. A positive electrode sheet was prepared by molding the prepared positive electrode slurry into a sheet shape. The mixed weight ratio of the opposing positive electrode active material and the small particle positive electrode active material was 3:1. The mixed weight ratio of cathode active material: conductive material: binder: solid ion conductor compound was 84:0.2:1.0:14.8. The prepared cathode sheet was pressed onto an anode current collector of 18 μm thick aluminum foil, placed in a batch-type oil chamber, and warm isostatic press (WIP) at 90° C. for 1 hour at a pressure of 500 MPa. A positive electrode layer was prepared by performing the process.

(고체 전해질층 제조)(Manufacture of solid electrolyte layer)

실시예 1에서 사용된 제1 황화물계 고체전해질 (D50 = 30 ㎛)을 고체전해질 분말로 사용하여 다음과 같이 고체전해질층을 제조하였다.A solid electrolyte layer was prepared as follows using the first sulfide-based solid electrolyte (D50 = 30 μm) used in Example 1 as a solid electrolyte powder.

실시예 1에 따라 준비된 고체전해질과 바인더인 아크릴계 수지(Xeon사 제조)를 98.5:1.5의 중량비로 혼합하여 혼합물을 준비하였다. 준비된 혼합물에 용매인 이소부틸 이소부티레이트(IBIB, Isobutyl Isobutyrate)를 추가하고 교반하여 고체전해질슬러리를 준비하였다. 고체전해질 슬러리를 폴리에틸렌 부직포 위에 배치하고, 공기 중에서 25℃에서 12시간 동안 건조 및 70℃에서 2시간 동안 진공 건조하였다. 이상의 공정에 의하여 폴리에틸렌 부직포 상에 형성된 시트 형태의 고체전해질층을 준비하였다.A mixture was prepared by mixing the solid electrolyte prepared in Example 1 and an acrylic resin (manufactured by Xeon) as a binder in a weight ratio of 98.5:1.5. Isobutyl isobutyrate (IBIB), a solvent, was added to the prepared mixture and stirred to prepare a solid electrolyte slurry. The solid electrolyte slurry was placed on a polyethylene nonwoven fabric and dried in air at 25° C. for 12 hours and vacuum dried at 70° C. for 2 hours. A solid electrolyte layer in the form of a sheet formed on the polyethylene nonwoven fabric was prepared by the above process.

(음극층 제조)(cathode layer manufacturing)

음극 집전체로서 Ni 호일(두께: 10 ㎛)을 준비하였다. 음극활물질로서 Ag 입자 (평균 일차 입경 약 60 nm)과 카본블랙(평균 일차 입경 약 35 nm)을 25:75의 중량비로 혼합하여 혼합 분말을 준비하였다. 용기에 준비된 혼합 분말 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 바인더(# 9300, 쿠레하 社)를 N-메틸피롤리돈(NMP)에 넣고 교반하여 음극 슬러리를 준비하였다. 바인더 함량은 음극층 전체 건조 중량을 기준으로 7중량%이었다. 준비된 음극 슬러리를 Ni 호일 상에 블레이드 코터(blade coater)를 이용하여 도포하고, 공기 중에서 80℃ 온도로 20 분간 건조 및 100℃에서 12 시간 진공 건조하여 음극층을 준비하였다.A Ni foil (thickness: 10 μm) was prepared as an anode current collector. Ag particles (average primary particle diameter of about 60 nm) and carbon black (average primary particle diameter of about 35 nm) were mixed at a weight ratio of 25:75 to prepare mixed powder as an anode active material. Mixed powder prepared in a container and polyvinylidene fluoride (PVDF) binder (# 9300, Kureha Co.) were put into N-methylpyrrolidone (NMP) and stirred to prepare an anode slurry. The binder content was 7% by weight based on the total dry weight of the negative electrode layer. The prepared anode slurry was applied on Ni foil using a blade coater, and dried in air at 80° C. for 20 minutes and vacuum dried at 100° C. for 12 hours to prepare a cathode layer.

(전고체 이차전지의 제조)(Manufacture of all-solid-state secondary battery)

양극층, 고체 전해질층, 음극층을 순서대로 적층한 후 압착하고 배치 타입의 오일 챔버에 넣고 500 MPa의 압력으로, 90℃에서 1시간 동안 온간 등수압 가압(WIP, Warm Isotactic Press) 공정을 수행하여 면적 4cm2의 전고체 이차전지를 제조하였다.After stacking the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer in order, they are pressed and placed in a batch-type oil chamber, and a warm isotactic press (WIP) process is performed at 90 ° C for 1 hour at a pressure of 500 MPa. Thus, an all-solid-state secondary battery having an area of 4 cm 2 was manufactured.

실시예 4Example 4

실시예 1에서 제조된 황화물계 고체전해질 분말 대신에 실시예 2에서 제조된 황화물계 고체전해질 분말을 양극층에 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 제조하였다.An all-solid-state secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the sulfide-based solid electrolyte powder prepared in Example 2 was used in the positive electrode layer instead of the sulfide-based solid electrolyte powder prepared in Example 1.

비교예 7 내지 12Comparative Examples 7 to 12

실시예 1에서 제조된 황화물계 고체전해질 분말 대신에 비교예 1 내지 6에서 제조된 황화물계 고체전해질 분말을 각각 양극층에 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 전고체 이차전지를 제조하였다.An all-solid-state secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the sulfide-based solid electrolyte powder prepared in Comparative Examples 1 to 6 was used for each positive electrode layer instead of the sulfide-based solid electrolyte powder prepared in Example 1. .

평가예 1: 제1 용액 외관 평가Evaluation Example 1: First Solution Appearance Evaluation

도 4a 내지 4h에 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6에서 준비된 제1 용액의 외관을 나타내었다.4a to 4h show the appearance of the first solutions prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6.

도 4a에 보여지는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 제1 용액은 뒷면이 보일 정도로 투명(transparent)하였다. 실시예 1에서 황화물계 고체전해질이 용매에 용해되었다.As shown in FIG. 4a, the first solution prepared in Example 1 was transparent enough to see the back side. In Example 1, the sulfide-based solid electrolyte was dissolved in a solvent.

도 4b에 보여지는 바와 같이, 실시예 2에서 제조된 제1 용액은 바닥면이 보일 정도로 반투명(partially transparent)하였다. 실시예 1에서 황화물계 고체전해질이 용매에 용해되었다.As shown in FIG. 4B, the first solution prepared in Example 2 was partially transparent to the extent that the bottom surface was visible. In Example 1, the sulfide-based solid electrolyte was dissolved in a solvent.

도 4c 내지 4h에 보여지는 바와 같이, 비교예 1 내지 6에서 제조된 제1 용액은 불투명(opaque)하였다. 비교예 1 내지 4 및 비교예 6 에서 황화물계 고체전해질은 용매에 용해되지 않고 분산되었다.As shown in FIGS. 4c to 4h, the first solutions prepared in Comparative Examples 1 to 6 were opaque. In Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Example 6, the sulfide-based solid electrolytes were not dissolved in the solvent but dispersed.

도 4g에 보여지는 바와 같이 비교예 5에서 제조된 제1 용액은 색깔이 완전히 변화되었다. 비교예 5에서 제조된 황화물계 고체전해질은 용매(NMP)와 반응하여 완전히 분해되었다.As shown in Figure 4g, the color of the first solution prepared in Comparative Example 5 was completely changed. The sulfide-based solid electrolyte prepared in Comparative Example 5 reacted with the solvent (NMP) and was completely decomposed.

평가예 2: 건조물의 X선 회절 실험Evaluation Example 2: X-ray diffraction test of dried material

실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 4에서 제1 용액을 건조시켜 얻어진 건조물 분말에 대하여, 분말 XRD 스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 1a 내지 1b 에 도시하였다. XRD 스펙트럼 측정에 Cu Kα 방사선(radiation)을 사용하였다.For the dried powders obtained by drying the first solutions in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4, the powder XRD spectrum was measured, and the results are shown in FIGS. 1A to 1B. Cu Kα radiation was used to measure the XRD spectrum.

도 1a에서 보여지는 바와 같이 실시예 1 내지 2의 건조물은 건조물의 결정화도가 낮음에 의하여 상대적으로 피크 강도가 약하였다.As shown in FIG. 1a, the dried products of Examples 1 and 2 had relatively weak peak intensities due to the low crystallinity of the dried products.

도 1a에서 보여지는 바와 같이 비교예 1 및 3의 건조물은 제1 용액에 용해되지 않고 분산된 후 건조됨에 의하여 황화물계 고체전해질의 피크 강도 및 결정구조의 변화가 거의 없었다.As shown in FIG. 1A, the dry materials of Comparative Examples 1 and 3 did not dissolve in the first solution but were dispersed and then dried, resulting in little change in the peak intensity and crystal structure of the sulfide-based solid electrolyte.

도 1b에서 보여지는 바와 같이 비교예 2 및 4의 건조물은 아지로다이크 결정 구조가 붕괴됨에 의하여 아지로다이트 결정 구조에 대한 피크가 거의 관찰되지 않았다.As shown in FIG. 1B, in the dry products of Comparative Examples 2 and 4, almost no peaks for the azirodite crystal structure were observed due to the collapse of the azirodite crystal structure.

평가예 3: 제2 황화물계 고체전해질의 X선 회절 실험Evaluation Example 3: X-ray diffraction test of second sulfide-based solid electrolyte

실시예 1 내지 2, 비교예 1 및 비교예 5에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질 분말에 대하여, 분말 XRD 스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 2a 및 도 2b에 도시하였다. XRD 스펙트럼 측정에 Cu Kα 방사선(radiation)을 사용하였다.For the second sulfide-based solid electrolyte powder prepared in Examples 1 and 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 5, powder XRD spectra were measured, and the results are shown in FIGS. 2A and 2B. Cu Kα radiation was used to measure the XRD spectrum.

실시예 1 내지 2의 황화물계 고체전해질은 F-23m 공간군에 속하며 입방정계(cubic) 결정계에 속하는 구조를 가지며, 아지로다이트형(Argyrodite type) 결정 구조를 가지는 황화물(sulfide)을 포함함을 확인하였다.The sulfide-based solid electrolytes of Examples 1 and 2 belong to the F-23m space group, have a structure belonging to a cubic crystal system, and include sulfide having an Argyrodite type crystal structure. Confirmed.

도 2a에 보여지는 바와 같이 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 및 3에서 제조된 황화물계 고체전해질은 아지로다이트형 결정구조에 대응하는 피크를 나타내어, 아지로다이트형 결정구조를 가지는 황화물을 포함함을 확인하였다.As shown in FIG. 2A, the sulfide-based solid electrolytes prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 3 exhibit peaks corresponding to the azirodite-type crystal structure, and contain sulfides having an azirodite-type crystal structure. It was confirmed that

도 2b에 보여지는 바와 같이 비교예 2, 4 및 5에서 제조된 결과물은 아지로다이트형 결정구조가 붕괴되어 아지로다이트형 결정구조에 대응하는 피크는 관찰되지 않고, 비(non)-아지로다이트 결정 구조를 가지는 불순물상(impurity phase)에 대한 피크가 주로 관찰되었다.As shown in FIG. 2B, in the products prepared in Comparative Examples 2, 4, and 5, the azirodite-type crystal structure is collapsed, so that no peak corresponding to the azirodite-type crystal structure is observed, and non-aziro A peak for an impurity phase having a dite crystal structure was mainly observed.

실시예 1에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 회절각 2θ=23°±0.5° 에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0.73 이었다. 제1 피크는 더블렛(doublet) 피크이었다. 제2 피크는 싱글렛(singlet) 피크이었고, 더블렛의 평균을 제1의 피크 강도(Ia)로 사용하였다. 제1 피크는 비(non)-아지로다이트 결정구조를 가지는 불순물에서 유래하는 피크이었다. 제2 피크는 아지로다이트 결정구조를 가지는 황화물에서 유래하는 피크이었다.The second sulfide-based solid electrolyte prepared in Example 1 has the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23 ° ± 0.5 ° and the intensity of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5 ° ± 0.5 ° ( The ratio (Ia/Ib) of Ib) was 0.73. The first peak was a doublet peak. The second peak was a singlet peak, and the average of the doublets was used as the first peak intensity (Ia). The first peak was a peak derived from an impurity having a non-azirodite crystal structure. The second peak was derived from a sulfide having an azirodite crystal structure.

실시예 1에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=15.5°±0.5°에서의 제3 피크의 강도(Ic)의 비(ratio, Ia/Ic)가 1.05 였다. 제3 피크는 아지로다이트 결정구조를 가지는 황화물에서 유래하는 피크이었다.In the XRD spectrum of the second sulfide-based solid electrolyte prepared in Example 1, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ=23°±0.5° and the third peak at the diffraction angle 2θ=15.5°±0.5° The ratio (ratio, Ia/Ic) of the intensity (Ic) of was 1.05. The third peak was derived from a sulfide having an azirodite crystal structure.

실시예 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 회절각 2θ=23°±0.5° 에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0.25 이었다. 제1 피크는 더블렛(doublet) 피크이었다. 제2 피크는 싱글렛(singlet) 피크이었고, 더블렛의 평균을 제1의 피크 강도(Ia)로 사용하였다. 제1 피크는 비(non)-아지로다이트 결정구조를 가지는 불순물에서 유래하는 피크이었다. 제2 피크는 아지로다이트 결정구조를 가지는 황화물에서 유래하는 피크이었다.The second sulfide-based solid electrolyte prepared in Example 2 has the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23 ° ± 0.5 ° and the intensity of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5 ° ± 0.5 ° ( The ratio (Ia/Ib) of Ib) was 0.25. The first peak was a doublet peak. The second peak was a singlet peak, and the average of the doublets was used as the first peak intensity (Ia). The first peak was a peak derived from an impurity having a non-azirodite crystal structure. The second peak was derived from a sulfide having an azirodite crystal structure.

실시예 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23.5°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=15.5°±0.5°에서의 제3 피크의 강도(Ic)의 비(ratio, Ia/Ic)가 0.45 였다. 제3 피크는 아지로다이트 결정구조를 가지는 황화물에서 유래하는 피크이었다.In the XRD spectrum of the second sulfide-based solid electrolyte prepared in Example 2, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ=23.5°±0.5° and the third peak at the diffraction angle 2θ=15.5°±0.5° The ratio (ratio, Ia/Ic) of the intensity (Ic) of was 0.45. The third peak was derived from a sulfide having an azirodite crystal structure.

실시예 1 및 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질이 용해된 후 재결정되는 과정에서 일부 불순물이 생성된 것으로 판단되었다.It was determined that some impurities were generated in the process of recrystallization after the second sulfide-based solid electrolyte prepared in Examples 1 and 2 was dissolved.

비교예 1 및 3에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크가 관찰되지 않았다. 따라서, 상기 제1 피크의 강도(Ia)와 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 이었다. 비교예 1 및 3에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 용매에 실질적으로 용해되지 않으므로 제1 황화물계 고체전해질과 실질적으로 동일한 피크를 가지는 것으로 판단되었다.In the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Comparative Examples 1 and 3, the first peak at the diffraction angle 2θ=23°±0.5° was not observed. Accordingly, the ratio (Ia/Ib) between the intensity (Ia) and intensity (Ib) of the first peak was zero. Since the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Comparative Examples 1 and 3 did not substantially dissolve in the solvent, it was determined that they had substantially the same peak as the first sulfide-based solid electrolyte.

비교예 2, 4 및 5에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 1.1 이상이었다. 비교예 2 및 4에서 제조된 황화물계 고체전해질은 용매와의 반응에 의하여 아지로다이트 결정 구조가 대부분 붕괴되어 과량의 불순물이 생성됨에 의하여 불순물에 대한 피크가 더 크게 나타난 것으로 판단되었다.The second sulfide-based solid electrolytes prepared in Comparative Examples 2, 4 and 5 have the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ=23°±0.5° and the second peak at the diffraction angle 2θ=25.5°±0.5°. The peak intensity (Ib) ratio (ratio, Ia/Ib) was 1.1 or more. In the sulfide-based solid electrolytes prepared in Comparative Examples 2 and 4, the crystal structure of azirodite was mostly collapsed by reaction with the solvent, resulting in excessive impurities, and it was determined that the peaks for the impurities appeared larger.

평가예 4: 이온전도도 측정Evaluation Example 4: Measurement of ionic conductivity

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6 에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질 분말을 준비한 후, 분말 200mg을 4 ton/cm2의 압력으로 2분간 프레스하여 두께 약 100 ㎛ 및 직경 약 13 mm의 펠렛(pellet) 시편을 준비하였다. 준비된 시편의 양면에 두께 50 ㎛ 및 직경 13 mm의 인듐(In) 전극을 각각 배치하여 대칭셀(symmetry cell)을 준비하였다. 대칭셀의 준비는 Ar 분위기의 글로버박스에서 진행되었다.After preparing the second sulfide-based solid electrolyte powders prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6, 200 mg of the powder was pressed at a pressure of 4 ton/cm 2 for 2 minutes to obtain a thickness of about 100 μm and a diameter of about 13 mm. A pellet specimen was prepared. Symmetry cells were prepared by disposing indium (In) electrodes having a thickness of 50 μm and a diameter of 13 mm on both sides of the prepared specimen, respectively. The preparation of the symmetric cell was carried out in an Ar atmosphere glover box.

인듐 전극이 양면에 배치된 시편에 대하여 임피던스 분석기(Material Mates 7260 impedance analyzer)를 사용하여 2-프로브(probe)법으로 펠렛의 임피던스를 측정하였다. 주파수 범위는 0.1 Hz 내지 1 MHz, 진폭 전압은 10 mV 이었다. Ar 분위기의 25℃에서 측정하였다. 임피던스 측정 결과에 대한 나이퀴스트 플롯(Nyguist plot)의 원호(arc)로부터 저항치를 구하고 시편의 면적과 두께를 고려하여 이온전도도를 계산하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The impedance of the pellets was measured by a two-probe method using an impedance analyzer (Material Mates 7260 impedance analyzer) for the specimens with indium electrodes disposed on both sides. The frequency range was 0.1 Hz to 1 MHz, and the amplitude voltage was 10 mV. It was measured at 25°C in an Ar atmosphere. The resistance value was obtained from the arc of the Nyguist plot for the impedance measurement results, and the ionic conductivity was calculated considering the area and thickness of the specimen. The measurement results are shown in Table 1 below.

이온전도도 [mS/cm]Ionic conductivity [mS/cm] 실시예 1Example 1 0.210.21 실시예 2Example 2 0.80.8 비교예 2Comparative Example 2 0.050.05 비교예 4Comparative Example 4 0.040.04 비교예 5Comparative Example 5 측정불가not measurable

표 1에 보여지는 바와 같이, 실시예 1 내지 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 비교예 2, 4 및 5에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질에 비하여 25 ℃ 에서의 이온전도도가 향상되었다.As shown in Table 1, the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Examples 1 and 2 had improved ionic conductivity at 25 ° C. compared to the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Comparative Examples 2, 4 and 5. .

평가예 5: 입경 측정Evaluation Example 5: Particle size measurement

입자 크기 분석기(PSA, particle size analyzer)를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질 입자의 D50 값을 측정하였다. 측정 용매는 자일렌(xylene)이었다.D50 values of the second sulfide-based solid electrolyte particles prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6 were measured using a particle size analyzer (PSA). The measurement solvent was xylene.

제조된 고체이온전도체 화합물 입자의 D50 값인 메디안 입경(median particle diameter)을 평균 입경으로 하였다. 측정 결과의 일부를 하기 표 2에 나타내었다.The median particle diameter, which is the D50 value of the prepared solid ion conductor compound particles, was taken as the average particle diameter. Some of the measurement results are shown in Table 2 below.

실시예 1, 실시예 2 및 비교예 3에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질의 주사전자현미경 이미지를 도 3a 내지 3c에 나타내었다.Scanning electron microscope images of the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Examples 1, 2, and Comparative Example 3 are shown in FIGS. 3A to 3C.

제2 황화물계 고체전해질의 제조에 사용된 제1 황화물계 고체전해질의 주사 전자현미경 이미지를 도 3d에 나타내었다.A scanning electron microscope image of the first sulfide-based solid electrolyte used in the preparation of the second sulfide-based solid electrolyte is shown in FIG. 3D.

D50
[um]
D50
[um]
실시예 1Example 1 66 실시예 2Example 2 1010 비교예 3Comparative Example 3 3030 제1 황화물계 고체전해질
(crude Li6PS5Cl)
First sulfide-based solid electrolyte
(crude Li 6 PS 5 Cl)
3030

표 2에서 보여지는 바와 같이, 실시예 1 내지 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 10 ㎛ 이하의 평균 입경(D50)을 나타내었다.As shown in Table 2, the second sulfide-based solid electrolytes prepared in Examples 1 and 2 exhibited an average particle diameter (D50) of 10 μm or less.

실시예 1 내지 2에서 제조된 제2 황화물계 고체전해질은 제1 황화물계 고체전해질에 비하여 평균 입경이 감소되었다.The second sulfide-based solid electrolyte prepared in Examples 1 and 2 had a reduced average particle diameter compared to the first sulfide-based solid electrolyte.

비교예 3의 황화물계 고체전해질은 제1 황화물계 고체전해질에 비하여 평균 입경이 증가하였다.The average particle diameter of the sulfide-based solid electrolyte of Comparative Example 3 was increased compared to the first sulfide-based solid electrolyte.

따라서, 본원발명의 황화물계 고체전해질의 제조 방법에 의하여 황화물계 고체전해질의 입경을 간단하게 감소시킬 수 있다.Therefore, the particle size of the sulfide-based solid electrolyte can be easily reduced by the method for preparing the sulfide-based solid electrolyte of the present invention.

평가예 6: 수명 특성 평가Evaluation Example 6: Evaluation of Life Characteristics

실시예 3 내지 4 및 비교예 7 내지 12의 전고체 이차전지에 대하여 수명 특성을 평가하였다. 충방전 시험은 전고체 이차 전지를 45℃의 챔버에 넣어서 수행하였다.Life characteristics of the all-solid-state secondary batteries of Examples 3 to 4 and Comparative Examples 7 to 12 were evaluated. The charge/discharge test was performed by putting the all-solid-state secondary battery in a chamber at 45°C.

전지 전압이 4.25V가 될 때까지 0.33C의 정전류 충전하고, 4.25V의 정전압에서 전류값이 0.1C 될 때까지 충전하였다. 이어서, 전지 전압이 2.5V가 될 때까지 0.33C의 정전류로 방전을 실시하였다. 이러한 충방전 사이클을 50회 수행하였다. 각 사이클 마다 충전 및 방전 단계 후에 10 분간 휴지기를 두었다.The battery was charged with a constant current of 0.33C until the voltage reached 4.25V, and charged until the current value reached 0.1C at a constant voltage of 4.25V. Subsequently, discharging was performed at a constant current of 0.33 C until the battery voltage reached 2.5 V. Fifty such charge/discharge cycles were performed. A 10-minute rest period was placed after the charge and discharge steps for each cycle.

실시예 3 내지 4 및 비교예 7 내지 12에서 제조된 전고체 이차전지의 용량 유지율을 측정하였다. 용량 유지율은 하기 수학식 2로부터 계산된다.Capacity retention rates of the all-solid-state secondary batteries prepared in Examples 3 to 4 and Comparative Examples 7 to 12 were measured. The capacity retention rate is calculated from Equation 2 below.

<수학식 1><Equation 1>

용량 유지율(%) = [50번째 사이클의 방전 용량 / 첫번째 사이클의 방전 용량]×100Capacity retention rate (%) = [discharge capacity of the 50th cycle / discharge capacity of the first cycle] × 100

실시예 3 내지 4의 전고체 이차전지는 아지로다이트 구조가 붕괴된 황화물을 포함하는 양극층을 구비한 비교예 8, 10 및 11의 전고체 이차전지에 비하여 용량 유지율이 향상되었다.The all-solid-state secondary batteries of Examples 3 to 4 had improved capacity retention rates compared to the all-solid-state secondary batteries of Comparative Examples 8, 10, and 11 having a positive electrode layer containing a sulfide in which the azirodite structure was collapsed.

1, 1a, 40 전고체 이차전지 10 양극층
11 양극집전체 12 양극활물질층
20 음극층 21 음극집전체
22 음극활물질층 23 금속층
30 고체전해질층
1, 1a, 40 All-solid-state secondary battery 10 Cathode layer
11 positive electrode current collector 12 positive electrode active material layer
20 negative electrode layer 21 negative electrode current collector
22 anode active material layer 23 metal layer
30 solid electrolyte layer

Claims (20)

전고체 전지용 황화물계 고체전해질로서,
아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며,
25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며,
상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질:
<화학식 1>
LiaM1xPSyM2zM3w
상기 식에서,
M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
M3는 SOn 이며,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.
As a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery,
It includes a compound having an Argyrodite-type crystal structure and represented by Formula 1 below,
The average particle diameter is 0.1 μm to 10 μm,
It has an ion conductivity of 0.01 mS / cm to 3 mS / cm at 25 ° C,
In the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the ratio of the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23° ± 0.5° and the intensity (Ib) of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5° ± 0.5° (ratio, Ia / Ib) is greater than 0 to less than 1, sulfide-based solid electrolyte for all-solid-state batteries:
<Formula 1>
Li a M1 x PS y M2 z M3 w
In the above formula,
M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
M3 is SO n ,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.
제1 항에 있어서, 상기 제1 피크의 강도(Ia)와 상기 제2 피크의 강도(Ib)의 비(Ia/Ib)가 0.01 내지 1인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.The sulfide-based solid electrolyte according to claim 1, wherein a ratio (Ia/Ib) of the intensity (Ia) of the first peak and the intensity (Ib) of the second peak is 0.01 to 1. 제1 항에 있어서, 상기 제1 피크가 상기 비(non)-아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크이며, 제2 피크가 아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.The sulfide system according to claim 1, wherein the first peak is a peak derived from the non-azirodite crystal structure, and the second peak is a peak derived from the azirodite crystal structure. solid electrolyte. 제1 항에 있어서, 상기 제1 피크가 더블렛(doublet)이며, 상기 제2 피크가 싱글렛(singlet)인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.The sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery according to claim 1, wherein the first peak is a doublet and the second peak is a singlet. 제1 항에 있어서, 상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=15.5°±0.5°에서의 제3 피크의 강도(Ic)의 비(ratio, Ia/Ic)가 0 초과 내지 6 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.According to claim 1, in the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23 ° ± 0.5 ° and the third peak at the diffraction angle 2θ = 15.5 ° ± 0.5 ° A sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery, wherein the ratio (Ia/Ic) of intensity (Ic) is greater than 0 and less than or equal to 6. 제3 항에 있어서, 상기 제3 피크가 아지로다이트 결정구조에서 유래하는 피크인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.The sulfide-based solid electrolyte according to claim 3, wherein the third peak is a peak derived from an azirodite crystal structure. 제1 항에 있어서, 상기 M1이 Na, K, Cu, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta, Nb, V, Ga, Al, As, 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 M2가 F, Cl, Br, I 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 M3의 SOn이 S4O6, S3O6, S2O3, S2O4, S2O5, S2O6, S2O7, S2O8, SO4, SO5, 또는 이들의 조합인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질.
The method of claim 1, wherein M1 is Na, K, Cu, Mg, Ag, Cu, Hf, In, Ti, Pb, Sb, Fe, Zr, Zn, Cr, B, Sn, Ge, Si, Zr, Ta , Nb, V, Ga, Al, As, or a combination thereof,
M2 includes F, Cl, Br, I or a combination thereof,
SO n of M3 is S 4 O 6 , S 3 O 6 , S 2 O 3 , S 2 O 4 , S 2 O 5 , S 2 O 6 , S 2 O 7 , S 2 O 8 , SO 4 , SO 5 , or a combination thereof, a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery.
제1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식 1a 내지 1b로 표시되는 화합물 중에서 선택되는, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질:
<화학식 1a>
LiaPSyM2z
상기 식에서,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
4≤a≤8, 3≤y≤7, 및 0<z≤2 이며,
<화학식 1b>
LiaM1xPSyM2z
상기 식에서,
M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 및 0<z≤2 이며,
The sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery according to claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is selected from compounds represented by Formulas 1a to 1b:
<Formula 1a>
Li a PS y M2 z
In the above formula,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
4≤a≤8, 3≤y≤7, and 0<z≤2,
<Formula 1b>
Li a M1 x PS y M2 z
In the above formula,
M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, and 0<z≤2,
제1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식 1c 내지 1d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질:
<화학식 1c>
LiaPSyM2zM3w
상기 식에서,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
M3는 SOn 이며,
4≤a≤8, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, 및 1.5≤n≤5 이며,
<화학식 1d>
LiaM1xPSyM2zM3w
상기 식에서,
M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
M3는 SOn 이며,
4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.
The sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery according to claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is selected from compounds represented by Formulas 1c to 1d:
<Formula 1c>
Li a PS y M2 z M3 w
In the above formula,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
M3 is SO n ,
4≤a≤8, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, and 1.5≤n≤5,
<Formula 1d>
Li a M1 x PS y M2 z M3 w
In the above formula,
M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
M3 is SO n ,
4≤a≤8, 0<x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0<w<2, and 1.5≤n≤5.
제1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식들로 표시되는, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질:
Li7-zPS6-zFz1, Li7-zPS6-zClz1, Li7-zPS6-zBrz1, Li7-zPS6-zIz1,
Li7-zPS6-zFz1Clz2, Li7-zPS6-zFz1Brz2, Li7-zPS6-zFz1Iz2, Li7-zPS6-zClz1Brz2, Li7-zPS6-zClz1Iz2, Li7-zPS6-zClz1Fz2, Li7-zPS6-zBrz1Iz2, Li7-zPS6-zBrz1Fz2, Li7-zPS6-zBrz1Clz2, Li7-zPS6-zIz1Fz2, Li7-zPS6-zIz1Clz2, Li7-zPS6-zIz1Brz2,
Li7-v-zNavPS6-zFz1, Li7-v-zNavPS6-zClz1, Li7-v-zNavPS6-zBrz1, Li7-v-zNavPS6-zIz1,
Li7-v-zNavPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zNavPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zNavPS6-zIz1Brz2,
Li7-v-zKvPS6-zFz1, Li7-v-zKvPS6-zClz1, Li7-v-zKvPS6-zBrz1, Li7-v-zKvPS6-zIz1,
Li7-v-zKvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zKvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zKvPS6-zIz1Brz2,
Li7-v-zCuvPS6-zFz1, Li7-v-zCuvPS6-zClz1, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1, Li7-v-zCuvPS6-zIz1,
Li7-v-zCuvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zCuvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zCuvPS6-zIz1Brz2,
Li7-v-zMgvPS6-zFz1, Li7-v-zMgvPS6-zClz1, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1, Li7-v-zMgvPS6-zIz1,
Li7-v-zMgvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zMgvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zMgvPS6-zIz1Brz2,
Li7-v-zAgvPS6-zFz1, Li7-v-zAgvPS6-zClz1, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1, Li7-v-zAgvPS6-zIz1,
Li7-v-zAgvPS6-zFz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zFz1Brz2, Li7-v-zAgvPS6-zFz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Brz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zClz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Iz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zBrz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Fz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Clz2, Li7-v-zAgvPS6-zIz1Brz2,
상기 식들에서, 0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2 및 z=z1+z2 이다.
The sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery according to claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is represented by the following formulas:
Li 7-z PS 6-z F z1 , Li 7-z PS 6-z Cl z1 , Li 7-z PS 6-z Br z1 , Li 7-z PS 6-z I z1 ,
Li 7-z PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-z PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-z PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-z PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-z PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-z PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-z PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-z PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-z PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-z PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-z PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-z PS 6- z I z1 Br z2 ,
Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 ,
Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Na v PS 6-z I z1 Br z2 ,
Li 7-vz K v PS 6-z F z1 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 ,
Li 7-vz K v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz K v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz K v PS 6-z I z1 Br z2 ,
Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 ,
Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Cu v PS 6-z I z1 Br z2 ,
Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 ,
Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Mg v PS 6-z I z1 Br z2 ,
Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 ,
Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 Br z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z F z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 Br z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Cl z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 I z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z Br z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 F z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 Cl z2 , Li 7-vz Ag v PS 6-z I z1 Br z2 ,
In the above equations, 0<v<0.7, 0<z1<2, 0≤z2<1, 0<z<2 and z=z1+z2.
제1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식들로 표시되는, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질:
Li7-zPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-zPS6-z-wIz(SO4)w
Li7-v-zNavPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zNavPS6-z-wIz(SO4)w,
Li7-v-zKvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zKvPS6-z-wIz(SO4)w,
Li7-v-zCuvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zCuvPS6-z-wIz(SO4)w,
Li7-v-zMgvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zMgvPS6-z-wIz(SO4)w,
Li7-v-zAgvPS6-z-wFz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wClz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wBrz(SO4)w, Li7-v-zAgvPS6-z-wIz(SO4)w
상기 식들에서,
0<v<0.7, 0<z≤2, 및 0<w<0.2 이다.
The sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery according to claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is represented by the following formulas:
Li 7-z PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-z PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-z PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7 -z PS 6-zw I z (SO 4 ) w
Li 7-vz Na v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Na v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,
Li 7-vz K v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz K v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,
Li 7-vz Cu v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Cu v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,
Li 7-vz Mg v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Mg v PS 6-zw I z (SO 4 ) w ,
Li 7-vz Ag v PS 6-zw F z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw Cl z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw Br z (SO 4 ) w , Li 7-vz Ag v PS 6-zw I z (SO 4 ) w
In the above expressions,
0<v<0.7, 0<z≤2, and 0<w<0.2.
양극활물질층을 포함하는 양극층;
음극활물질층을 포함하는 음극층; 및
상기 양극층 및 음극층 사이에 배치되는 고체전해질층을 포함하며,
상기 양극활물질층 및 상기 고체전해질층 중 하나 이상이 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 황화물계 고체전해질을 포함하는 전고체 이차전지.
A cathode layer including a cathode active material layer;
A negative electrode layer including a negative electrode active material layer; and
A solid electrolyte layer disposed between the anode layer and the cathode layer,
An all-solid-state secondary battery comprising at least one of the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer comprising the sulfide-based solid electrolyte according to any one of claims 1 to 11.
제12 항에 있어서,
상기 양극활물질층이 제3 황화물계 고체전해질을 포함하며, 상기 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며,
상기 전해질층이 제4 황화물계 고체전해질을 포함하며, 상기 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 1 ㎛ 내지 30 ㎛ 인이며,
상기 제3 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 상기 제4 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작은, 전고체 이차전지.
According to claim 12,
The positive electrode active material layer includes a third sulfide-based solid electrolyte, and the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte is 0.1 μm to 10 μm,
The electrolyte layer includes a fourth sulfide-based solid electrolyte, and the average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte is 1 μm to 30 μm,
An all-solid-state secondary battery wherein the average particle diameter of the third sulfide-based solid electrolyte is smaller than the average particle diameter of the fourth sulfide-based solid electrolyte.
제1 황화물계 고체전해질을 제공하는 단계;
상기 제1 황화물계 고체전해질을 유기 용매에 용해시켜 제1 용액을 준비하는 단계;
상기 제1 용액을 건조시켜 건조물을 준비하는 단계; 및
상기 건조물을 열처리하여 제2 황화물계 고체전해질을 준비하는 단계를 포함하며,
상기 제2 황화물계 고체전해질의 평균 입경이 상기 제1 황화물계 고체전해질의 평균 입경보다 작으며,
상기 제2 황화물계 고체전해질이,
아지로다이트형 결정 구조(Argyrodite-type crystal structure)를 가지며 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
평균 입경이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며,
25 ℃에서 0.01 mS/cm 내지 3 mS/cm 의 이온전도도(ion conductivity)를 가지며,
상기 황화물계 고체전해질의 XRD 스펙트럼에서 회절각 2θ=23°±0.5°에서의 제1 피크의 강도(Ia)와 회절각 2θ=25.5°±0.5°에서의 제2 피크의 강도(Ib)의 비(ratio, Ia/Ib)가 0 초과 내지 1 이하인, 전고체 전지용 황화물계 고체전해질 제조 방법:
<화학식 1>
LiaM1xPSyM2zM3w
상기 식에서,
M1은 주기율표 1족 내지 15족 중에서 선택된 Li 이외의 하나 이상의 금속 원소이며,
M2는 주기율표 17족에서 선택된 하나 이상의 원소이며,
M3는 SOn 이며,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, 및 1.5≤n≤5 이다.
providing a first sulfide-based solid electrolyte;
preparing a first solution by dissolving the first sulfide-based solid electrolyte in an organic solvent;
preparing a dried product by drying the first solution; and
Preparing a second sulfide-based solid electrolyte by heat-treating the dried product;
The average particle diameter of the second sulfide-based solid electrolyte is smaller than the average particle diameter of the first sulfide-based solid electrolyte,
The second sulfide-based solid electrolyte,
It includes a compound having an Argyrodite-type crystal structure and represented by Formula 1 below,
The average particle diameter is 0.1 μm to 10 μm,
It has an ion conductivity of 0.01 mS / cm to 3 mS / cm at 25 ° C,
In the XRD spectrum of the sulfide-based solid electrolyte, the ratio of the intensity (Ia) of the first peak at the diffraction angle 2θ = 23° ± 0.5° and the intensity (Ib) of the second peak at the diffraction angle 2θ = 25.5° ± 0.5° Method for producing a sulfide-based solid electrolyte for an all-solid-state battery in which (ratio, Ia/Ib) is greater than 0 and less than or equal to 1:
<Formula 1>
Li a M1 x PS y M2 z M3 w
In the above formula,
M1 is one or more metal elements other than Li selected from groups 1 to 15 of the periodic table,
M2 is one or more elements selected from group 17 of the periodic table,
M3 is SO n ,
4≤a≤8, 0≤x<1, 3≤y≤7, 0<z≤2, 0≤w<2, and 1.5≤n≤5.
제14 항에 있어서, 상기 유기 용매가 극성 용매이며, 상기 유기 용매의 상대 극성(relative polarity)이 0.5 내지 1 미만이며,
상기 유기 용매가 상기 제1 황화물계 고체전해질에 대하여 불활성(inert)인, 제조 방법.
15. The method of claim 14, wherein the organic solvent is a polar solvent, and the relative polarity of the organic solvent is from 0.5 to less than 1,
The manufacturing method, wherein the organic solvent is inert to the first sulfide-based solid electrolyte.
제14 항에 있어서, 상기 유기 용매가 하이드록실 용매이며, 상기 하이드록실 용매가 1 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하는 알칸올이며,
상기 유기 용매가 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-뷰탄올, 2-뷰탄올, 2-메틸-2-프로판올, 1-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 1-헵탄올 및 1-옥탄올 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 제조 방법.
15. The method of claim 14, wherein the organic solvent is a hydroxyl solvent and the hydroxyl solvent is an alkanol containing 1 to 8 carbon atoms,
The organic solvent is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3 - A manufacturing method comprising at least one selected from hexanol, 1-heptanol and 1-octanol.
제14 항에 있어서, 상기 제1 용액이 투명(transparent)하거나 반투명(partially transparent)이며,
상기 제1 용액에 용해되는 제1 황화물계 고체전해질의 함량이 제1 용액 전체 중량에 대하여 30 wt% 이하인, 제조 방법.
15. The method of claim 14, wherein the first solution is transparent or partially transparent,
The content of the first sulfide-based solid electrolyte dissolved in the first solution is 30 wt% or less based on the total weight of the first solution.
제14 항에 있어서, 상기 건조물의 결정화도(degree of crystallinity)가 50 % 이하인, 제조 방법.The method according to claim 14, wherein the degree of crystallinity of the dried product is 50% or less. 제14 항에 있어서 상기 열처리가 불활성 가스 분위기 또는 진공 하에서 350 ℃ 내지 750 ℃ 의 온도에서, 30 분 내지 12 시간 동안 수행되는, 제조 방법.The manufacturing method according to claim 14, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 350°C to 750°C for 30 minutes to 12 hours under an inert gas atmosphere or vacuum. 제14 항에 있어서, 상기 제2 황화물계 고체전해질이 분말이며, 상기 제2 황화물계 고체전해질을 분급하는(classifying) 단계를 추가적으로 포함하는, 제조 방법.The manufacturing method according to claim 14, wherein the second sulfide-based solid electrolyte is a powder, and further comprising a step of classifying the second sulfide-based solid electrolyte.
KR1020210193439A 2021-12-30 2021-12-30 Sulfide-based solid electrolyte, all solid secondary battery comprising sulfide-based solid electrolyte, and preparation method thereof KR20230102940A (en)

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