KR20230120495A - Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same - Google Patents
Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230120495A KR20230120495A KR1020220017141A KR20220017141A KR20230120495A KR 20230120495 A KR20230120495 A KR 20230120495A KR 1020220017141 A KR1020220017141 A KR 1020220017141A KR 20220017141 A KR20220017141 A KR 20220017141A KR 20230120495 A KR20230120495 A KR 20230120495A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrolyte
- content
- inorganic particles
- polymer electrolyte
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 130
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 187
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 53
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 45
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 45
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- -1 carbon nitrides Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 32
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 20
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 18
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 18
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- HGXJDMCMYLEZMJ-UHFFFAOYSA-N (2-methylpropan-2-yl)oxy 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOOC(=O)C(C)(C)C HGXJDMCMYLEZMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 10
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 10
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XWUNIDGEMNBBAQ-UHFFFAOYSA-N Bisphenol A ethoxylate diacrylate Chemical compound C=1C=C(OCCOC(=O)C=C)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(OCCOC(=O)C=C)C=C1 XWUNIDGEMNBBAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 4
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017267 Mo 6 S 8 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)C WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEWWCWZGHNIUBW-UHFFFAOYSA-N 1-(4-nitrophenyl)propan-2-one Chemical compound CC(=O)CC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 GEWWCWZGHNIUBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CARSMBZECAABMO-UHFFFAOYSA-N 3-chloro-2,6-dimethylbenzoic acid Chemical compound CC1=CC=C(Cl)C(C)=C1C(O)=O CARSMBZECAABMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000187656 Eucalyptus cornuta Species 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011281 LiCoPO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- QNIHZKIMYOTOTA-UHFFFAOYSA-N fluoroform;lithium Chemical compound [Li].FC(F)F.FC(F)F QNIHZKIMYOTOTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N germanium monoxide Inorganic materials [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009422 growth inhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229940068984 polyvinyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001251 solid state electrolyte alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- NMOALOSNPWTWRH-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 7,7-dimethyloctaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)CCCCCC(=O)OOC(C)(C)C NMOALOSNPWTWRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0088—Composites
- H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
- H01M4/382—Lithium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled, a method for preparing the same, and an all-solid-state battery including the same.
리튬이차전지는 기존에 존재하던 이차전지(납축전지, 니켈수소)와 비교했을 때 에너지 저장 용량과 수명이 훨씬 뛰어나다.Lithium secondary batteries have far superior energy storage capacity and lifespan compared to existing secondary batteries (lead storage batteries, nickel metal hydride).
상기 리튬이차전지의 적용분야는 휴대용기기뿐 아니라 전기자동차까지 확대되고 있다. 구체적으로, 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 점차 리튬이온전지를 사용하는 전기자동차로 대체되고 있으며, 전기자동차가 완전히 상용화된다면 화석연료로 인한 공기오염과 지구온난화가 줄어들 수 있고, 장기적으로 인간이 살아가는 환경을 보존하는데 큰 의미가 있을 것이다. 또한 풍력, 태양광 등 신재생시스템에 반드시 필요한 에너지저장시스템(ESS)에도 리튬이온전지가 적용되고 있다.Applications of the lithium secondary battery are expanding not only to portable devices but also to electric vehicles. Specifically, internal combustion engine vehicles using fossil fuels are gradually being replaced by electric vehicles using lithium ion batteries. If electric vehicles are fully commercialized, air pollution and global warming caused by fossil fuels can be reduced, and in the long term, It will be of great significance to preserve the living environment. In addition, lithium ion batteries are applied to energy storage systems (ESS), which are essential for renewable systems such as wind power and solar power.
이와 같이, 다양한 활용처에 사용되고 있는 리튬이차전지는 종래에 액체 상태의 전해질을 포함하는 리튬이온전지가 주를 이루었으며, 상기 리튬이온전지는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 구성되며 화재나 폭발 사례가 꾸준히 보고되고 있다. 상기 리튬이온전지의 유기 액체 전해액은 발화성이 있어, 한 번 불이 나면 화재 진압이 힘들고 연쇄적인 화재로 이어질 위험이 있다. 이러한 화재위험성 때문에 160Wh 용량 이상은 비행기 기내 반입이 불가능하도록 규제하는 등 리튬이온전지의 열적 안전성에 대한 우려가 커지고 있다.As such, lithium secondary batteries used in various applications have conventionally been dominated by lithium ion batteries containing liquid electrolytes, and the lithium ion batteries are composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and are composed of a fire or explosion case. is reported consistently. The organic liquid electrolyte of the lithium ion battery is ignitable, and once it catches fire, it is difficult to extinguish the fire and there is a risk of leading to a series of fires. Because of this risk of fire, concerns about the thermal safety of lithium-ion batteries are growing, such as regulations prohibiting carrying more than 160Wh capacity on airplanes.
또한, 리튬이온전지의 가격이 고가인 데다 친환경적이지 않다는 지적이 있다. 리튬이온전지의 핵심 소재인 리튬, 코발트 등은 희귀금속으로 자원이 한정되어 있는데, 수요증가로 인한 가격상승이 발생하고 있다. 지구에 극소량만 분포하는 금속물질을 채굴하기 위해서는 광산 활동이 필요하고 고순도의 희귀금속을 얻기 위해 다양한 공정을 거쳐야 한다. 이 과정에서 많은 에너지가 소모되고, 환경이 파괴되기도 한다. 또 이미 사용된 리튬 폐전지가 장기간 방치될 경우 공해물질을 뿜어낼 수도 있다. 희귀금속을 대체할 만한 물질을 찾거나 사용을 최소화하기 위한 연구가 필요하다.In addition, it is pointed out that the price of the lithium ion battery is expensive and is not environmentally friendly. Lithium and cobalt, which are key materials for lithium-ion batteries, are rare metals with limited resources, and prices are rising due to increased demand. In order to mine metals that are distributed in extremely small amounts on Earth, mining activities are required and various processes must be performed to obtain high-purity rare metals. In this process, a lot of energy is consumed and the environment is destroyed. In addition, waste lithium batteries that have already been used may emit pollutants if left unattended for a long period of time. Research is needed to find materials that can replace rare metals or to minimize their use.
반면, 리튬이차전지 중에서 고체 상태의 전해질을 사용하는 전고체 전지는 온도 변화와 외부 충격 등에 대비한 안전장치 및 분리막이 필요 없으므로 동일한 크기로 원가절감과 고용량 구현 가능하다. 구체적으로, 화재 위험이 없으므로 배터리팩 공간의 30% 이상을 차지하는 냉각장치가 제거된 공간에 추가적으로 배터리셀을 채워 넣어 에너지 밀도를 증대시킬 수 있다. 또한, 액체 전해질에서 양극과 음극을 물리적으로 차단해 전기적 단락을 방지하는 역할을 했던 분리막이 필요 없어 부피 감소 및 원가 절감이 가능하며, 기존 리튬이온전지는 모노폴라 구조로서 용량 확장을 위해 여러 개의 셀을 연결해야 되는 반면, 전고체 전지는 멀티폴라 구조가 가능해 부피 감소가 가능하다.On the other hand, among lithium secondary batteries, all-solid-state batteries using solid-state electrolytes do not require safety devices and separators in preparation for temperature changes and external shocks, so cost reduction and high capacity can be realized with the same size. Specifically, since there is no risk of fire, energy density can be increased by additionally filling the space where the cooling device, which occupies 30% or more of the space of the battery pack, is removed with battery cells. In addition, since there is no need for a separator that prevents electrical shorts by physically blocking the positive and negative electrodes in liquid electrolyte, volume reduction and cost reduction are possible. On the other hand, the all-solid-state battery can have a multipolar structure and can reduce the volume.
그러나, 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 리튬이온의 이동속도가 낮아 전지의 출력이 낮으며, 전해질과 양극/음극이 맞닿은 계면저항이 높아 수명도 기존 전지에 비해 떨어진다. 낮은 이온전도도와 양극/음극과 고체 전해질 사이의 계면저항을 개선하기 위해 산화물(LLZO), 폴리머(Polymer) 및 황화물(LGPS) 등 다양한 고체 전해질 연구가 진행되고 있으나, 아직 액체 전해질 성능과는 차이가 존재한다.However, compared to liquid electrolytes, the solid electrolyte has a low battery output due to a low movement speed of lithium ions, and a high interface resistance between the electrolyte and the anode/cathode, so the lifespan is lower than that of conventional batteries. In order to improve the low ionic conductivity and interface resistance between the anode/cathode and the solid electrolyte, research on various solid electrolytes such as oxide (LLZO), polymer, and sulfide (LGPS) is being conducted, but there is still a difference from the performance of liquid electrolytes. exist.
한편, 차세대 리튬이차전지로서 에너지 밀도 향상을 위해 기존의 흑연 음극재가 아닌 리튬 금속 음극재를 사용하는 리튬메탈전지가 개발되었는데, 충방전시 음극재인 리튬 금속 표면에 덴드라이트(Dendrite)가 생성되는 문제가 있다. 덴드라이트는 리튬 금속 표면에서부터 나뭇가지 모양으로 쌓이는 결정체로 리튬이온의 이동을 방해하여 충방전 효율 저하와 단락 발생, 수명 단축 등의 문제를 초래한다.On the other hand, as a next-generation lithium secondary battery, a lithium metal battery using a lithium metal anode material instead of the existing graphite anode material has been developed to improve energy density. there is Dendrite is a crystal that accumulates in the shape of a tree branch from the surface of lithium metal and hinders the movement of lithium ions, resulting in problems such as reduced charge/discharge efficiency, short circuit, and shortened lifespan.
따라서, 음극재로서 리튬 금속을 사용하는 전고체 전지를 상용하기 위해서는 성능을 개선하고, 덴드라이트 발생 문제를 해결하기 위한 과제가 남아있다. Therefore, in order to commercially use an all-solid-state battery using lithium metal as an anode material, problems to improve performance and solve the dendrite generation problem remain.
본 발명의 목적은, 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전고체 리튬이차전지를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled, a method for preparing the same, and an all-solid-state lithium secondary battery including the same.
본 발명의 다른 목적은, 전지의 성능을 개선하고, 덴드라이트 성장을 억제할 수 있는 전고체 리튬이차전지용 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte for an all-solid-state lithium secondary battery capable of improving battery performance and suppressing dendrite growth.
본 발명의 다른 목적은, 분리막과 전해질의 일체형 구조를 가지는 하이브리드 고분자 전해질을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a hybrid polymer electrolyte having an integrated structure of a separator and an electrolyte.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 순차 적층된 제1 전해질층 내지 제N 전해질층을 포함하고, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하며, 상기 제1 전해질층에서 제N 전해질층으로 또는 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는, 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes sequentially stacked first to Nth electrolyte layers, wherein the first to Nth electrolyte layers each include a polymer matrix and inorganic particles, and the first to Nth electrolyte layers each include a polymer matrix and inorganic particles. Provided is an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles increases from the electrolyte layer to the Nth electrolyte layer or from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer, and the content of the inorganic particles is controlled.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 입자는 탄소계 물질일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inorganic particles may be a carbon-based material.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 입자는 탄소 질화물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inorganic particles may be carbon nitride.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 N은 2 내지 5일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the N may be 2 to 5.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 포함된 무기 입자의 함량이 증가할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of the inorganic particles included in the first electrolyte layer may increase from the Nth electrolyte layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제N 전해질층과 제N-1 전해질층 사이에 무기 입자의 함량 차이는 3 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a difference in content of the inorganic particles between the N-th electrolyte layer and the N−1-th electrolyte layer may be 3% to 10% by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 제1 전해질층 및 상기 제1 전해질층의 일면에 형성된 제2 전해질층으로 이루어져 있고, 상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량보다 높을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte consists of a first electrolyte layer and a second electrolyte layer formed on one surface of the first electrolyte layer, and the content of inorganic particles included in the first electrolyte layer A content of silver may be higher than that of inorganic particles included in the second electrolyte layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제1 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부이고, 상기 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제2 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 6 중량부일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of the inorganic particles included in the first electrolyte layer is 5 parts by weight to 15 parts by weight based on the total 100 parts by weight of the polymer matrix included in the first electrolyte layer, and the second The content of the inorganic particles included in the electrolyte layer may be 1.5 parts by weight to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the second electrolyte layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층은 액체 전해질을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first electrolyte layer may further include a liquid electrolyte.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 총 두께는 100 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the total thickness of the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may be 100 μm to 500 μm.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물을 경화시켜 제1 전해질층 내지 제N 전해질층이 순차 적층된 고분자 전해질을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제N 고분자 전해질 전구체 조성물로 또는 제N 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제1 고분자 전해질 전구체 조성물로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질 제조방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention includes the step of preparing a polymer electrolyte in which the first to Nth electrolyte layers are sequentially stacked by curing the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions, , The first to Nth polymer electrolyte precursor compositions each include a polymer matrix and inorganic particles, and from the first polymer electrolyte precursor composition to the Nth polymer electrolyte precursor composition or from the Nth polymer electrolyte precursor composition 1 Provides a method for preparing a multi-layer structured organic-inorganic hybrid polymer electrolyte in which the content of inorganic particles increases as the polymer electrolyte precursor composition increases.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음극; 양극; 및 상기 음극 및 양극 사이에 형성된 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는, 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is a negative electrode; anode; and an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled, including the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to the present invention formed between the negative electrode and the positive electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 중에서 무기 입자의 함량이 높은 전해질층이 음극에 인접하도록 위치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an electrolyte layer having a high content of inorganic particles among the first to Nth electrolyte layers may be positioned adjacent to the negative electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 리튬 금속을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode may include lithium metal.
본 발명에 따르면, 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지는 성능이 개선됨과 동시에 덴드라이트 성장이 억제되는 효과가 있다. According to the present invention, an all-solid-state battery including an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled has an effect of improving performance and suppressing dendrite growth.
본 발명에 따르면, 분리막과 전해질의 일체형 구조를 가지는 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 통해 전지 내 분리막이 차지하는 부게와 부피를 줄임으로써 에너지 밀도를 높이는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of increasing the energy density by reducing the volume and volume occupied by the separator in the battery through the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having an integral structure of the separator and the electrolyte.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 사진이다.
도 3 내지 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지의 10번째 충전 후 음극의 구리 표면의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 13은 각각 본 발명의 일 실시예와 비교예에서 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지의 비용량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram showing the structure of an all-solid-state battery including an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 show SEM images of the copper surface of the negative electrode after the 10th charge of the all-solid-state battery including the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to an embodiment of the present invention, respectively.
7 to 13 are graphs showing the results of measuring specific capacities of all-solid-state batteries including organic-inorganic hybrid polymer electrolytes in one embodiment and comparative example of the present invention, respectively.
본 발명을 상세하기 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before describing the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed as unconditionally limited in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, in this specification, it should be noted that singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. do.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, the known technology including the prior art, may be omitted.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따르면, 순차 적층된 제1 전해질층 내지 제N 전해질층을 포함하고, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하며, 상기 제1 전해질층에서 제N 전해질층으로 또는 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는, 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 제공한다.According to the present invention, it includes sequentially stacked first to N-th electrolyte layers, wherein the first to N-th electrolyte layers each include a polymer matrix and inorganic particles, and in the first electrolyte layer, the N-th electrolyte layer An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles increases toward the electrolyte layer or from the N-th electrolyte layer to the first electrolyte layer, the content of which is controlled, is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 순차 적층된 제1 전해질층 내지 제N 전해질층에 포함되는 무기 입자의 함량을 조절함으로써, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 리튬이차전지(이하, 전고체 전지)의 성능 향상은 물론, 리튬 덴드라이트 성장을 억제하여 전지의 안전성을 개선할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte is an all-solid body including the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte by adjusting the content of inorganic particles included in the sequentially stacked first to Nth electrolyte layers. It is possible to improve the safety of the battery by suppressing the growth of lithium dendrites as well as improving the performance of the lithium secondary battery (hereinafter referred to as an all-solid-state battery).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 N개의 전해질층이 순차 적층된 구조일 수 있고, 상기 N은 필요에 따라서 자유롭게 조절할 수 있으며, 2 내지 5, 2 내지 3 또는 2일 수 있다. 구체적으로, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 제1 전해질층 내지 제5 전해질층이 순차 적층된 구조, 제1 전해질층 내지 제3 전해질층이 순차 적층된 구조 또는 제1 전해질층 및 제2 전해질층이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may have a structure in which N electrolyte layers are sequentially stacked, and the N may be freely adjusted as needed, and 2 to 5, 2 to 3, or 2 days can Specifically, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte has a structure in which first to fifth electrolyte layers are sequentially stacked, a structure in which first to third electrolyte layers are sequentially stacked, or a first electrolyte layer and a second electrolyte layer are sequentially stacked. It may have a sequentially stacked structure.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first to Nth electrolyte layers may each include a polymer matrix and inorganic particles.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스는 이온 전도성 재질로서 통상적으로 전고체 전지의 고체 고분자 전해질(solid polymer electrolyte, SPE) 재료로 사용되는 고분자 재료라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리에테르계 고분자, 폴리카보네이트계 고분자, 아크릴레이트계 고분자, 폴리실록산계 고분자, 포스파젠계 고분자, 폴리에틸렌 유도체, 알킬렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리불화비닐리덴(PVdF), PVC계 고분자, PMMA계 고분자, 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리불화비닐리덴-육불화프로필렌(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, PVdF-HFP), 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the polymer matrix is an ion conductive material and is not particularly limited as long as it is a polymer material commonly used as a solid polymer electrolyte (SPE) material for an all-solid-state battery, but, for example, poly Ether-based polymers, polycarbonate-based polymers, acrylate-based polymers, polysiloxane-based polymers, phosphazene-based polymers, polyethylene derivatives, alkylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, poly Vinyl alcohol, polyvinylidene fluoride (PVdF), PVC polymer, PMMA polymer, polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), ionic polymers containing dissociation groups; and the like.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고분자 매트릭스는 폴리에테르계 고분자일 수 있으며, 보다 구체적인 예로서, 상기 고분자 매트릭스는 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polymer matrix may be a polyether-based polymer, and as a more specific example, the polymer matrix may be polyethylene oxide (PEO).
본 발명의 일 실시예에서, 상기 PEO 고분자는 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르(Poly(ethylene glycol) dimethyl ether, PEGDME)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the PEO polymer may include polyethylene glycol dimethyl ether (Poly(ethylene glycol) dimethyl ether, PEGDME).
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 각각에 포함되는 고분자 매트릭스의 함량은 동일할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the content of the polymer matrix included in each of the first to Nth electrolyte layers may be the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 입자는 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소계 물질은 하나 이상의 이종원소를 포함할 수 있다. 여기서, 이종원소는 질소(N), 산소(O), 붕소(B), 불소(F), 인(P), 황(S) 및 규소(Si)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inorganic particles may include a carbon-based material. For example, the carbon-based material may include one or more hetero-elements. Here, the heterogeneous element may include nitrogen (N), oxygen (O), boron (B), fluorine (F), phosphorus (P), sulfur (S), and silicon (Si).
상기 탄소계 물질은 이종원소로서 질소를 포함하는 탄소 질화물일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 탄소 질화물은 그래파이트형 탄소 질화물(g-C3N4)을 포함할 수 있다.The carbon-based material may be a carbon nitride containing nitrogen as a heterogeneous element. As a specific example, the carbon nitride may include graphite-type carbon nitride (gC 3 N 4 ).
상기 그래파이트형 탄소 질화물은 질소를 포함하는 탄소물질로서, 탄소와 질소가 교대로 배열되면서 그래핀과 유사한 육각형 고리가 2차원으로 펼쳐진 편층 구조를 갖는 이원화합물이다.The graphite-type carbon nitride is a carbon material containing nitrogen, and is a binary compound having a two-dimensional layered structure in which hexagonal rings similar to graphene are spread in two dimensions while carbon and nitrogen are alternately arranged.
상기 그래파이트형 탄소 질화물은 다양한 CN 구조의 안정적인 동소체가 존재하고, 다른 질소-탄소 물질에 비해 질소의 함량이 많아 유효한 반응 부위를 생성할 수 있어 전자 도너/엑셉터(donor/acceptor)가 증가된다. 게다가, 질소의 농도는 전해질과 함께 습윤을 부양하여 물질 전달의 효율을 개선하고 많은 부가적인 유사-용량(pseudo-capacitance)을 제공한다. 나아가, 그래파이트형 탄소 질화물은 라멜라 구조(lamellar structure) 특성에 의해 잘 결정화되어 전하 이동을 촉진할 수 있으며, 그래핀과 비교하여, 복잡한 후처리 없이 직접 폴리-축합에 의해 쉽게 합성될 수 있다는 장점이 있다. The graphite-type carbon nitride has stable allotropes of various CN structures, and has a higher nitrogen content than other nitrogen-carbon materials, so that effective reaction sites can be created, thereby increasing electron donors/acceptors. Additionally, the concentration of nitrogen improves the efficiency of mass transfer by boosting wetting with the electrolyte and provides much additional pseudo-capacitance. Furthermore, graphitic carbon nitride has the advantage of being well crystallized due to its lamellar structure to promote charge transfer, and compared to graphene, it can be easily synthesized by direct poly-condensation without complicated post-processing. there is.
이러한 그래파이트형 탄소 질화물을 본 발명에 따른 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 각 층에 함량을 조절하여 첨가함으로써, 각 층의 이온 전도도에 영향을 주는 비정질 영역을 조절하여 이온 전도도를 개선할 수 있으며, 구조적 특성으로 인해 음이온 수용체(anion receptor)로서 작용하여 리튬염의 해리를 촉진하고, 음이온과 결합하여 리튬 양이온의 이동을 수월하게 하여, 이를 이용하여 제조되는 전고체 전지, 특히 전고체 리튬이온전지의 성능을 개선함과 동시에 리튬 덴드라이트 성장을 억제할 수 있다. By adjusting the content of these graphite-type carbon nitrides in each layer of the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure according to the present invention, the ionic conductivity can be improved by controlling the amorphous region affecting the ionic conductivity of each layer, , due to its structural characteristics, it acts as an anion receptor, promotes the dissociation of lithium salts, and facilitates the movement of lithium cations by combining with anions, so that all-solid-state batteries manufactured using it, especially all-solid-state lithium ion batteries, It is possible to suppress lithium dendrite growth while improving performance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 또는 제1 전해질층에서 제N 전해질층으로 갈수록 포함된 무기 입자의 함량이 점차적으로 증가할 수 있는데, 구체적으로, 상기 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 포함된 무기 입자의 함량이 점차적으로 증가할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of the inorganic particles included may gradually increase from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer or from the first electrolyte layer to the Nth electrolyte layer. Specifically, the The content of the inorganic particles included may gradually increase from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제N 전해질층과 제N-1 전해질층 사이에 무기 입자의 함량 차이는 3 중량% 내지 10 중량%, 4 중량% 내지 8 중량% 또는 4 중량% 내지 6 중량%일 수 있다. 이 범위 내로 전해질층 간에 무기 입자의 함량 차이를 조절함으로써, 전고체 전지의 성능을 개선함과 동시에 리튬 덴드라이트 성장 억제를 효과적으로 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content difference of the inorganic particles between the N-th electrolyte layer and the N-1th electrolyte layer is 3% to 10% by weight, 4% to 8% by weight, or 4% to 6% by weight. weight percent. By adjusting the content difference of the inorganic particles between the electrolyte layers within this range, the performance of the all-solid-state battery can be improved and the growth of lithium dendrite can be effectively suppressed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 리튬염을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the first to Nth electrolyte layers may further include a lithium salt.
상기 리튬염은 리튬 이온으로 해리되어 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 내부에 침투하여 자유롭게 이동할 수 있다. 이 때, 리튬 이온의 공급원으로서 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 이러한 리튬염으로는 리튬이차전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.The lithium salt is dissociated into lithium ions and can freely move by penetrating into the first to Nth electrolyte layers. At this time, as a source of lithium ions, it enables the operation of a basic lithium battery, and as such a lithium salt, any one commonly used in a lithium secondary battery can be used without limitation.
상기 리튬염은 이온화 가능한 리튬염으로서 Li+X-로 표현할 수 있다. 상기 리튬염의 음이온은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.The lithium salt is an ionizable lithium salt and can be expressed as Li + X - . The anion of the lithium salt is not limited thereto, but for example, F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , ( CF3) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (F S O 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - may include at least one selected from the group consisting of.
구체적인 예로서, 상기 리튬염은 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드((CF3SO2)2NLi, LiTFSI)일 수 있다. As a specific example, the lithium salt may be lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi, LiTFSI).
상기 리튬염의 함량은 예를 들어, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 각각의 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 40 중량부일 수 있다. 이 범위 내에서 각 전해질층의 이온전도도를 충분히 확보하여 전고체 전지의 충방전 용량 및 효율이 향상되는 효과가 있다.The amount of the lithium salt may be, for example, 1 part by weight to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix of each of the first to Nth electrolyte layers. Within this range, the ionic conductivity of each electrolyte layer is sufficiently secured to improve the charge/discharge capacity and efficiency of the all-solid-state battery.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 고분자 매트릭스는 폴리에틸렌 글리콜 디메틸에테르(Poly(ethylene glycol) dimethyl ether, PEGDME)를 포함하고, 상기 리튬염은 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(Lithium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide, LiTFSI)를 포함하는 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the polymer matrix includes Poly (ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME), and the lithium salt is lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Lithium It may include bis(trifluoromethane sulfonyl)imide, LiTFSI).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 가교제를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the first to Nth electrolyte layers may further include a crosslinking agent.
상기 가교제는 통상적으로 고체 전해질의 제조에 사용되는 가교제라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레 이트(bisphenol A ethoxylate diacrylate)를 포함하는 것일 수 있다.The crosslinking agent is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent commonly used in the preparation of solid electrolytes, but may include, for example, bisphenol A ethoxylate diacrylate.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 개시제를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the first to Nth electrolyte layers may further include an initiator.
상기 개시제는 통상적으로 고체 전해질의 제조에 사용되는 개시제라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 퍼옥사이드계 중합개시제를 사용할 수 있으며, 상기 퍼옥사이드계 중합개시제는 예를 들어, tert-부틸 퍼옥시네오데카노에 이트(tert-butyl peroxyneodecanoate, TBND); tert-부틸 퍼옥시피발레이트(tert-butyl peroxypivalate, TBPP), tert-부틸 페옥시-2-에틸헥사노에이트(tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, TBPO) 및 tert-부틸 페옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트(tert-butyl peroxy-3,5,5- trimethylhexanoate, TBPIN)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The initiator is not particularly limited as long as it is an initiator commonly used in the preparation of solid electrolytes, but a peroxide-based polymerization initiator may be used, and the peroxide-based polymerization initiator is, for example, tert-butyl peroxyneodecanoe yate (tert-butyl peroxyneodecanoate, TBND); tert-butyl peroxypivalate (TBPP), tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate (TBPO) and tert-butyl phenoxy-3,5 At least one selected from the group consisting of ,5-trimethylhexanoate (tert-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, TBPIN) may be included.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 개시제는 tert-부틸 퍼옥시피발레이 트(tert-butyl peroxypivalate, TBPP)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the initiator may be tert-butyl peroxypivalate (TBPP).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 또는 제N 전해질층 중 무기 입자의 함량이 높은 전해질층은 액체 전해질을 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the electrolyte layer having a high inorganic particle content among the first electrolyte layer or the Nth electrolyte layer may further include a liquid electrolyte.
상기 액체 전해질은 통상의 리튬이온전지의 전해액으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 액체 전해질은 염 및 용매를 포함할 수 있고, 필요에 따라서 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 염은 리튬 이온이 지나갈 수 있는 이동 통로, 용매는 염을 용해시키기 위해 사용되는 유기 액체, 첨가제는 특정 목적을 위해 소량으로 첨가되는 물질일 수 있다. 이를 포함하는 액체 전해질은 이온들만 전극으로 이동시키고, 전자는 통과하지 못하게 하는데, 종류에 따라 리튬 이온의 움직임, 속도 등을 조절할 수 있다.The liquid electrolyte may use a material used as an electrolyte of a conventional lithium ion battery. For example, the liquid electrolyte may include a salt and a solvent, and may include an additive if necessary. The salt may be a passage through which lithium ions may pass, the solvent may be an organic liquid used to dissolve the salt, and the additive may be a material added in a small amount for a specific purpose. The liquid electrolyte including this allows only ions to move to the electrode and prevents electrons from passing through. Depending on the type, the movement and speed of lithium ions can be controlled.
상기 염은 상술한 리튬염 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The salt may include any one or more of the above-mentioned lithium salts.
상기 용매는 비수계 용매일 수 있고, 상기 비수계 용매는 예를 들어, 프로필렌카르보네이트(PC), 에틸렌카르보네이트(EC), 비닐렌카르보네이트(VC), 디에틸카르보네이트(DEC), 디메틸카르보네이트(DMC), 메틸에틸카르보네이트(MEC), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 테트라하이드로푸란(THF), 2-메틸테트라하이드로푸란(2MeTHF), 디옥솔란(DOX), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), γ-부티로락톤(GBL), 아세토니트릴(AN) 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The solvent may be a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent may be, for example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), vinylene carbonate (VC), diethyl carbonate ( DEC), dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), ethyl methyl carbonate (EMC), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dioxolane (DOX ), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and at least one selected from the group consisting of sulfolane.
상기 제1 전해질층 또는 제N 전해질층 중 무기 입자의 함량이 높은 전해질층은 액체 전해질을 해당 층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대해서 5 내지 30, 8 내지 20 또는 10 내지 15 중량부로 포함할 수 있다. 이 범위 내로 최소한의 액체 전해질을 사용하여 전해질층 제조 시 분산성을 개선할 수 있고, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 전고체 전지에 적용할 수 있다.Among the first electrolyte layer or the N-th electrolyte layer, the electrolyte layer having a high inorganic particle content includes the liquid electrolyte in an amount of 5 to 30, 8 to 20, or 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the layer. can do. Within this range, dispersibility can be improved when preparing an electrolyte layer by using a minimum amount of liquid electrolyte, and the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to the present invention can be applied to an all-solid-state battery.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 고체 전해질일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may be a solid electrolyte.
통상 고체 전해질은 세라믹계 고체 전해질과 고분자 고체 전해질로 크게 구분되고, 세라믹계 고체 전해질은 다시 황화물계 고체 전해질과 산화물계 고체 전해질로 구분된다. In general, solid electrolytes are largely classified into ceramic solid electrolytes and polymer solid electrolytes, and ceramic solid electrolytes are further classified into sulfide-based solid electrolytes and oxide-based solid electrolytes.
상기 황화물계 고체 전해질은 습도에 취약하여 H2S(황화수소) 등 가스를 발생시키나, 이온 전도도와 온도 안정성 등이 고른 장점이 있어, 고체 전해질 중 가장 활발하게 개발 진행 중이다. The sulfide-based solid electrolyte is vulnerable to humidity and generates gases such as H 2 S (hydrogen sulfide), but has advantages such as uniform ion conductivity and temperature stability, and is being developed most actively among solid electrolytes.
상기 산화물계 고체 전해질은 강도가 우수하여 안정성이 높으나, 이온 전도도가 낮으며 고온 열처리 공정이 요구되어 생산 용이성이 열위에 있다.The oxide-based solid electrolyte has excellent strength and high stability, but has low ionic conductivity and requires a high-temperature heat treatment process, resulting in poor production easiness.
또한, 고분자 고체 전해질은 생산이 용이하고 안전성이 높지만, 이온 전도도가 낮아 전지 출력이 열위에 있다.In addition, polymer solid electrolytes are easy to produce and have high safety, but have low ionic conductivity and poor battery output.
이에 본 발명에서는, 생산성과 안전성이 우수한 고분자 고체 전해질을 제조하는데 있어, 무기 입자의 성분이 조절된 다층 구조를 갖는 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 제조함으로써 전지의 성능을 개선할 수 있다.Therefore, in the present invention, in preparing a polymer solid electrolyte with excellent productivity and safety, the performance of the battery can be improved by preparing an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the components of the inorganic particles are controlled.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 총 두께는 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 150 ㎛ 내지 500 ㎛ 또는 200 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 물리적 강도 및 형태 안정성이 우수함과 동시에 이온 전도도가 개선될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the total thickness of the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may be 100 μm to 500 μm, 150 μm to 500 μm, or 200 μm to 500 μm. Within the above range, the physical strength and shape stability of the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may be excellent and the ionic conductivity may be improved.
상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질에 있어서, 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 각각의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다. In the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte, the thickness of each of the first to N-th electrolyte layers may be the same as or different from each other.
하나의 예로서, 상기 제1 전해질층에서 제N 전해질층으로 또는 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다. 구체적인 예로서, 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다. As an example, the thickness may decrease from the first electrolyte layer to the Nth electrolyte layer or from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer. As a specific example, the thickness may decrease from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 N이 2인 경우, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 제1 전해질층 및 상기 제1 전해질층의 일면에 형성된 제2 전해질층으로 이루어질 수 있고, 상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량보다 높을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when N is 2, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may include a first electrolyte layer and a second electrolyte layer formed on one surface of the first electrolyte layer, and the first electrolyte The amount of inorganic particles included in the layer may be higher than that of the second electrolyte layer.
상기 제1 전해질층과 제2 전해질층은 고체 고분자 전해질일 수 있다.The first electrolyte layer and the second electrolyte layer may be solid polymer electrolytes.
상기 제1 전해질층과 제2 전해질층 각각에 포함되는 고분자 매트릭스의 함량은 동일할 수 있다.The content of the polymer matrix included in each of the first electrolyte layer and the second electrolyte layer may be the same.
상기 제1 전해질층과 제2 전해질층 각각에 포함되는 무기 입자는 그래파이트형 탄소 질화물일 수 있다. Inorganic particles included in each of the first electrolyte layer and the second electrolyte layer may be graphite-type carbon nitride.
상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제1 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부, 7 중량부 내지 13 중량부 또는 9 중량부 내지 11 중량부일 수 있다.The content of the inorganic particles included in the first electrolyte layer is 5 to 15 parts by weight, 7 to 13 parts by weight, or 9 to 11 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the first electrolyte layer. It may be part by weight.
상기 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제2 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 6 중량부, 3 중량부 내지 6 중량부 또는 5 중량부 내지 5.5 중량부일 수 있다.The content of the inorganic particles included in the second electrolyte layer is 1.5 parts by weight to 6 parts by weight, 3 parts by weight to 6 parts by weight, or 5 parts by weight to 5.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total polymer matrix included in the second electrolyte layer. It may be part by weight.
상기 범위 내로 제1 전해질층과 제2 전해질층의 무기 입자의 함량을 조절한 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 고체 상태로서 전고체 전지에 적용이 가능하고, 이를 전고체 전지에 사용하는 경우에는 이온 전도도를 향상시켜 전지의 성능 개선과 동시에 리튬 덴드라이트 성장을 억제 효과를 향상시킬 수 있다.The organic-inorganic hybrid polymer electrolyte in which the content of the inorganic particles in the first electrolyte layer and the second electrolyte layer is adjusted within the above range can be applied to an all-solid-state battery in a solid state, and when used in an all-solid-state battery, the ion conductivity It is possible to improve the performance of the battery and at the same time to improve the effect of inhibiting the growth of lithium dendrites.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층은 액체 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전해질층에 포함된 액체 전해질의 함량은 상기 제1 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대해서 5 내지 30, 8 내지 20 또는 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전해질층 제조 시 고체 상으로 제조하되 분산성을 개선하고, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 전고체 전지에 적용이 가능하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first electrolyte layer may further include a liquid electrolyte. The amount of the liquid electrolyte included in the first electrolyte layer may be 5 to 30, 8 to 20, or 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the first electrolyte layer. In this case, when preparing the first electrolyte layer, it is prepared in a solid phase, but dispersibility is improved, and the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to the present invention can be applied to an all-solid-state battery.
상기 제1 전해질층과 제2 전해질층의 총 두께는 100 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 전해질층의 총 두께가 500 ㎛를 초과하는 경우 저항이 높아져 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The total thickness of the first electrolyte layer and the second electrolyte layer may be 100 μm to 500 μm. Specifically, when the total thickness of the polymer electrolyte layer exceeds 500 μm, resistance may increase, resulting in degradation of battery performance.
이 때, 상기 제1 전해질층의 두께와 제2 전해질층의 두께비는 1:9 내지 4:6일 수 있다. 상기 범위 내의 두께비로 제1 전해질층과 제2 전해질층을 형성함으로써 무기 입자로 인한 저항 증가로 인해 전지 성능이 저하되는 것을 방지하고, 리튬 덴드라이트 성장을 억제할 수 있다. 구체적으로, 제1 전해질층의 두께가 제2 전해질층의 두께보다 두꺼운 경우에는 무기 입자로 인해 저항이 증가하여 전지의 성능을 감소시키게 되고, 제1 전해질층의 두께가 너무 얇은 경우에는 덴드라이트 성장 억제 효과를 발휘하기 어렵다.At this time, the thickness ratio of the first electrolyte layer and the thickness of the second electrolyte layer may be 1:9 to 4:6. By forming the first electrolyte layer and the second electrolyte layer at a thickness ratio within the above range, deterioration in battery performance due to an increase in resistance due to the inorganic particles may be prevented and lithium dendrite growth may be suppressed. Specifically, when the thickness of the first electrolyte layer is thicker than the thickness of the second electrolyte layer, the resistance increases due to the inorganic particles, thereby reducing the performance of the battery, and when the thickness of the first electrolyte layer is too thin, dendrite growth It is difficult to exert an inhibitory effect.
본 발명에 따르면, 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물을 경화시켜 제1 전해질층 내지 제N 전해질층이 순차 적층된 고분자 전해질을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제N 고분자 전해질 전구체 조성물로 또는 제N 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제1 고분자 전해질 전구체 조성물로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는 상기 본 발명에 따른 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 제조방법을 제공한다.According to the present invention, curing the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions to prepare a polymer electrolyte in which the first to Nth electrolyte layers are sequentially stacked, wherein the first polymer electrolyte precursor The composition to the Nth polymer electrolyte precursor composition each include a polymer matrix and inorganic particles, and the first polymer electrolyte precursor composition to the Nth polymer electrolyte precursor composition or the Nth polymer electrolyte precursor composition to the first polymer electrolyte precursor composition proceeds from the first polymer electrolyte precursor composition to the first polymer electrolyte precursor composition. Provided is a method for preparing an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled according to the present invention, in which the content of inorganic particles is increased.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함할 수 있다. 상기 고분자 매트릭스 및 무기 입자의 종류, 함량 등에 관한 구체적인 설명은 상술한 바와 동일할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions may each include a polymer matrix and inorganic particles. A detailed description of the type, content, etc. of the polymer matrix and inorganic particles may be the same as described above.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 리튬염, 가교제 및 개시제 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 리튬염, 가교제 및 개시제의 종류, 함량 등에 관한 구체적인 설명은 상술한 바와 동일할 수 있다.In one embodiment of the present invention, each of the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions may further include at least one of a lithium salt, a crosslinking agent, and an initiator. Specific descriptions regarding the type, content, etc. of the lithium salt, crosslinking agent, and initiator may be the same as those described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전해질층 또는 제N 전해질층 중 무기 입자의 함량이 높은 전해질층은 액체 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 액체 전해질의 종류, 함량 등에 관한 구체적인 설명은 상술한 바와 동일할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte layer having a high inorganic particle content among the first electrolyte layer or the Nth electrolyte layer may further include a liquid electrolyte. A detailed description of the type and content of the liquid electrolyte may be the same as described above.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고분자 매트릭스, 상기 리튬염, 상기 가교제 및 상기 개시제를 혼합하고, 열 경화 전 상기 무기 입자를 첨가한 후 열 경화함으로써 상기 고분자 전해질을 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the polymer electrolyte may be prepared by mixing the polymer matrix, the lithium salt, the crosslinking agent, and the initiator, adding the inorganic particles before thermal curing, and then thermally curing. It is not.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물을 경화시켜 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층을 제조할 때, 각 전해질층의 두께를 조절할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when preparing the first to Nth electrolyte layers by curing the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions, the thickness of each electrolyte layer may be adjusted.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 경화시켜 제1 전해질층을 제조하는 단계; 및 상기 제1 전해질층의 일면에 제2 고분자 전해질 전구체 조성물을 경화시켜 제2 전해질층을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 및 제2 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하고, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제2 고분자 전해질 전구체 조성물로 또는 제2 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제1 고분자 전해질 전구체 조성물로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는 상기 본 발명에 따른 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 제조방법을 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, preparing a first electrolyte layer by curing the first polymer electrolyte precursor composition; and preparing a second electrolyte layer by curing a second polymer electrolyte precursor composition on one surface of the first electrolyte layer, wherein the first polymer electrolyte precursor composition and the second polymer electrolyte precursor composition are respectively composed of a polymer matrix and an inorganic matrix. The inorganic particles according to the present invention include particles, and the content of the inorganic particles increases from the first polymer electrolyte precursor composition to the second polymer electrolyte precursor composition or from the second polymer electrolyte precursor composition to the first polymer electrolyte precursor composition. It is possible to provide a method for preparing an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of is controlled.
상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 및 제2 고분자 전해질 전구체 조성물 각각에 포함되는 고분자 매트릭스의 함량은 동일할 수 있다.The amount of the polymer matrix included in each of the first polymer electrolyte precursor composition and the second polymer electrolyte precursor composition may be the same.
상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 및 제2 고분자 전해질 전구체 조성물을 각각에 포함되는 무기 입자는 그래파이트형 탄소 질화물일 수 있다. The inorganic particles included in each of the first polymer electrolyte precursor composition and the second polymer electrolyte precursor composition may be graphite-type carbon nitride.
상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부, 7 중량부 내지 13 중량부 또는 9 중량부 내지 11 중량부일 수 있다.The content of the inorganic particles included in the first polymer electrolyte precursor composition is 5 to 15 parts by weight, 7 to 13 parts by weight, or 9 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the first polymer electrolyte precursor composition. part to 11 parts by weight.
상기 제2 고분자 전해질 전구체 조성물에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제2 고분자 전해질 전구체 조성물에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 6 중량부, 3 중량부 내지 6 중량부 또는 5 중량부 내지 5.5 중량부일 수 있다.The content of the inorganic particles included in the second polymer electrolyte precursor composition is 1.5 parts by weight to 6 parts by weight, 3 parts by weight to 6 parts by weight, or 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the second polymer electrolyte precursor composition. It may be parts by weight to 5.5 parts by weight.
상기 범위 내로 제1 고분자 전해질 전구체 조성물과 제2 고분자 전해질 전구체 조성물에 포함되는 무기 입자의 함량을 조절한 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 전고체 전지에 사용하는 경우에는 이온 전도도를 향상시켜 전지의 성능 개선과 동시에 리튬 덴드라이트 성장을 억제 효과를 향상시킬 수 있다.In the case of using an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte in which the content of inorganic particles included in the first polymer electrolyte precursor composition and the second polymer electrolyte precursor composition is adjusted within the above range for an all-solid-state battery, ion conductivity is improved to improve battery performance and At the same time, the effect of inhibiting lithium dendrite growth can be improved.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물은 액체 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에 액체 전해질을 추가로 투입함으로써, 상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물의 분산성을 개선하고, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 전고체 전지에 적용이 가능하도록 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first polymer electrolyte precursor composition may further include a liquid electrolyte. By adding a liquid electrolyte to the first polymer electrolyte precursor composition, the dispersibility of the first polymer electrolyte precursor composition can be improved, and the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to the present invention can be applied to an all-solid-state battery. there is.
본 발명에 따르면, 음극; 양극; 및 상기 음극 및 양극 사이에 형성된 본 발명에 따른 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지를 제공한다.According to the present invention, a negative electrode; anode; and an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layered structure in which the amount of inorganic particles according to the present invention is controlled and formed between the negative electrode and the positive electrode.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 음극은 리튬 금속(Li metal)을 단독으로 사용하거나 음극 집전체 상에 음극 활물질이 적층된 것을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the negative electrode may use lithium metal (Li metal) alone or a negative electrode active material laminated on a negative electrode current collector.
상기 음극 활물질은 리튬 금속, 리튬 합금, 리튬 금속 복합 산화물 및 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 이루어진 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 리튬 금속 복합 산화물은 리튬과 Si, Sn, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속(Me) 산화물(MeOx)일 수 있고, 일례로 LixFe2O3(0<x≤1) 또는 LixWO2(0<x≤1)일 수 있다.The anode active material may include at least one selected from the group consisting of lithium metal, lithium alloy, lithium metal composite oxide, and lithium-containing titanium composite oxide (LTO). In this case, the lithium alloy may include an alloy made of lithium and at least one metal selected from Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, and Sn. In addition, the lithium metal composite oxide may be any one metal (Me) oxide (MeO x ) selected from the group consisting of lithium and Si, Sn, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, and Fe, and for example, Li x Fe 2 O 3 (0<x≤1) or Li x WO 2 (0<x≤1).
또한, 상기 음극 활물질은 SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 산화물 등을 사용할 수 있고, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다.In addition, the negative electrode active material is Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, Groups 1, 2, and 3 elements of the periodic table , halogen; 0<x≤1;1≤y≤3;1≤z≤8); SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 and Oxides such as Bi 2 O 5 may be used, and carbon-based negative active materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, or carbon composites may be used alone or in combination of two or more.
또한, 상기 음극 집전체는 전고체 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. In addition, the anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the all-solid-state battery, and for example, the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. For the surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., an aluminum-cadmium alloy or the like may be used.
또한, 상기 음극 집전체는 경우에 따라서, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 사용될 수 있다.In addition, various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous material, a foam, a nonwoven fabric, etc. having fine irregularities formed on a surface thereof may be used as the anode current collector.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 음극은 구리 집전체에 음극 활물질로서 리튬 금속을 단독으로 사용하여 전고체 리튬메탈전지를 제조할 수 있다. 상기 음극으로서 리튬 금속을 사용하는 경우 리튬 이온을 대규모로 방출이 가능하여 전지의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있으나, 종래에는 리튬 덴드라이트 발생으로 인한 문제로 적용에 어려움이 있었다.In one embodiment of the present invention, an all-solid lithium metal battery may be manufactured by using only lithium metal as an anode active material in a copper current collector for the anode. When lithium metal is used as the negative electrode, lithium ions can be discharged on a large scale and thus the performance of the battery can be dramatically improved. However, in the prior art, it has been difficult to apply due to problems caused by the generation of lithium dendrites.
그러나, 음극으로서 리튬 금속을 사용하더라도, 본 발명에 따른 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 적용하는 경우, 리튬 금속으로 인한 전지 성능 향상과 동시에 리튬 덴드라이트 성장 억제를 통한 안전성 개선 효과를 동시에 구현할 수 있다. However, even when lithium metal is used as the negative electrode, when the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layered structure in which the content of inorganic particles is controlled according to the present invention is applied, battery performance is improved due to lithium metal and at the same time suppression of lithium dendrite growth through The effect of improving safety can be implemented simultaneously.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 중에서 무기 입자의 함량이 높은 전해질층이 음극에 인접하도록 위치할 수 있다. 이 때, 상기 무기 입자의 함량은 상기 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 높아질 수 있다.In one embodiment of the present invention, an electrolyte layer having a high inorganic particle content among the first to Nth electrolyte layers may be positioned adjacent to the negative electrode. In this case, the content of the inorganic particles may increase gradually from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer.
이와 같이, 무기 입자의 함량이 높은 전해질층을 음극에 인접하도록 위치시킴으로써 g-C3N4를 통한 리튬 이온의 플럭스(flux)를 균일하게 제어하여 음극에서의 리튬 덴드라이트 성장을 억제할 수 있고, 반대로, 음극으로부터 멀어지는 전해질층은 무기 입자 함량으로 인한 이온 전도도 증가 및 리튬염 해리를 촉진시키는 효과를 구현할 수 있다.As such, by placing the electrolyte layer having a high content of inorganic particles adjacent to the negative electrode, it is possible to uniformly control the flux of lithium ions through gC 3 N 4 to suppress the growth of lithium dendrites in the negative electrode. Conversely, , The electrolyte layer away from the negative electrode can realize the effect of increasing ionic conductivity and promoting dissociation of lithium salt due to the content of inorganic particles.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 N이 2인 경우를 예로 들어 설명하면, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 제1 전해질층 및 상기 제1 전해질층의 일면에 형성된 제2 전해질층을 포함하고, 상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량이 상기 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량보다 높을 수 있다. 이 경우, 상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 상기 제1 전해질층이 상기 음극에 인접하도록 위치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, taking the case where N is 2 as an example, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte includes a first electrolyte layer and a second electrolyte layer formed on one surface of the first electrolyte layer, An amount of inorganic particles included in the first electrolyte layer may be higher than an amount of inorganic particles included in the second electrolyte layer. In this case, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte may be positioned such that the first electrolyte layer is adjacent to the negative electrode.
상기 음극과 인접하는 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상술한 바와 같이, 상기 제1 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부, 7 중량부 내지 13 중량부 또는 9 중량부 내지 11 중량부일 수 있는데, 상기 범위의 하한을 벗어나는 경우 덴드라이트 성장 억제 효과가 감소하는 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 벗어나는 경우 전해질층이 제조되지 않는 문제가 있다.As described above, the content of the inorganic particles included in the first electrolyte layer adjacent to the negative electrode is 5 to 15 parts by weight, 7 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire polymer matrix included in the first electrolyte layer. It may be 13 parts by weight or 9 parts by weight to 11 parts by weight, and there is a problem that the dendrite growth inhibitory effect decreases when the lower limit of the range is exceeded, and the electrolyte layer is not prepared when the upper limit of the range is exceeded.
상기 제1 전해질층에 비해 음극에서 이격되어 위치한 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상술한 바와 같이, 상기 제2 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 6 중량부, 3 중량부 내지 6 중량부 또는 5 중량부 내지 5.5 중량부일 수 있는데, 상기 범위의 하한을 벗어나는 경우 이온 전도도가 감소하는 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 벗어나는 경우 고체 고분자 전해질이 제조되지 않는 문제가 있다.As described above, the content of the inorganic particles included in the second electrolyte layer spaced apart from the negative electrode compared to the first electrolyte layer is 1.5 parts by weight to 6 parts by weight based on the total 100 parts by weight of the polymer matrix included in the second electrolyte layer. It may be 3 parts by weight to 6 parts by weight or 5 parts by weight to 5.5 parts by weight. If the lower limit of the range is exceeded, there is a problem in that the ion conductivity decreases, and if the upper limit of the range is exceeded, a solid polymer electrolyte is not prepared. There is a problem not
본 발명의 일 실시예에서, 상기 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 사이에 두고, 음극과 대향 위치한 양극은 특별히 한정하지 않으며, 공지의 전고체 전지에 사용되는 재질일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the anode positioned opposite to the cathode with the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to the present invention interposed therebetween is not particularly limited and may be a material used in a known all-solid-state battery.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 양극은 양극 집전체의 일면에 양극 활물질층이 형성된 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the positive electrode may have a structure in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a positive electrode current collector, but is not limited thereto.
상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The positive current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel, A surface treated with nickel, titanium, silver, or the like may be used.
상기 양극 활물질층은 양극 활물질 및 바인더를 포함하고, 필요한 경우 도전재와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer may include a positive electrode active material and a binder, and may further include an additive such as a conductive material, if necessary.
상기 양극 활물질은 리튬 이차전지의 용도에 따라 달라질 수 있으며, LiNi0.8-xCo0.2AlxO2, LiCoxMnyO2, LiNixCoyO2, LiNixMnyO2, LiNixCoyMnzO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiFePO4, LiCoPO4, LiMnPO4 및 Li4Ti5O12 등의 리튬 전이금속 산화물; Cu2Mo6S8, FeS, CoS 및 MiS 등의 칼코겐화물, 스칸듐, 루테늄, 티타늄, 바나듐, 몰리브덴, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연 등의 산화물, 황화물 또는 할로겐화물이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는, TiS2, ZrS2, RuO2, Co3O4, Mo6S8, V2O5 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로서, 상기 양극 활물질은 니켈, 코발트, 망간을 포함하는 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.The cathode active material may vary depending on the use of the lithium secondary battery, and may include LiNi 0.8-x Co 0.2 Al x O 2 , LiCo x Mn y O 2 , LiNi x Co y O 2 , LiNi x Mn y O 2 , LiNi x Co lithium transition metal oxides such as y Mn z O 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and Li 4 Ti 5 O 12 ; Cu 2 Mo 6 S 8 , Chalcogenides such as FeS, CoS and MiS, oxides, sulfides or halides such as scandium, ruthenium, titanium, vanadium, molybdenum, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc It may be used, and more specifically, TiS 2 , ZrS 2 , RuO 2 , Co 3 O 4 , Mo 6 S 8 , V 2 O 5 and the like may be used, but are not limited thereto. As a specific example, the cathode active material may include a lithium transition metal oxide including nickel, cobalt, and manganese.
상기 양극에 포함되는 바인더는 특별히 한정되지 않으며, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE) 등의 불소 함유 바인더가 사용될 수 있다. 상기 바인더의 함량은 양극 활물질을 고정할 수 있는 정도면 특별히 한정되지 않으며, 양극 전체에 대하여 0 내지 10 중량% 범위 내일 수 있다.The binder included in the positive electrode is not particularly limited, and fluorine-containing binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) may be used. The content of the binder is not particularly limited as long as it can fix the positive electrode active material, and may be in the range of 0 to 10% by weight with respect to the entire positive electrode.
상기 도전재는 양극의 도전성을 향상시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않 고, 니켈 분말, 산화 코발트, 산화 티탄, 카본 등을 포함할 수 있다. 카본으로는, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 흑연, 탄소 섬유 및 플러렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the anode, and may include nickel powder, cobalt oxide, titanium oxide, carbon, and the like. The carbon may include at least one selected from the group consisting of ketjen black, acetylene black, furnace black, graphite, carbon fiber, and fullerene.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail to explain the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예Example
실시예 1Example 1
1. 무기 입자 제조1. Inorganic particle preparation
멜라민(Melamine) 1 g을 디메틸 설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 40 mL에 투입하고 교반하여 제1 용액을 제조하고, 시아누르산(Cyanuric acid) 1 g을 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 20 mL에 투입하고 교반하여 제2 용액을 제조하였으며, 상기 제1 용액을 제2 용액에 투입하고 0 ℃에서 반응시켜 혼합액을 제조하였다.1 g of melamine was added to 40 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO) and stirred to prepare a first solution, and 1 g of cyanuric acid was added to 20 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO) It was added to mL and stirred to prepare a second solution, and the first solution was added to the second solution and reacted at 0 ° C to prepare a mixed solution.
상기 혼합액은 정적(static) 상태로 2 시간 동안 체류시킨 후, 원심 분리하고, 탈이온수와 에탄올을 이용하여 3 차례 세척하였다.The mixed solution was left for 2 hours in a static state, centrifuged, and washed three times with deionized water and ethanol.
그런 다음, 하얀색 침전물을 60 ℃에서 24 시간 동안 건조시킨 후, 질소 분위기 하에서 550 ℃의 온도에서 4 시간 동안 2.3 ℃/min로 승온시키면서 열처리하여 g-C3N4 입자를 제조하였다.Then, the white precipitate was dried at 60 °C for 24 hours, and heat-treated while heating at 550 °C for 4 hours at 2.3 °C/min under a nitrogen atmosphere to prepare gC 3 N 4 particles.
2. 고분자 전해질 제조2. Polymer electrolyte preparation
<제1 전해질층 제조><Preparation of the first electrolyte layer>
고분자 매트릭스로서 폴리에틸렌 글리콜 디메틸에테르(polyethylene glycol dimethyl ether, PEGDME) 1.5 g, 리튬염으로서 리튬 비스(트리플루오로메탄 설포닐)이미드 (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, LiTFSI) 0.2699 g, 가교제로서 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylate diacrylate) 0.19 g, 개시제로서 tert-부틸 퍼옥시피발레이트(tert-butyl peroxypivalate, t-BPP) 0.01 g, 액체 전해질로서 1 M LiPF6 in EC/DMC (1:1) + 10 wt% FEC + 2 wt% VC를 0.2 mL 사용하여 100 ℃에서 열경화하여 고분자 전해질을 제조하였다. 이 때, 열경화 전에 상기 고분자 매트릭스 100 중량부 대비 10 중량부의 함량으로 상기 제조된 g-C3N4 입자를 첨가하여 제1 전해질층을 제조하였으며, 두께는 100 ㎛였다.1.5 g of polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) as the polymer matrix, 0.2699 g of lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) as the lithium salt, and bisphenol A as the crosslinking agent. 0.19 g of bisphenol A ethoxylate diacrylate, 0.01 g of tert-butyl peroxypivalate (t-BPP) as an initiator, and 1 M LiPF6 in EC/DMC (1: 1) A polymer electrolyte was prepared by thermal curing at 100 °C using 0.2 mL of + 10 wt% FEC + 2 wt% VC. At this time, before thermal curing, the first electrolyte layer was prepared by adding the prepared gC 3 N 4 particles in an amount of 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the polymer matrix, and had a thickness of 100 μm.
<제2 전해질층 제조><Preparation of the second electrolyte layer>
상기 제조된 제1 전해질층의 일면에 고분자 매트릭스로서 폴리에틸렌 글리콜 디메틸에테르(polyethylene glycol dimethyl ether, PEGDME) 1.5 g, 리튬염으로서 리튬 비스(트리플루오로메탄 설포닐)이미드 (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, LiTFSI) 0.2699 g, 가교제로서 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylate diacrylate) 0.19 g, 개시제로서 tert-부틸 퍼옥시피발레이트(tert-butyl peroxypivalate, t-BPP) 0.01 g을 사용하며 100 ℃에서 열경화하여 고분자 전해질을 제조하였다. 이 때, 열경화 전에 상기 고분자 매트릭스 100 중량부 대비 5 중량부의 함량으로 상기 제조된 g-C3N4 입자를 첨가하여 제1 전해질층의 일면에 제2 전해질층을 제조하였으며, 두께는 300 ㎛였다.On one side of the prepared first electrolyte layer, 1.5 g of polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) as a polymer matrix and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide as lithium salt , LiTFSI) 0.2699 g, bisphenol A ethoxylate diacrylate 0.19 g as a crosslinking agent, and tert-butyl peroxypivalate (t-BPP) 0.01 g as an initiator. A polymer electrolyte was prepared by thermal curing at °C. At this time, before thermal curing, a second electrolyte layer was prepared on one side of the first electrolyte layer by adding the prepared gC 3 N 4 particles in an amount of 5 parts by weight relative to 100 parts by weight of the polymer matrix, and had a thickness of 300 μm.
3. 전고체 전지 제조3. All-solid-state battery manufacturing
하기 도 1과 같이 내부에 수용부를 포함하는 본체(50)에 링 구조의 PP로 형성된 가스켓(40), 구리박에 리튬 금속층을 형성한 음극(10), 상기 제조한 고분자 전해질(30) 및 NCM811을 포함하는 양극(20)을 위치시키고 캡(60)으로 밀봉하여 전고체 전지를 제조하였다. 이 때, 상기 고분자 전해질의 제1 전해질층(31)와 제2 전해질층(32) 중에 제1 전해질층(31)이 음극과 인접하도록 위치하였으며, 상기 고분자 전해질의 사진은 하기 도 2에 나타내었다.As shown in FIG. 1, a gasket 40 formed of PP having a ring structure in a main body 50 including a receiving part therein, a negative electrode 10 having a lithium metal layer formed on a copper foil, the polymer electrolyte 30 prepared above, and NCM811 An all-solid-state battery was prepared by placing a positive electrode 20 including a and sealing with a cap 60. At this time, among the first electrolyte layer 31 and the second electrolyte layer 32 of the polymer electrolyte, the first electrolyte layer 31 was positioned adjacent to the cathode, and a photograph of the polymer electrolyte is shown in FIG. 2 below. .
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서, 제1 전해질층 제조 시 g-C3N4 입자의 함량을 10 중량부가 아닌 8 중량부로 조절하고, 그에 따라서 액체 전해질의 함량을 적절히 조절하여 제조한 고분자 전해질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, except that the polymer electrolyte prepared by adjusting the content of the gC 3 N 4 particles to 8 parts by weight instead of 10 parts by weight when preparing the first electrolyte layer, and appropriately adjusting the content of the liquid electrolyte accordingly, was used. An all-solid-state battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서, 제1 전해질층 제조 시 g-C3N4 입자의 함량을 10 중량부가 아닌 12 중량부로 조절하고, 그에 따라서 액체 전해질의 함량을 적절히 조절하여 제조한 고분자 전해질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, except that the polymer electrolyte prepared by adjusting the content of the gC 3 N 4 particles to 12 parts by weight instead of 10 parts by weight when preparing the first electrolyte layer and appropriately adjusting the content of the liquid electrolyte accordingly was used. An all-solid-state battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서, 제1 전해질층 제조 시 g-C3N4 입자의 함량을 10 중량부가 아닌 2 중량부로 조절하고, 그에 따라서 액체 전해질의 함량을 적절히 조절하여 제조한 고분자 전해질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, except that the polymer electrolyte prepared by adjusting the content of the gC 3 N 4 particles to 2 parts by weight instead of 10 parts by weight when preparing the first electrolyte layer, and appropriately adjusting the content of the liquid electrolyte accordingly, was used. An all-solid-state battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1에서, 제1 전해질층 제조 시 g-C3N4 입자의 함량을 10 중량부가 아닌 15 중량부로 조절하고, 그에 따라서 액체 전해질의 함량을 적절히 조절하여 제조한 고분자 전해질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, except that the polymer electrolyte prepared by adjusting the content of the gC 3 N 4 particles to 15 parts by weight instead of 10 parts by weight when preparing the first electrolyte layer, and appropriately adjusting the content of the liquid electrolyte accordingly, was used. An all-solid-state battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
이 경우, 음극 인접 전해질층의 g-C3N4 입자의 함량이 높아 덴드라이트 성장을 억제하는 효과가 있었으나, 높은 저항으로 인하여 전지의 성능이 저하되는 문제가 있었다.In this case, although the content of gC 3 N 4 particles in the electrolyte layer adjacent to the anode was high, dendrite growth was suppressed, but the performance of the battery deteriorated due to high resistance.
비교예comparative example
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1에서, 제2 전해질층을 제조하지 않고, 제1 전해질층으로만 구성된 고분자 전해질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, an all-solid-state battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a polymer electrolyte consisting only of the first electrolyte layer was used without preparing the second electrolyte layer.
이 경우, 덴드라이트 성장 억제 효과는 상기 실시예와 유사한 수준을 보였으나, 높은 저항으로 인하여 전지의 성능이 저하되는 문제가 있었다.In this case, the effect of inhibiting dendrite growth was similar to that of the above example, but there was a problem in that battery performance deteriorated due to high resistance.
비교예 2Comparative Example 2
상기 실시예 1에서, 고분자 전해질 제조 시, 제1 전해질층과 제2 전해질층 사이에 고분자 매트릭스로서 폴리에틸렌 글리콜 디메틸에테르(polyethylene glycol dimethyl ether, PEGDME) 1.5 g, 리튬염으로서 리튬 비스(트리플루오로메탄 설포닐)이미드 (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, LiTFSI) 0.2699 g, 가교제로서 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylate diacrylate) 0.19 g, 개시제로서 tert-부틸 퍼옥시피발레이트(tert-butyl peroxypivalate, t-BPP) 0.01 g, 액체 전해질로서 1 M LiPF6 in EC/DMC (1:1) + 10 wt% FEC + 2 wt% VC를 0.2 mL 사용하며 100 ℃에서 열경화하여 고분자 전해질을 제조하되, 열경화 전에 상기 고분자 매트릭스 100 중량부 대비 15 중량부의 함량으로 상기 제조된 g-C3N4 입자를 첨가하여 200 ㎛ 두께의 제3 전해질층을 더 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전고체 전지를 제조하였다.In Example 1, when preparing the polymer electrolyte, 1.5 g of polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) as a polymer matrix between the first electrolyte layer and the second electrolyte layer, lithium bis (trifluoromethane) as a lithium salt 0.2699 g of lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), 0.19 g of bisphenol A ethoxylate diacrylate as a crosslinking agent, tert-butyl peroxypivalate as an initiator peroxypivalate, t-BPP) 0.01 g, 0.2 mL of 1 M LiPF6 in EC/DMC (1:1) + 10 wt% FEC + 2 wt% VC as a liquid electrolyte, and thermally cured at 100 ° C to prepare a polymer electrolyte , The same method as in Example 1, except that a third electrolyte layer having a thickness of 200 μm was further included by adding the prepared gC 3 N 4 particles in an amount of 15 parts by weight relative to 100 parts by weight of the polymer matrix before thermal curing. An all-solid-state battery was prepared.
이 경우, 고분자 전해질의 총 두께가 두꺼워져 저항이 증가함에 따라서 전지의 성능이 저하될 뿐만 아니라, 이온 전도도를 결정하는 양극 인접층의 비율이 낮아져 전체적인 전지 성능이 감소되는 문제가 있었다.In this case, not only the performance of the battery deteriorates as the total thickness of the polymer electrolyte increases and the resistance increases, but also the overall battery performance decreases because the ratio of the layer adjacent to the anode that determines the ionic conductivity decreases.
실험예Experimental example
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1 내지 실시예 4 각각의 경우 리튬 덴드라이트 성장 정도를 확인하기 위해서 전고체 전지의 10 번째 충전 후의 SEM 사진을 하기 도 3 내지 도 6에 나타내었다. 이 때, 전류 밀도는 0.1 mA/cm2이고, 용량은 1.0 mAh/cm2이며, 10 번째 충전 시 음극인 구리 표면에 전착된 리튬의 이미지를 관찰하기 위해 SEM을 측정하였다.In each case of Examples 1 to 4, SEM pictures after the 10th charge of the all-solid-state battery are shown in FIGS. 3 to 6 in order to confirm the degree of lithium dendrite growth. At this time, the current density was 0.1 mA/cm 2 , the capacity was 1.0 mAh/cm 2 , and an SEM was measured to observe an image of lithium electrodeposited on the copper surface as the negative electrode during the 10th charge.
도 3 내지 도 6을 보면, 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 구리 표면의 SEM 사진을 통해 리튬 덴드라이트 성장이 억제된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 6 , in the case of Examples 1 to 4, it can be confirmed that lithium dendrite growth is suppressed through SEM images of the copper surface.
도 6을 보면, 상기 도 3 내지 도 5 대비 리튬이 불균일하게 전착하여 덴드라이트가 성장한 것을 확인할 수 있고, 이를 통해 상기 실시예 4의 경우, 상기 실시예 1 내지 실시예 3 대비 리튬 덴드라이트 성장 억제 효과가 낮은 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, it can be confirmed that dendrites grew due to non-uniform electrodeposition of lithium compared to FIGS. It was confirmed that the effect was low.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 2 각각의 경우 양극으로 NCM811을 사용하고, 음극으로 리튬 금속을 사용한 후, 0.1C의 전류밀도(20 mA/g)로 전류를 인가했을 때 비용량을 하기 도 7 내지 도 13과 같이 측정하고 이때의 방전 용량을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.In each of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2, NCM811 was used as an anode and lithium metal was used as a cathode, and then a current was applied at a current density of 0.1C (20 mA/g). When the specific capacity was measured as shown in FIGS. 7 to 13 and the discharge capacity at this time was measured, the results are shown in Table 1 below.
(mAh/g)discharge capacity
(mAh/g)
상기 표 1을 참조하면, 제1 전해질층의 g-C3N4 입자의 함량이 높은 실시예 5, 고분자 전해질로서 제1 전해질층만을 형성한 비교예 1 및 제1 전해질층과 제2 전해질층 사이에 고함량으로 g-C3N4 입자를 포함하는 제3 전해질층을 더 구비하는 비교예 2의 경우, 실시예 1 내지 실시예 4 대비 방전 용량이 줄어들었으며, 이를 통해 전지의 성능이 저하된 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, Example 5 having a high content of gC 3 N 4 particles in the first electrolyte layer, Comparative Example 1 in which only the first electrolyte layer was formed as a polymer electrolyte, and between the first electrolyte layer and the second electrolyte layer In the case of Comparative Example 2 further comprising a third electrolyte layer including a high content of gC 3 N 4 particles, the discharge capacity was reduced compared to Examples 1 to 4, and it could be confirmed that the performance of the battery was deteriorated through this. there was.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질, 이의 제조방법 및 이를 포함한 전고체 리튬이차전지에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.So far, the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to an embodiment of the present invention, its manufacturing method, and specific examples of an all-solid-state lithium secondary battery including the same have been described, but various implementations are carried out within the limits not departing from the scope of the present invention. It is obvious that variations are possible.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 음극
20: 양극
30: 고분자 전해질
31: 제1 전해질층
32: 제2 전해질층
40: 가스켓
50: 본체
60: 캡10: cathode
20: anode
30: polymer electrolyte
31: first electrolyte layer
32: second electrolyte layer
40: gasket
50: body
60: cap
Claims (14)
상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하며,
상기 제1 전해질층에서 제N 전해질층으로 또는 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
It includes sequentially stacked first electrolyte layers to Nth electrolyte layers,
The first to Nth electrolyte layers each include a polymer matrix and inorganic particles,
The content of the inorganic particles increases from the first electrolyte layer to the Nth electrolyte layer or from the Nth electrolyte layer to the first electrolyte layer,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 무기 입자는 탄소계 물질인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
Characterized in that the inorganic particles are carbon-based materials,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 무기 입자는 탄소 질화물인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 2,
Characterized in that the inorganic particles are carbon nitrides,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 N은 2 내지 5인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
Characterized in that the N is 2 to 5,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제N 전해질층에서 제1 전해질층으로 갈수록 포함된 무기 입자의 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
Characterized in that the content of the inorganic particles included in the Nth electrolyte layer increases toward the first electrolyte layer,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제N 전해질층과 제N-1 전해질층 사이에 무기 입자의 함량 차이는 3 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
Characterized in that the difference in the content of inorganic particles between the Nth electrolyte layer and the N-1th electrolyte layer is 3% to 10% by weight,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질은 제1 전해질층 및 상기 제1 전해질층의 일면에 형성된 제2 전해질층으로 이루어져 있고,
상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량보다 높은 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
The organic-inorganic hybrid polymer electrolyte consists of a first electrolyte layer and a second electrolyte layer formed on one surface of the first electrolyte layer,
Characterized in that the content of inorganic particles included in the first electrolyte layer is higher than the content of inorganic particles included in the second electrolyte layer,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제1 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제1 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부이고,
상기 제2 전해질층에 포함된 무기 입자의 함량은 상기 제2 전해질층에 포함된 고분자 매트릭스 전체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 내지 6 중량부인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 7,
The content of the inorganic particles included in the first electrolyte layer is 5 parts by weight to 15 parts by weight based on the total 100 parts by weight of the polymer matrix included in the first electrolyte layer,
Characterized in that the content of the inorganic particles included in the second electrolyte layer is 1.5 parts by weight to 6 parts by weight based on the total 100 parts by weight of the polymer matrix included in the second electrolyte layer.
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제1 전해질층은 액체 전해질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 7,
Characterized in that the first electrolyte layer further comprises a liquid electrolyte,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 총 두께는 100 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질.
According to claim 1,
Characterized in that the total thickness of the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte is 100 μm to 500 μm,
An organic-inorganic hybrid polymer electrolyte with a multi-layer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물 내지 제N 고분자 전해질 전구체 조성물은 각각 고분자 매트릭스와 무기 입자를 포함하고,
상기 제1 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제N 고분자 전해질 전구체 조성물로 또는 제N 고분자 전해질 전구체 조성물에서 제1 고분자 전해질 전구체 조성물로 갈수록 무기 입자의 함량이 증가하는,
제1항에 따른 무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질의 제조방법.
Curing the first to Nth polymer electrolyte precursor compositions to prepare a polymer electrolyte in which the first to Nth electrolyte layers are sequentially stacked;
The first to Nth polymer electrolyte precursor compositions each include a polymer matrix and inorganic particles,
The content of the inorganic particles increases from the first polymer electrolyte precursor composition to the Nth polymer electrolyte precursor composition or from the Nth polymer electrolyte precursor composition to the first polymer electrolyte precursor composition,
A method for preparing an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles according to claim 1 is controlled.
양극; 및
상기 음극 및 양극 사이에 형성된 제1항에 따른 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지.
cathode;
anode; and
Including the organic-inorganic hybrid polymer electrolyte according to claim 1 formed between the negative electrode and the positive electrode,
An all-solid-state battery comprising an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 제1 전해질층 내지 제N 전해질층 중에서 무기 입자의 함량이 높은 전해질층이 음극에 인접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지.
According to claim 12,
Characterized in that the electrolyte layer having a high content of inorganic particles among the first to Nth electrolyte layers is positioned adjacent to the cathode,
An all-solid-state battery comprising an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
상기 음극은 리튬 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는,
무기 입자의 함량이 조절된 다층 구조의 유무기 하이브리드 고분자 전해질을 포함하는 전고체 전지.According to claim 12,
Characterized in that the negative electrode contains lithium metal,
An all-solid-state battery comprising an organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multilayer structure in which the content of inorganic particles is controlled.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220017141A KR102787981B1 (en) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220017141A KR102787981B1 (en) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230120495A true KR20230120495A (en) | 2023-08-17 |
| KR102787981B1 KR102787981B1 (en) | 2025-03-27 |
Family
ID=87800411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220017141A Active KR102787981B1 (en) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102787981B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119481239A (en) * | 2024-11-12 | 2025-02-18 | 中天储能科技有限公司 | A sandwich structure polymer-based solid electrolyte and its preparation method and application |
| WO2025070916A1 (en) * | 2023-09-25 | 2025-04-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solid electrolyte membrane, preparation method thereof, and all-solid rechargeable batteries |
| WO2026059159A1 (en) * | 2024-09-10 | 2026-03-19 | 주식회사 엘지화학 | Electrode and battery |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180138134A (en) | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 주식회사 엘지화학 | Multi-layer typed-polymer solid electrolyte and all solid battery comprising the same |
| KR20200049671A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 주식회사 엘지화학 | Electrolytes comprising two or more layers that each layer has a different ionic conductivity and lithium secondary batteries comprising the same |
| KR20210043434A (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-21 | 주식회사 엘지화학 | Lithium secondary battery and manufacturing method thereof |
| US20220052375A1 (en) * | 2019-05-15 | 2022-02-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Battery |
-
2022
- 2022-02-09 KR KR1020220017141A patent/KR102787981B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180138134A (en) | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 주식회사 엘지화학 | Multi-layer typed-polymer solid electrolyte and all solid battery comprising the same |
| KR20200049671A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 주식회사 엘지화학 | Electrolytes comprising two or more layers that each layer has a different ionic conductivity and lithium secondary batteries comprising the same |
| US20220052375A1 (en) * | 2019-05-15 | 2022-02-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Battery |
| KR20210043434A (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-21 | 주식회사 엘지화학 | Lithium secondary battery and manufacturing method thereof |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025070916A1 (en) * | 2023-09-25 | 2025-04-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solid electrolyte membrane, preparation method thereof, and all-solid rechargeable batteries |
| WO2026059159A1 (en) * | 2024-09-10 | 2026-03-19 | 주식회사 엘지화학 | Electrode and battery |
| CN119481239A (en) * | 2024-11-12 | 2025-02-18 | 中天储能科技有限公司 | A sandwich structure polymer-based solid electrolyte and its preparation method and application |
| CN119481239B (en) * | 2024-11-12 | 2025-09-09 | 中天储能科技有限公司 | Sandwich structure polymer-based solid electrolyte and preparation method and application thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102787981B1 (en) | 2025-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7134556B2 (en) | lithium secondary battery | |
| US9088051B2 (en) | Positive electrode protective layer composition, rechargeable lithium battery including protective layer for positive electrode and method of manufacturing same | |
| KR101192355B1 (en) | Sodium battery and the method manufacturing thereof | |
| JP2019106362A (en) | Electrolyte solution for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery using the same | |
| KR20190092149A (en) | Electrolyte for secondary battery and secondary battery containing the same | |
| KR102684992B1 (en) | Electrolyte for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Containing the Same | |
| KR20130118812A (en) | Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR102787981B1 (en) | Organic-inorganic hybrid polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of inorganic particles is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same | |
| KR102290959B1 (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery | |
| KR20180036410A (en) | All solid state battery | |
| KR20150089712A (en) | electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing the same | |
| KR20160108987A (en) | Battery pack using phase change material | |
| KR20220165206A (en) | Non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| CN118299554A (en) | Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing the same | |
| KR102785982B1 (en) | Current collector including a coating layer coated with a carbon-based material, manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery comprising the same | |
| JP2026513272A (en) | electrolyte system | |
| KR102003295B1 (en) | Electrolyte for sulfur battery and sulfur battery comprising the same | |
| KR20190044427A (en) | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same | |
| WO2022050284A1 (en) | Nonaqueous electrolyte, and nonaqueous electrolyte battery | |
| US20130157114A1 (en) | Lithium electrochemical accumulator with a bipolar architecture operating on the basis of a pair of lithiated sulfur compound electrodes | |
| KR20220058016A (en) | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| JP2015162304A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
| KR102342258B1 (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR20220058026A (en) | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR102761691B1 (en) | Polymer electrolyte having a multi-layer structure in which a content of covalent organic framework is controlled, manufacturing method thereof, and all-solid-state battery comprising the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20220209 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240807 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20250321 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20250325 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20250325 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |