KR20230027429A - 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수분 차단성이 우수한 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지를 제공한다.
Description
본 발명은 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지에 관한 것이다.
최근 친환경 전기자동차가 주목 받으면서 높은 에너지 밀도와 고용량 및 고신뢰성의 리튬이온전지 연구개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 상용화된 리튬이온전지는 낮은 에너지 밀도와 유기계 액상 전해질 사용에 의한 폭발 위험성이 있어 안전한 에너지 저장장치용 소재 개발이 필요하였다.
이러한 액상 전해질의 취약한 안전성 문제를 해결하고자 고체 상태의 전해질을 이용하여, 누액 및 휘발 문제가 없으며 외부 충격이 가해지더라도 폭발이나 발화의 위험성이 없는 전고체전지가 주목받고 있다.
특히, 높은 이온전도도를 갖는 황화물계 고체전해질은 차세대 고체전해질의 후보 물질로 주목을 받고 있으나, 황을 포함한 재료 특성상 높은 수분 반응성으로 인해 황화수소와 같은 유독 가스가 발생하는 등 공기 중 안정성이 취약하므로 수분 안정성 개선하여 유통성 및 양산성이 있는 전고체 전지 개발이 필요하다.
대용량 전력저장시스템에 적용 가능한 중대형 전지를 확보하기 위해서는 황화물계 고체 전해질 소재의 안정화를 위해 수분을 차단하는 표면 처리 방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수분 차단성이 우수한 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 황화물계 고체전해질 분말 표면에 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정으로 무기산화물 코팅을 형성하는 단계;를 포함하는 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조되고, 이온전도도가 10-4 S/cm 내지 10-2 S/cm인 것인 황화물계 고체전해질 코팅 분말이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극; 음극; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치하는 상기 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 포함하는 고체전해질;을 포함하는 전고체전지가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법은 수분 및 산소 차단성이 우수한 코팅을 황화물계 고체전해질 분말 표면에 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법은 황화물계 고체전해질 분말 표면에 단차가 있더라도 우수한 단차피복성을 가져 균일한 코팅을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 코팅 분말은 수분 반응성이 낮고 습기에 강하여 대기 중 안정성과 유통성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 코팅 분말은 코팅을 포함하면서도 이온전도도가 높아 고체전해질로 활용되기에 적절할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 코팅 분말은 수분 및 산소 차단성이 우수한 코팅을 포함하여 전고체전지의 대량 생산에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 전고체전지는 구조가 단순하여 셀 부피가 줄어들고, 작동 중 누액 등의 문제가 발생할 여지가 없어 안정성이 우수할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 ALD 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 또는 “사이에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 황화물계 고체전해질 분말 표면에 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정으로 무기산화물 코팅을 형성하는 단계;를 포함하는 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법은 수분 및 산소 차단성이 우수한 코팅을 황화물계 고체전해질 분말 표면에 형성할 수 있고, ALD 공정을 통해 황화물계 고체전해질 분말 표면에 단차가 있더라도 우수한 단차피복성을 가져 균일한 코팅을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 황화물계 고체전해질 분말은 티오-LISICON계 고체전해질, LGPS계 고체전해질, LPSCl계 고체전해질, LPSBr계 고체전해질 및 LPSI계 고체전해질 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 티오-LISICON계 고체전해질은, 티오-리튬 슈퍼 이온 컨덕터로서, Li3.25Ge0.25P0.75S4 의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 LGPS계 고체전해질은, Li4-xGe1-xPxS4 의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 여기서 x는 0 초과 1 미만의 값일 수 있다.
상기 LPSCl계 고체전해질은, Li6PS5Cl 의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 LPSBr계 고체전해질은 Li6PS5Br의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있으며, LPSI계 고체전해질은 Li7P2S8I의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 열거한 종류 외에도, 황화물계 고체전해질은 Li2S-SiS2, LiI-Li2S-SiS2, LiI-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-P2O5, LiI-Li3PO4-P2S5, Li2S-P2S5, Li3PS4 또는 Li7P3S11 의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 황화물계 고체전해질 분말은 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있고, 직접 제조하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 황화물계 고체전해질 분말은, Li2S, P2S5, 및 Ge2S 중 1종 이상을 포함하는 혼합물을 볼밀링하는 단계; 및 제조된 분말을 열처리하는 단계;를 포함하는 방법을 통해 제조하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합물 전체를 기준으로 할 때, Li2S는 약 70 mol% 내지 80 mol%, P2S5는 약 10 mol% 내지 20 mol% 및 Ge2S는 약 10 mol% 내지 20 mol%의 함량으로 포함되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 함량으로 각 화합물을 포함하는 경우, 제조되는 LGPS계 고체전해질의 이온전도도가 높을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 볼밀링은 금속 볼을 이용하여 수행되는 것일 수 있고, 예를 들어 지르코니아 볼을 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 볼은 서로 다른 직경을 갖는 2종 이상의 볼을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 볼밀링은 고에너지 볼밀링일 수 있고, 약 300 rpm 내지 500 rpm으로 수행되는 것일 수 있으며, 러닝 및 레스팅 사이클을 반복하여 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 러닝 및 레스팅은 각각 20 분 내지 40 분, 10 분 내지 30분일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 러닝 및 레스팅 사이클은 총 러닝타임의 합이 15 시간 내지 30 시간이 되도록 반복하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 볼밀링으로 제조된 분말을 열처리하는 것일 수 있다. 상기 열처리는 결정화를 통한 이온전도도 향상을 위해 수행하는 것일 수 있고, 약 400 ℃ 내지 600 ℃의 온도에서 7 시간 내지 10 시간동안 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 황화물계 고체전해질 분말의 평균 직경은 1 내지 10 μm 일 수 있다. 상기 범위 내의 직경을 갖는 황화물계 고체전해질 분말을 사용하는 경우, 기공이 줄어 밀도가 높은 고체전해질 Pellet을 얻는 효과가 있을 수 있다. 분말 직경이 너무 작은 경우 입계에 의한 저항 증가와 표면에너지에 의한 고르지 못한 분포가 발생할 수 있으며 너무 큰 경우 기공으로 인하여 밀도가 높은 고체전해질 Pellet을 얻을 수 없다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 무기산화물 코팅은 산화알루미늄, 산화규소 및 제올라이트 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기와 같은 종류의 화합물을 포함하는 무기산화물 코팅이 형성되는 경우, 그 조직이 치밀하고 수분에 안정적인 화합물로 코팅이 형성되어 황화물계 고체전해질이 수분으로부터 안정적으로 보호될 수 있다.
특히, 무기산화물 코팅이 제올라이트를 포함하는 경우 미세다공성 구조로서 기공 크기보다 작은 물질만 코팅을 통과할 수 있다. 이에 따라, 물 분자는 기공을 통과하지 못하여 수분 차단성은 우수하면서도, 기공 크기보다 직경이 작은 리튬 이온의 이동은 방해하지 않아 이온전도도가 우수한 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 무기산화물 코팅은 평균 두께가 1 내지 10 nm 일 수 있다. 무기산화물 코팅이 상기 범위 내의 두께를 갖는 경우, 수분 차단성은 우수하면서도 황화물계 고체전해질의 이온전도도는 저하시키지 않아 특성이 우수한 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 제공할 수 있다.
ALD(Atomic Layer Deposition) 공정이란, 기상화학증착 반응을 이용하되, 전구체와 반응체를 시차를 두고 주입함으로써 기상반응을 억제하고 기판의 표면에서 반응이 이루어지는 자기제어반응(Self-limited reaction)을 이용하여 박막의 두께를 정확히 조절하여 증착하는 공정 기술이다. 상기 자기제어반응 특성에 의해, ALD 공정을 통해 박막의 두께를 원자층 이하의 단위로 정확하게 조절할 수 있고, 두께 제어를 통해 정확한 조성 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 ALD 공정은, 상기 황화물계 고체전해질 분말 표면에 금속전구체를 화학흡착시키는 단계; 미반응 금속전구체를 배출하는 단계; 산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시키는 단계; 및 미반응 산소를 배출하는 단계;를 포함하는 사이클을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 ALD 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, ALD 공정은 4 단계를 포함하는 사이클을 포함할 수 있다.
우선, 황화물계 고체전해질 분말 표면에 금속전구체를 화학흡착시킬 수 있다. 구체적으로, 프로세스 챔버 내에 황화물계 고체전해질 분말을 투입하고, 기체 상태의 금속전구체를 프로세스 챔버에 주입하여 분말 표면에 금속전구체를 화학흡착시킬 수 있다. 이 과정에서, 금속전구체가 분말 표면 일부 또는 전부에 1층을 형성하는 경우 더 이상 복층으로 금속전구체가 흡착하지 않으므로 단분자층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금속전구체는 TMA(트리메틸알루미늄), BDIPADS(1,2-비스(디이소프로필아미노)디실란), DIPAS(디이소프로필아미노실란) 및 TEMA-Zr(테트라키스(에틸메틸아미노) 지르코늄) 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 공정수행시간 단축의 측면에서, 금속전구체로는 증기압이 높은 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
그 다음, 미반응 금속전구체를 배출할 수 있다. 상기 미반응 금속전구체를 배출하는 단계는, 금속전구체와 반응하지 않는 퍼징기체를 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 퍼징기체로는 아르곤, 네온 등과 같은 비활성기체를 사용할 수도 있고, 질소와 같은 반응성이 낮은 기체를 사용할 수도 있다.
상기 퍼징기체를 이용하여 미반응 금속전구체를 배출하는 경우, 황화물계 고체전해질 분말 표면에 기상으로 남아있거나 약하게 흡착되어 있던 금속전구체가 퍼징기체에 의해 씻겨 나갈 수 있고, 분말 표면에 강하게 화학흡착되어 있는 금속전구체만 남아있게 된다.
그 다음, 산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시킬 수 있다. 즉, 분말 표면에 화학흡착된 금속전구체에 산소 기체를 공급하는 경우, 산소는 금속전구체와 반응하여 무기산화물을 형성할 수 있다. 상기 반응은 단순히 산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시켜 수행되는 것일 수 있으나, 플라즈마와 같은 외부 에너지를 인가하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시키는 단계는 플라즈마를 발생시켜 수행되는 것일 수 있다. 플라즈마를 발생시켜 산소를 반응시키는 경우, 반응활성도가 높아진 산소가 짧은 시간 내에도 신속하게 완전히 반응할 수 있으며, 일반적으로 반응활성도를 높이기 위해 고온에서 반응을 수행하여야 하나, 플라즈마를 통해 반응활성도를 향상시킬 수 있어 저온에서도 반응을 수행할 수 있고, 반응이 완전히 수행됨에 따라 형성되는 박막에 금속전구체의 리간드가 남는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 플라즈마는 100 W 내지 300 W 또는 150 W 내지 250 W의 파워로 발생되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 파워로 플라즈마를 가해 주는 경우, 박막의 치밀성이 증가하는 효과가 있을 수 있다. 플라즈마 파워가 작을 경우 입자와 막사이의 접착력이 저하되어 결함으로 작용하여 대기/수분 안정성이 낮아질 수 있다. 플라즈마 파워가 큰 경우 증착 하려는 물질의 reflect 현상으로 인하여 균일하지 못한 박막을 형성할 수 있다.
다음으로, 미반응 산소를 배출할 수 있다. 화학흡착된 금속전구체와 반응한 후 기상으로 남아있는 산소가 퍼징기체에 의해 씻겨 나갈 수 있고, 이 때의 퍼징기체는 산소와 반응하지 않는 아르곤, 네온 등의 비활성기체 또는 질소와 같은 반응성이 낮은 기체일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 ALD 공정은 200 ℃ 내지 300 ℃ 또는 250 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 온도에서 공정을 수행하는 경우, ALD의 자기제한적 표면반응이 일어나 사이클 별 증착률 안정화 효과 및 박막 품질이 양호한 효과가 있을 수 있다. ALD 온도창 외부에서 공정시 반응속도, 전구체 응축, 열분해, 탈착 등에 영향을 끼쳐 막의 품질과 성장률 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사이클을 1회 수행하는 경우 0.1 nm 내지 0.3 nm, 0.1 nm 내지 0.25 nm 또는 0.14 nm 내지 0.24 nm 두께의 박막층이 황화물계 고체전해질 분말 표면에 형성되는 것일 수 있다. 구체적으로, 수 회의 사이클을 수행하여 수 개 층의 박막층을 중첩하여 포함하는 코팅을 형성하는 경우, 최종적으로 형성된 코팅 두께를 사이클 수행 횟수로 나눈 값이 0.1 내지 0.3, 0.1 내지 0.25 또는 0.14 내지 0.24일 수 있다.
상기 코팅 두께를 사이클 수행 횟수로 나눈 값은, 사이클 수가 증가할수록 감소할 수 있다. 사이클 수행 횟수가 증가할수록 고품질의 박막이 형성되기 때문에 일정 횟수까지 사이클 당 박막의 두께가 감소할 수 있다. 예를 들어, 10회의 사이클을 수행한 경우의 코팅 두께를 10으로 나눈 값이, 20회의 사이클을 수행한 경우의 코팅 두께를 20으로 나눈 값보다 클 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 ALD 공정에 있어, 상기 사이클은 5 회 내지 100 회 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 사이클은 10 회 내지 100 회, 20 회 내지 100 회, 30 회 내지 100 회, 40 회 내지 100 회, 50 회 내지 100 회 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 횟수로 사이클이 수행되는 경우, 적절한 두께 범위의 코팅을 형성하여 수분 차단성이 우수한 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법으로 제조되고, 이온전도도가 10-3 S/cm 내지 10-1 S/cm인 것인 황화물계 고체전해질 코팅 분말이 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 황화물계 고체전해질 코팅 분말은 수분 반응성이 낮고 습기에 강하여 대기 중 안정성과 유통성이 우수할 수 있으며, 코팅을 포함하면서도 이온전도도가 높아 고체전해질로 활용되기에 적절할 수 있고, 수분 및 산소 차단성이 우수한 코팅을 포함하여 전고체전지의 대량 생산에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 황화물계 고체전해질 코팅 분말은 이온전도도가 10-3 S/cm 내지 10-1 S/cm 또는 10-2 S/cm 내지 10-1 S/cm일 수 있다. 상기 범위 내의 이온전도도를 갖는 경우, 전고체전지의 고체전해질로서 활용되기에 적절할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 양극; 음극; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치하는 상기 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 포함하는 고체전해질;을 포함하는 전고체전지가 제공된다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전고체전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 음극(anode) 및 양극(cathode) 사이에 고체전해질(solid electrolyte)이 위치할 수 있고, 고체전해질은 상기 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 양극은 LMO2계 화합물, LiM2O4계 화합물, LiMPO4 및 LiMO2계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 LMO2계 화합물은 LiCoO2, LiNiO2, LiCoMn(Al)O2 등을 포함하는 것일 수 있고, 상기 LiM2O4계 화합물은 LiMn2O4 등을 포함하는 것일 수 있고, 상기 LiMO2계 화합물은 LiFePO4, LiMnPO4, LiMnO2 등을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 음극은 흑연, 그라파이트, Si, Li 및 SiO2 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1: 황화물계 고체전해질 분말의 제조
모든 공정은 Ar 분위기 하의 글로브 박스 내에서 진행하였다. 또한 합성하기 위한 시약으로는 Li2S(alfa Aesar, 99.9 %), P2S5(Aldrich, >99.9 %), Ge2S(Kojundo, >99.99%)를 사용하였다.
Li2S : P2S5 : Ge2S = 5 : 1 : 1 의 몰비로 포함하는 혼합물 10 g을, 볼밀링용 고밀폐 250 mL 지르코니아 자(jar)에 직경 5 mm 지르코니아볼 200 g 및 직경 2 mm 지르코니아볼 60 g을 함께 투입하였다. 장비를 이용하여 400 rpm에서 러닝 30 분, 레스팅 20 분의 사이클로 40 사이클 수행하여 고에너지 건식 볼밀링법으로 분말을 합성하였다. 볼밀링이 끝나면 분말을 회수 하여, 500 ℃에서 8 시간, Ar 분위기 하에서 열처리를 진행하여 LGPS계 고체전해질을 제조하였다(분말 직경은 3um~8um).
실시예 1: 코팅 형성
프로세스 챔버에 제조예 1에서 제조한 LGPS계 고체전해질을 투입하고, 트리메틸알루미늄을 0.5 초간 주입하는 단계; 질소를 3 초간 주입하여 퍼징하는 단계; 산소를 1초간 주입하여 RF 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 질소를 1 초간 주입하여 퍼징하는 단계;를 포함하는 사이클을 10 회 반복 수행하여 산화알루미늄 코팅을 형성하여 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 제조하였다. 상기 공정은 250 ℃의 온도에서 수행되었으며, RF 플라즈마는 250 W의 파워로 발생되었다.
실시예 2 내지 6
실시예 1에 있어, 사이클을 반복하는 횟수를 각각 20 회, 30 회, 40 회, 50 회, 또는 100 회로 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅을 형성하여 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 제조하였다.
실험예: 코팅의 두께 측정
실시예 1 내지 6에서 제조한 황화물계 고체전해질 코팅 분말의 코팅 두께를 측정하였다. 구체적으로, TEM(transmission electron microscopy)를 이용한 방법으로
각 황화물계 고체전해질 코팅 분말의 코팅 두께를 측정하였다. 하기 표 1에 측정한 코팅의 두께를 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| 사이클 수 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 100 |
| 두께(nm) | 2.4 | 3.74 | 5.03 | 6.69 | 8.21 | 15.36 |
| 1 사이클당증착 두께(nm) | 0.24 | 0.187 | 0.167667 | 0.16725 | 0.1642 | 0.1536 |
상기 표 1을 참조하면, 사이클 수가 증가함에 따라 1 사이클당 증착 두께가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (15)
- 황화물계 고체전해질 분말 표면에 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정으로 무기산화물 코팅을 형성하는 단계;를 포함하는 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 황화물계 고체전해질 분말의 평균 직경이 1 내지 10 μm 인 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 황화물계 고체전해질 분말은 티오-LISICON계 고체전해질, LGPS계 고체전해질, LPSCl계 고체전해질, LPSBr계 고체전해질 및 LPSI계 고체전해질 중 1종 이상을 포함하는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 무기산화물 코팅은 산화알루미늄, 산화규소 및 제올라이트 중 1종 이상을 포함하는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 무기산화물 코팅은 평균 두께가 1 내지 10 nm 인 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 ALD 공정은,
상기 황화물계 고체전해질 분말 표면에 금속전구체를 화학흡착시키는 단계;
미반응 금속전구체를 배출하는 단계;
산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시키는 단계; 및
미반응 산소를 배출하는 단계;를 포함하는 사이클을 포함하는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 ALD 공정에 있어, 상기 사이클은 5회 내지 100 회 수행되는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 금속전구체는 TMA, BDIPADS, DIPAS 및 TEMA-Zr 중 1종 이상을 포함하는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 산소를 화학흡착된 금속전구체와 접촉시키는 단계는 플라즈마를 발생시켜 수행되는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 플라즈마는 100 W 내지 300 W의 파워로 발생되는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 ALD 공정은 200 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수행되는 것인 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되고,
이온전도도가 10-4 S/cm 내지 10-2 S/cm인 것인 황화물계 고체전해질 코팅 분말.
- 양극;
음극; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치하는 제12항에 따른 황화물계 고체전해질 코팅 분말을 포함하는 고체전해질;을 포함하는 전고체전지.
- 제13항에 있어서,
상기 양극은 LMO2계 화합물, LiM2O4계 화합물, LiMPO4 및 LiMO2계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것인 전고체전지.
- 제13항에 있어서,
상기 음극은 흑연, 그라파이트, Si, Li 및 SiO2 중 1종 이상을 포함하는 것인 전고체전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210109202A KR20230027429A (ko) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210109202A KR20230027429A (ko) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230027429A true KR20230027429A (ko) | 2023-02-28 |
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ID=85326511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210109202A KR20230027429A (ko) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 황화물계 고체전해질 분말의 코팅 방법, 그로부터 제조된 황화물계 고체전해질 코팅 분말 및 전고체전지 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20230027429A (ko) |
-
2021
- 2021-08-19 KR KR1020210109202A patent/KR20230027429A/ko not_active Application Discontinuation
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