전고체 전지 및 이의 제조 방법

3D 프린팅 튜브형 돌출부 교차 배치를 적용한 고계면 전고체 전지

본 기술은 전고체 전지의 에너지 밀도와 이온 전도도를 높이기 위해 두 집전체에 3D 프린팅으로 만든 기둥 또는 튜브 형태의 돌출부를 서로 마주보게 배치하고, 이를 고체 전해질로 감싸는 인터디지테이티드 구조를 구현하는 기술입니다.

기존 전고체 전지는 고체 전해질의 이온 전도도가 낮고 전극과 전해질 사이 접촉이 불균일해 저항이 커지며, 이론 용량보다 실제 용량이 크게 낮은 문제가 있었습니다. 박막 구조로 만들 경우에는 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 존재했습니다.

본 기술은 두 활물질 구조체를 3D 프린팅으로 10~100um 두께의 튜브형 돌출부로 제작하고, 너비 방향에서 교대로 맞물리게 배치해 계면 면적을 극대화하며 리튬 이온 확산 경로를 짧게 만들도록 구성됩니다. 차세대 전기차용 전고체 셀과 소형 IoT 기기용 마이크로 배터리에 적용될 수 있어, 좁은 풋프린트 안에서 3차원 전극으로 면적당 용량을 끌어올리고 계면 임피던스를 낮출 수 있습니다.

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Key Features:

• 제1 집전체 상에 배치되어 제2 집전체 측으로 돌출된 복수의 제1 돌출부를 포함하는 제1 활물질 구조체
• 제2 집전체 상에 배치되어 제1 집전체 측으로 돌출된 복수의 제2 돌출부를 포함하는 제2 활물질 구조체
• 너비방향에서 제1-1돌출부, 제2 돌출부, 제1-2돌출부가 교대로 배치되며 각각 내측면과 외측면을 갖는 튜브형 돌출부
• 제1 활물질 구조체와 제2 활물질 구조체 사이 공간을 채우며 두 구조체를 에워싸는 고체 전해질

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