산화물계 고체 전해질 시트, 그 제조방법, 상기 산화물계 고체 전해질 시트를 포함하는 전고체 전지 및 상기 전고체 전지의 제조방법

이온성 액체와 PVdF 바인더를 결합한 무소결 슬러리 캐스팅 산화물 전해질 시트

본 기술은 고온 소결 없이 슬러리 캐스팅 방식으로 제조되며, 극성 작용기를 지닌 고분자 바인더(PVdF)와 이온성 액체(BMIM-TFSI)를 적정 비율로 혼합하여 산화물계 고체 전해질 입자 사이의 이온 전도 경로를 확보하고 계면 접착력을 강화한 시트형 전해질 기술입니다.

기존 펠렛형 고체 전해질은 기계적 안정성이 낮아 대면적 가공이 어렵고 고온 소결 공정이 반드시 필요하다는 문제가 있었습니다. 시트형으로 전환하더라도 고분자 바인더가 이온 전도도를 떨어뜨리고 전극과의 계면 저항을 키우는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12로 표시되는 산화물계 고체 전해질, 이온성 액체(BMIM-TFSI), PVdF 바인더를 7:1.5:1.5 내지 8:1:1 중량비로 섞어 60~70㎛ 두께 시트로 성형함으로써 1×10^-4~2×10^-4 S/cm 수준의 이온 전도도와 0.4~0.5 N의 박리 강도를 함께 확보하도록 구성됩니다. 롤투롤 공정 기반의 대면적 전고체 전지 양산과 리튬 금속 음극을 쓰는 차세대 셀에 적용될 수 있어, 소결로 설비 없이도 얇고 다루기 쉬운 전해질 막을 공급할 수 있습니다.

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Key Features:

• 산화물계 고체 전해질, 폴리비닐리덴 플루오라이드 고분자 바인더, BMIM-TFSI 이온성 액체가 7:1.5:1.5 내지 8:1:1 중량비로 혼합된 전해질 시트
• Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12 화학식으로 표시되며 x는 0 이상 2 이하, y는 0 이상 3 이하인 산화물계 고체 전해질
• 두께 60 내지 70㎛, 이온전도도 1×10-4 내지 2×10-4 S/cm, 박리 강도 0.4 내지 0.5 N을 갖는 산화물계 고체 전해질 시트
• 복합 양극층과 리튬 음극 사이에 산화물계 고체 전해질 시트를 게재하여 구성되는 전고체 전지

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