본 기술은 습식 합성한 황화물계 고체전해질 전구체 분말을 탄소 또는 탄소복합체에 담지한 뒤 마이크로웨이브를 조사해 급속 가열·냉각(열탄소충격법)함으로써, 전해질의 결정성을 높이고 유기 용매 잔류물의 탄화를 억제하는 기술입니다.
기존 습식 합성법은 잔류 유기물이 고온 열처리 중 탄화되어 고체전해질의 전자전도성을 비정상적으로 높였고, 그 결과 전고체 전지에서 전기적 누출과 내부 단락이 유발되는 문제가 있었습니다. 또한 일반 열처리로는 결정성 향상과 불순물 생성 억제 사이의 균형을 맞추기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 탄소 또는 탄소복합체를 열원으로 삼아 마이크로웨이브를 조사함으로써 짧은 시간 안에 고온 열처리를 마쳐 탄화를 막고 결정성을 극대화하도록 구성됩니다. 이 과정에서 황 손실이 최소화되고 Li3PO4 등 불순물 형성이 억제되어 낮은 전자전도성과 높은 리튬이온전도도를 동시에 얻습니다. 이 기술은 아지로다이트계 전해질을 대량 생산하는 전고체 전지 소재 공정과 차량용 전고체 셀에 적용될 수 있어, 내부 단락 위험을 낮춘 고이온전도 전해질을 수 분 이내의 열처리로 확보할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 전지설계기반 600Wh/L급 EV용 대면적 전고체 전지 브릿지 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
US2024-0332608A1
