본 기술은 리튬할라이드(Li3-xM11-xM2xX6) 구조에서 +3가 금속(M1)을 +4가 금속(M2)으로 이종 원자가 치환(aliovalent substitution)하여 결정 구조를 단사정계(monoclinic)와 사방정계 II(orthorhombic II)로 상전이시킴으로써 리튬 이온 전도도를 향상시키는 기술입니다.
기존 산화물계, 황화물계, 수소화붕소계 고체전해질은 이온 전도도가 낮거나 계면 저항이 높고 전기화학적으로 불안정한 문제가 있었습니다. 일부는 독성 가스를 발생시키거나 합성 공정이 복잡해 대량 생산에 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Yb(M1)와 Hf 또는 Zr(M2)를 정해진 몰비로 혼합한 뒤 400~500℃에서 열처리해 결정 구조를 제어하도록 구성되며, 단사정계와 사방정계 II가 혼재된 구조를 구현해 1~3 mS/cm의 이온 전도도와 0.1~0.5 eV의 낮은 활성화 에너지를 확보합니다. 산화물 양극과 직접 맞닿는 전고체 전지의 양극 복합층, 전기차용 고안전 셀 및 건식 밀링 기반 전해질 양산 공정에 적용될 수 있어 황화수소 발생 우려 없이 상온 고전도 전해질을 구현할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 R2R 타입의 고이온전도 가능성 고체전해질 막 핵심 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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