본 기술은 황화물계 고체전해질 원료를 기계적 밀링으로 반응시켜 얻은 분말을 극성 지수 4~6의 용매에 녹여 용액으로 만든 뒤 전극 구조물에 코팅하고 열처리로 결정성을 확보하는 기술입니다. 아지로다이트 구조의 P 사이트 일부를 Ge 또는 Sn으로 치환하고 할로겐 원소를 요오드(I)로 한정해 이온 전도도를 높인 점이 특징입니다.
기존 황화물계 고체전해질은 유기계 액체전해질보다 이온 전도도가 낮았고, 습식 용액 공정을 거치면 이온 전도도가 추가로 떨어지는 현상이 발생했습니다. 이 때문에 전고체 배터리 시스템에 적용하는 데 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Li-P-Ge-S-I 조성을 채택해 격자 크기를 조절하고 음이온 무질서를 유도하며, 밀링으로 얻은 반응 생성물을 극성 지수 4~6 용매에 녹인 코팅액을 전극에 도포한 후 50~180℃ 건조와 300~700℃ 열처리를 거쳐 코팅층 결정화도를 건조 직후보다 20% 이상 끌어올림으로써 2×10^-4 S/cm 이상의 리튬 이온 전도도를 확보하도록 구성됩니다. 전고체 전지의 양극·음극 복합 전극 제조와 롤투롤 기반 대면적 전극 코팅 라인에 적용될 수 있어 활물질 기공 깊숙이 고체전해질을 침투시켜 계면 접촉을 촘촘하게 만들 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 0.8mS/cm급 고이온전도체막 및 대면적 셀 구현을 위한 고안전성 에너지저장소자용 무기계 고체전해질 소재 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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