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고체 전해질로 이루어진 전지 지지체; 상기 전지 지지체의 양면에 각각 위치하는 양극; 및 음극;을 포함하며, 상기 전지 지지체에 의해 상기 양극과 상기 음극이 서로 분리되는 박막형 전고체 전지이고, 상기 양극은, 상기 전지 지지체와 접하는 양극 활물질 층 및 상기 양극 활물질층의 타면에 위치하는 양극 집전체를 포함하고, 상기 전지 지지체는, 가넷(Garnet) 구조의 산화물계 고체 전해질로 이루어진 것이고,상기 양극 활물질 층은, 양극 활물질, 및 리튬 이온 전도체를 포함하고,상기 전지 지지체는,하기 화학식 1로 표시되는 가넷(Garnet) 구조의 산화물계 고체 전해질로 이루어진 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서, 상기 화학식 1에서 z는 0
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제1항에 있어서, 상기 양극 활물질 층은, 도전재를 더 포함하고,상기 도전재는, 코발트 산화물(CoO), 망간 산화물(Mn2O3), 니켈 산화물(NiO), 구리 산화물(CuO), 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종의 도전성 물질, 또는 이들 중 2종 이상의 도전성 물질을 포함하는 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서, 상기 전고체 전지는,기판을 포함하지 않는 구조인 것인, 박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서, 상기 전고체 전지는,파우치 형태로 패키지화된 구조인 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서,상기 전지 지지체는,두께가 30 ㎛ 내지 1 ㎜인 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서,상기 전지 지지체는,리튬 이온 전도도가 0
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제1항에 있어서,상기 양극 활물질 층 내 리튬 이온 전도체는,Li2O, B2O3, SiO2, Li2S, Li2SO4, Li3PO4, P2O5, P2O3, CaO, MgO, BaO, TiO2, GeO2, SiS2, Sb2O3, SnS, TaS2, P2S5, 및 B2S3 중에서 선택되는 1종의 무기계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 무기계 화합물을 포함하는 것인
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제1항에 있어서,상기 양극 활물질 층 내 양극 활물질은,하기 화학식 2로 표시되는 층상계 금속 산화물을 포함하는 것인,박막형 전고체 전지
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제3항에 있어서,상기 양극 활물질의 부피에 대한, 상기 도전재의 부피 비율은, 20/80 내지 30/70인 것인,박막형 전고체 전지
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제3항에 있어서,상기 양극 활물질의 부피에 대한, 상기 도전재의 부피 비율은, 10/90 내지 50/50인 것인,박막형 전고체 전지
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제3항에 있어서,상기 양극 활물질 및 상기 도전재의 총 중량에 대한, 상기 리튬 이온 전도체의 중량 비율은,1/100 내지 20/100인 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서,상기 양극 활물질 층의 두께는,3 내지 100 ㎛인 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서,상기 양극 집전체는,스테인리스 금속 (SUS, steel use stainless), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 탄소(C), 은(Ag), 인듐(In), 및 주석(Sn) 중에서 선택되는 1종의 물질, 또는 이들 중 2종 이상의 물질을 포함하는 것인,박막형 전고체 전지
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제1항에 있어서,상기 음극은,리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 또는 이들의 조합인 음극 활물질로 이루어진 것인,박막형 전고체 전지
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고체 전해질을 포함하는 전지 지지체의 일면에 양극 활물질 슬러리를 코팅하여, 양극 활물질 층을 형성하는 단계;상기 전지 지지체의 타면에 음극을 형성하는 단계; 및 상기 양극 활물질 층의 타면에 양극 집전체를 부착하는 단계;를 포함하고,상기 고체 전해질을 포함하는 전지 지지체의 일면에 양극 활물질 슬러리를 코팅하여, 양극 활물질 층을 형성하는 단계; 이전에,하기 화학식 1로 표시되는 가넷(Garnet) 구조의 산화물계 고체 전해질을 준비하는 단계; 및 상기 산화물계 고체 전해질을 30 ㎛ 내지 1 ㎜ 두께의 전지 지지체로 성형하는 단계;를 더 포함하는 것인,박막형 전고체 전지의 제조 방법
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제16항에 있어서,상기 양극 활물질 슬러리는, 도전재를 더 포함하고,상기 도전재는, 코발트 산화물(CoO), 망간 산화물(Mn2O3), 니켈 산화물(NiO), 구리 산화물(CuO), 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종의 도전성 물질, 또는 이들 중 2종 이상의 도전성 물질을 포함하는 것인, 박막형 전고체 전지의 제조 방법
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18
제16항에 있어서,상기 고체 전해질을 포함하는 전지 지지체의 일면에 양극 활물질 슬러리를 코팅하여, 양극 활물질 층을 형성하는 단계;는,양극 활물질, 리튬 이온 전도체, 바인더, 및 용매를 포함하는 양극 활물질 슬러리를 제조하는 단계;상기 양극 활물질 슬러리를 상기 전지 지지체의 일면에 도포하는 단계;상기 전지 지지체의 일면에 도포된 양극 활물질 슬러리를 건조시켜, 코팅층을 형성하는 단계; 및상기 코팅층을 열처리하는 단계;를 포함하고,상기 전지 지지체의 일면에 도포된 양극 활물질 슬러리를 건조시켜, 코팅층을 형성하는 단계;에서, 상기 용매가 제거되고,상기 코팅층을 열처리하는 단계;에서, 상기 바인더가 제거되는 것인,박막형 전고체 전지의 제조 방법
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19
제18항에 있어서,상기 양극 활물질, 리튬 이온 전도체, 바인더, 및 용매를 포함하는 양극 활물질 슬러리를 제조하는 단계; 이전에,리튬 원료 물질, 보론 원료 물질 또는 인 원료 물질, 및 실리콘 원료 물질의 혼합 분말을 열처리하여, 상기 리튬 이온 전도체를 제조하는 단계;를 포함하는 것인,박막형 전고체 전지의 제조 방법
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제16항에 있어서,상기 전지 지지체의 타면에 음극을 형성하는 단계;는,리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 또는 이들의 조합인 음극 활물질을 상기 전지 지지체의 타면에 진공 열 증착 하여, 박막 형태의 음극을 형성하는 방법, 또는, 상기 음극 활물질로 이루어진 포일(foil)을 펀칭(punching)하고, 상기 전지 지지체의 타면에 열을 가하여 상기 펀칭된 포일을 부착하는 방법중 어느 하나의 방법으로 수행되는 것인,박막형 전고체 전지의 제조 방법
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