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하이브리드 고체전해질 시트, 그를 포함하는 전고체 리튬이차전지 및 그의 제조방법

  • 기술번호 : KST2020013763
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 하이브리드 고체전해질 시트, 그를 포함하는 전고체 리튬이차전지 및 그의 제조방법이 개시된다. 상기 하이브리드 고체전해질 시트는 제1 고체전해질 층; 및 상기 제1 고체전해질 층 상에 위치하는 제2 고체전해질 층;을 포함하고, 상기 제1 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO), 아래 화학식 2로 표시되는 화합물 및 전도성 고분자를 포함하고, 상기 제2 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO) 및 바인더를 포함함으로써, 리튬금속의 가역성이 우수하고, 양극의 높은 산화전위에서 안정하다. 상기 전고체 리튬이차전지는 상기 하이브리드 고체전해질시트를 포함함으로써 양극의 충진양(로딩 레벨)이 높은 경우에서도 성능 및 사이클 특성이 우수하다. [화학식 1] LixMyLazZrwO12 (5≤x≤9, 0≤y≤4, 2≤z≤4, 1≤w≤3) 상기 화학식 1에서 M은 알루미늄(Al) 및 갈륨(Ga) 중에서 선택된 1종 이상이고, [화학식 2] 상기 화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고, R2은 C1 내지 C6의 알킬렌기이고, R3은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고, n은 반복단위의 반복수이고, 0 내지 500의 정수 중 어느 하나이다.
Int. CL H01M 10/056 (2010.01.01) H01M 10/0562 (2010.01.01) H01M 10/052 (2010.01.01) H01M 4/38 (2006.01.01)
CPC H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01) H01M 10/056(2013.01)
출원번호/일자 1020190034468 (2019.03.26)
출원인 한국생산기술연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2020-0113779 (2020.10.07) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2019.03.26)
심사청구항수 14

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국생산기술연구원 대한민국 충청남도 천안시 서북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 장덕례 광주광역시 남구
2 우민홍 광주광역시 서구
3 임진섭 광주광역시 남구
4 이홍기 인천광역시 연수구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이수열 대한민국 서울특별시 서초구 반포대로**길 **(서초동) *층(국제특허다호)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2019.03.26 수리 (Accepted) 1-1-2019-0309822-86
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2019.07.11 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2019.09.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2020-0096366-65
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2020.07.27 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0506530-30
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2020.09.25 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-1024020-72
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
2020.09.25 수리 (Accepted) 1-1-2020-1023980-09
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번호 청구항
1 1
제1 고체전해질 층; 및상기 제1 고체전해질 층 상에 위치하는 제2 고체전해질 층;을 포함하고, 상기 제1 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO), 아래 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 전도성 고분자를 포함하고,상기 제2 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO) 및 바인더를 포함하는 것인 전고체 리튬이차전지용 하이브리드 고체전해질 시트:[화학식 1]LixMyLazZrwO12 (5≤x≤9, 0≤y≤4, 2≤z≤4, 1≤w≤3)상기 화학식 1에서 M은 알루미늄(Al) 및 갈륨(Ga) 중에서 선택된 1종 이상이고,[화학식 2]상기 화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,R2은 C1 내지 C6의 알킬렌기이고,R3은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,n은 반복단위의 반복수이고, 0 내지 500의 정수 중 어느 하나이다
2 2
제1항에 있어서,상기 하이브리드 고체전해질 시트가 상기 제1 고체전해질 층과 상기 제2 고체전해질 층 사이에 위치하는 다공성 고분자 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
3 3
제1항에 있어서,상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 디메틸에테르(dimethyl ether, DME), 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(tetraethylene glycol dimethyl ether, TEGDME) 및 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(Polyethylene glycol dimethyl ether, PEGDME)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
4 4
제1항에 있어서,상기 전도성 고분자가 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 폴리프로필렌옥사이드(polypropyleneoxide), 폴리포스파젠(Polyphosphazene), 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidenefluoride) 및 그들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
5 5
제4항에 있어서,상기 전도성 고분자가 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
6 6
제1항에 있어서,상기 제1 고체전해질 층이 리튬염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
7 7
제6항에 있어서,상기 리튬염이 리튬염이 리튬퍼클로레이트(LiClO4), 리튬트리플루오로메탄설포네이트(LiCF3SO3), 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4) 및 리튬비스트리플루오로메탄설포닐이미드 (LiN(CF3SO2)2), 리튬비스플로로설포닐이미드(LiFSI), 리튬비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB), 리튬디플로로(옥살레이트)보레이트(LiDFOB) 및 리튬디플로로(비스옥살락토)포스포레이트(LiDFBP)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
8 8
제2항에 있어서,상기 다공성 고분자 필름이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 비스코스레이온, 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 중밀도폴리에틸렌(MDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC), 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
9 9
제2항에 있어서,상기 다공성 고분자 필름이 부직포인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
10 10
제1항에 있어서,상기 바인더가 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리프로필렌옥사이드(polypropyleneoxide), 폴리포스파젠(Polyphosphazene), 폴리실록산(Polysiloxane), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(PVDF-CTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드-테트라풀루오로에틸렌 공중합체(PVDF-TFE), 폴리비닐리덴카보네이트(polyvinylidenecarbonate) 및 폴리비닐피롤리디논(polyvinyl pyrrolidinone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
11 11
제10항에 있어서,상기 바인더가 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
12 12
제1항에 있어서,상기 LLZO가 큐빅 구조의 LLZO를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
13 13
제1항에 있어서,상기 제1 고체전해질 층 및 상기 제2 고체전해질 층이 에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트(1,2-buthylene carbonate), 2,3-부틸렌 카보네이트(2,3-butylene carbonate), 1,2-펜틸렌 카보네이트(1,2-pentylene carbonate) 및 2,3-펜틸렌 카보네이트(2,3-pentylene carbonate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고체전해질 시트
14 14
음극;상기 음극 상에 위치하는 제1 고체전해질 층;상기 제1 고체전해질 층 상에 위치하는 제2 고체전해질 층; 및상기 제2 고체전해질 층 상에 위치하는 양극;을 포함하고, 상기 제1 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO), 아래 화학식 2로 표시되는 화합물 및 전도성 고분자를 포함하고,상기 제2 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO) 및 바인더를 포함하는 것인 전고체 리튬이차전지:[화학식 1]LixMyLazZrwO12 (5≤x≤9, 0≤y≤4, 2≤z≤4, 1≤w≤3)상기 화학식 1에서 M은 알루미늄(Al) 및 갈륨(Ga) 중에서 선택된 1종 이상이고,[화학식 2]상기 화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,R2은 C1 내지 C6의 알킬렌기이고,R3은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,n은 반복단위의 반복수이고, 0 내지 500의 정수 중 어느 하나이다
15 15
제14항에 있어서,상기 전고체 리튬이차전지가 상기 제1 고체전해질 층과 상기 제2 고체전해질 층 사이에 위치하는 다공성 고분자 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬이차전지
16 16
제14항에 있어서, 상기 음극이 리튬(Li)금속 및 리튬파우더로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬이차전지
17 17
제14항에 있어서, 상기 양극이 리튬니켈알루미늄코발트 산화물(NCA), 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM), 리튬코발트 산화물(LCO), 리튬철인산 화합물(LFP) 및 리튬망간 산화물(LMO)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬이차전지
18 18
다공성 고분자 필름의 일면 상에 제1 고체전해질을 코팅하는 단계; 상기 제1 고체전해질이 코팅된 다공성 고분자 필름의 타면 상에 제2 고체전해질을 코팅하는 단계; 상기 제2 고체전해질이 코팅된 다공성 고분자 필름을 건조하고 압착하여 제1 고체전해질 층/다공성 고분자 필름/제2 고체전해질 층을 제조하는 단계; 및상기 제1 고체전해질 층/다공성 고분자 필름/제2 고체전해질 층의 제1 고체전해질 층 및 제2 고체전해질 층 상에 각각 음극 및 양극을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 제1 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO), 아래 화학식 2로 표시되는 화합물 및 전도성 고분자를 포함하고,상기 제2 고체전해질 층은 아래 화학식 1로 표시되는 리튬 란타늄 지르코늄 산화물(LLZO) 및 바인더를 포함하는 것인 전고체 리튬이차전지의 제조방법:[화학식 1]LixMyLazZrwO12 (5≤x≤9, 0≤y≤4, 2≤z≤4, 1≤w≤3)상기 화학식 1에서 M은 알루미늄(Al) 및 갈륨(Ga) 중에서 선택된 1종 이상이고,[화학식 2]상기 화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,R2은 C1 내지 C6의 알킬렌기이고,R3은 수소원자 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,n은 반복단위의 반복수이고, 0 내지 500의 정수 중 어느 하나이다
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제18항에 있어서, 상기 음극이 리튬(Li)금속 및 리튬파우더로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬이차전지의 제조방법
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제18항에 있어서, 상기 양극이 리튬니켈알루미늄코발트 산화물(NCA), 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM), 리튬코발트 산화물(LCO), 리튬철인산 화합물(LFP) 및 리튬망간 산화물(LMO)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체 리튬이차전지의 제조방법
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1 산업통상자원부 한국에너지기술연구원 ESS기술개발사업(R&D) ESS용 고안전성 증온 작동 전고체전지 기술 개발
2 과학기술정보통신부 한국생산기술연구원 기후변화대응기술개발(R&D) 뿌리기술 기반 다차원 리튬박 음극소재 개발