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무기 리튬이온 전도체를 포함하는 제1 층; 및상기 제1 층의 적어도 일면에 배치되고, 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 제2 층;을 포함하는 고체 전해질:003c#화학식 1003e#LixMyOz003c#화학식 2003e#LixMy(OH)z상기 화학식 1 및 2에서, 각 M은 독립적으로 1가 내지 6가 원소 중에서 선택된 하나 이상이며, 0003c#x003c#5, 0003c#y003c#5, 0003c#z003c#5이다
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제1항에 있어서, 상기 M은 전위-pH도 (pourbaix diagram) 상에서 pH 11 및 0(zero) 볼트(V) vs
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제1항에 있어서, 상기 M은 티타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 란타넘(La), 마그네슘(Mg), 가돌리늄(Gd), 하프늄(Hf), 스트론튬(Sc), 토륨(Th), 루테튬(Lu), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 바나듐(V), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 스트론튬(Sr), 안티몬(Sb), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바륨(Ba), 또는 이들의 조합인 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 화학식 1 및 2에서, x의 범위가 0003c#x≤4, 0003c#x≤3, 0003c#x≤2, 0003c#x≤1, 0003c#x≤0
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제1항에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 LixTi(1-x/4)O2, LixZn(1-x/2)O, LixZn(1-x/2)(OH)2, LixTa(2-x/5)O5, LixLa(2-x/3)O3, LixGd(2-x/3)O3, LixGd(1-x/3)(OH)3, LixGa(2-x/3)O3, LixY(2-x/3)O3, LixHf(1-x/4)O2, LixLu(2-x/3)O3, LixLa(1-x/3)(OH)3, LixMg(1-x/2)O, LixMg(1-x/2)(OH)2 또는 이들의 조합을 포함하는 고체 전해질(상기 식들에서 0003c#x003c#5이다)
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제5항에 있어서, 상기 식들에서 각 x의 범위가 독립적으로 0003c#x≤4, 0003c#x≤3, 0003c#x≤2, 0003c#x≤1, 0003c#x≤0
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제1항에 있어서, 상기 제2 층의 표면 중 일부가 수산화물로 변환된 상태인 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 제2 층은 LixLa2O3, LixLa(OH)3, LixGd2O3, LixGd(OH)3, LixMgO, LixMg(OH)2 또는 이들의 조합을 포함하는 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 제2 층의 두께는 1nm 내지 30μm 범위인 고체 전해질
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제1항에 있어서,상기 무기 리튬이온 전도체는 가넷형 화합물, 아지로다이트(Argyrodite)형 화합물, LISICON(lithium super-ion-conductor) 화합물, NASICON(Na super ionic conductor-like) 화합물, 리튬 나이트라이드(Li nitride), 리튬 하이드라이드(Li hydride), 페로브스카이트(Perovskite) 및 리튬 할라이드(lithum halide)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 고체 전해질
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제1항에 있어서,상기 무기 리튬이온 전도체는 가넷(Garnet)계 세라믹스 Li3+xLa3M2O12(0≤x≤5, M = W, Ta, Te, Nb, 및/또는 Zr), 도핑된 가넷(Garnet)계 세라믹스 Li3+xLa3M2O12(0≤x≤5, M = W, Ta, Te, Nb, 및/또는 Zr, 도펀트는 Ge, Ta, Nb, Al, Ga, 및 Sc 중 적어도 하나임), Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12 (0003c#x003c#2, 0≤y003c#3), BaTiO3, Pb(ZraTi1-a)O3(PZT)(0≤a≤1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)(O≤x003c#1, O≤y003c#1),Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0003c#x003c#2,0003c#y003c#3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0003c#x003c#2, 0003c#y003c#1, 0003c#z003c#3), Li1+x+y(Al, Ga)x(Ti, Ge)2-xSiyP3-yO12(O≤x≤1, O≤y≤1), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0003c#x003c#2, 0003c#y003c#3), 리튬게르마늄티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0003c#x003c#4, 0003c#y003c#1, 0003c#z003c#1, 0003c#w003c#5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0003c#x003c#4, 0003c#y003c#2), SiS2(LixSiySz, 0≤x003c#3,0003c#y003c#2, 0003c#z003c#4) 계열 글래스, P2S5(LixPySz, 0≤x003c#3, 0003c#y003c#3, 0003c#z003c#7) 계열 글래스, Li3xLa2/3-xTiO3(0≤x≤1/6), Li1+yAlyTi2-y(PO4) 3(0≤y≤1) 및 Li1+zAlzGe2-z(PO4) 3(0≤z≤1), Li2O, LiF, LiOH, Li2CO3, LiAlO2, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2계 세라믹스, Li7La3Zr2O12, Li10GeP2S12, Li3
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제1항에 있어서,상기 고체전해질은 수산화리튬(LiOH) 포화용액에 함침한 후에 상기 무기 리튬이온 전도체의 금속성분 및 음이온의 손실율이 10% 이내인 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 고체전해질은 수산화리튬 포화용액에 함침한 후의 이온전도도가 1×10-5 S/cm 이상인 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 고체 전해질은 수산화리튬(LiOH) 포화용액에 대한 이온전도도 유지율이 수산화리튬(LiOH) 포화용액에 노출되지 전의 이온전도도의 50% 이상인 고체 전해질
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제1항에 있어서, 상기 고체 전해질의 25℃에서의 이온전도도가 1Х10-6 S/cm 이상인 고체 전해질
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양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함하며,상기 전해질이 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 고체 전해질을 포함하는 리튬공기전지
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제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 고체 전해질을 포함하는 전기화학소자
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제17항에 있어서,상기 전기화학소자가 전지, 축전지, 수퍼커패시터, 연료전지, 센서, 및 변색 소자 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 전기화학소자
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무기 리튬이온 전도체를 포함하는 제1 층의 적어도 일면에 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 증착하여 코팅층을 형성하는 단계; 및상기 코팅층을 열처리하여 하기 화학식 1 및 2 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 형성하는 단계;를 포함하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 고체 전해질의 제조방법:003c#화학식 3003e#LisMyOz상기 화학식 3에서, M은 1가 내지 6가 원소 중에서 선택된 하나 이상이며, 0≤s003c#1, 0003c#y003c#5, 0003c#z003c#5이다
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제19항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 금속 산화물 MyOz (여기서, 0003c#y003c#5, 0003c#z003c#5이다)인 고체 전해질의 제조방법
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제19항에 있어서, 상기 증착은 원자층증착(ADL), 물리기상증착(PVD) 또는 스퍼터링의 방법을 이용하여 수행되는 고체 전해질의 제조방법
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제19항에 있어서, 상기 열처리는 300℃ 내지 1300℃의 온도에서 실시되는 고체 전해질의 제조방법
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