Bulk-Type All-Solid-State Lithium Batteries Using Oxide Solid Electrolytes and Sulfide Active Materials

Abstract

최근, 리튬이온전지의 적용범위가 높은 에너지를 필요로 하는 전기자동차 및 대용량 에너지저장장치까지 확장됨에 따라서 안전성에 대한 문제는 점점 커지고 있다. 이를 해결하기 위해서 기존의 발화성이 있는 유기계 액체전해질을 대신해서 무기계 고체전해질을 이용한 전고체전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무기계 고체전해질로는 황화물계 고체전해질과 산화물계 고체전해질이 있다. 황화물계 고체전해질은 특유의 연성으로 인해, 냉간 압착만으로도 높은 이온전도도를 얻을 수 있으며, 산화물계 전극물질과도 충분한 계면접촉이 가능하다. 하지만 공기 중에 불안정하며, 특히 수분과 반응하면 유해한 H2S 기체를 발생시킨다는 문제점이 있다. 반면 산화물계 고체전해질은 공기중에 안정하지만, 연성이 없고 부서지기 쉬운 산화물의 성질 때문에 냉간 압착 적용이 불가능하여, 고온에서의 열처리 과정이 필수적이다. 하지만, 고온 열처리 과정 중 전극층과 전해질 사이의 부반응으로 인해 불순물 상이 형성되는 문제가 있다. 본 연구는 산화물계 고체전해질 Li7La3Zr2O12 (LLZO)와 연성이 크고 리튬과 가역적으로 반응할 수 있는 TiS2를 양극물질로 적용한 벌크타입 전고체전지의 전기화학적 성능을 평가 및 분석하였다.