고체 전해질 막, 전극, 및 전고체 이차 전지
SOLID ELECTROLYTE MEMBRANE, ELECTRODE, AND ALL-SOLID-STATE RECHARGEABLE BATTERIES
특허 요약
황화물계 고체 전해질 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고체 전해질 막, 전극, 그리고 전고체 이차 전지에 관한 것이다. 화학식 1의 정의는 명세서 내 기재된 바와 같다.
청구항
번호청구항
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제1항에서,상기 첨가제는 110℃ 내지 180℃의 온도 범위에서 피막을 형성하는 것인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 첨가제는 상기 고체 전해질 막 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%로 포함되는, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 첨가제는 상기 고체 전해질 막 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함되는, 고체 전해질 막.

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황화물계 고체 전해질 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 고체 전해질 막:[화학식 1]화학식 1에서,A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,SX에서 S는 황(Sulfur)이고, X는 수소, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca, Ba, Cu, Zn, Ag, In, Sb, Co, Fe, Mn, 또는 Pd이고,R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 시아노기, 카보닐기, 이미노기, 할로겐기, N, O, S, P, Si, B, 또는 이들의 조합이다.

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제1항에서,상기 화학식 1에서, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 화학식 1에서, 상기 X는 수소, Li, Na, 또는 K인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 할로겐기, N, O, S, P, Si, B, 또는 이들의 조합인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 화학식 1에서, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고, 상기 X는 수소, Li 또는 Na이고,상기 R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 고체 전해질 막은 하기 화학식 4로 표시되는 중합체를 포함하는 피막을 포함하는 것인, 고체 전해질 막:[화학식 4]화학식 4에서,A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,S는 황(Sulfur)이고, X는 수소, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca, Ba, Cu, Zn, Ag, In, Sb, Co, Fe, Mn, 또는 Pd이며,n은 2 내지 500의 정수이다 .

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제9항에서,상기 화학식 4에서, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합인, 고체 전해질 막.

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제9항에서,상기 화학식 4에서, 상기 X는 수소, Li, Na, 또는 K인, 고체 전해질 막.

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제9항에서,상기 화학식 4에서, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고, 상기 X는 수소, Li 또는 Na인, 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 황화물계 고체 전해질은 입자 형태이고 그 입자의 평균 입경(D50)은 0.1 ㎛ 내지 5.0 ㎛인 고체 전해질 막.

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제1항에서,상기 황화물계 고체 전해질은 아래 화학식 5로 표시되는 아지로다이트형 황화물을 포함하는 고체 전해질 막:화학식 5(PdM3e)(SfM4g)Yh상기 화학식 5에서, 4≤a≤8이고, M1은 Mg, Cu, Ag, 또는 이들의 조합이고, 0≤b003c#0.5이고, M2는 Na, K, 또는 이들의 조합이고, 0≤c003c#0.5이고, M3는 Sn, Zn, Si, Sb, Ge, 또는 이들의 조합이고, 0003c#d003c#4, 0≤e003c#1 이고, M4는 O, SOn, 또는 이들의 조합이고, 1.5≤n≤5, 3≤f≤12, 0≤g003c#2이고,Y는 F, Cl, Br, I, 또는 이들의 조합이고, 0≤h≤2이다.

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전극 활물질,황화물계 고체 전해질 입자, 및하기 화학식 1로 표시되는 첨가제를 포함하는, 전고체 이차 전지용 전극:[화학식 1]화학식 1에서,A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,SX에서 S는 황(Sulfur)이고, X는 수소, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca, Ba, Cu, Zn, Ag, In, Sb, Co, Fe, Mn, 또는 Pd이고,R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 시아노기, 카보닐기, 이미노기, 할로겐기, N, O, S, P, Si, B, 또는 이들의 조합이다.

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제15항에서,상기 첨가제는 상기 전극 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%로 포함되는, 전고체 이차 전지용 전극.

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양극,음극, 및양극과 음극 사이에 위치하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 고체 전해질 막을 포함하는 전고체 이차 전지.

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제17항에서,상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 상에 위치하고 친리튬성 금속, 탄소재, 또는 이들의 조합을 함유하는 음극 코팅층을 포함하고, 상기 집전체와 상기 음극 코팅층 사이에, 충전에 의해 형성되는 리튬 금속층을 포함하는 것인 전고체 이차 전지.