리튬 이온 전도성 고체 전해질 및 탄소 재료로 코팅하여 표면 개질된 올리빈 구조의 리튬인산금속을 제조하는 단계;상기 제조된 리튬인산금속을 포함한 제1 전극을 제조하는 단계; 상기 제조된 제1 전극, 리튬을 포함하는 제2 전극, 분리막 및 전해질을 포함하는 셀을 제조하는 단계; 및다단계 정전류 (multistep constant-current, MCC) 충전 모드 및 정전압 (constant-voltage, CV) 충전 모드가 결합된 초고속 충전 프로토콜을 수립하는 단계를 포함하며,상기 다단계 정전류 (MCC) 충전 모드는 1.0 C 부터 8.0 C 까지 각 단계적으로 0.5 내지 2분 이내의 시간 동안 전류를 증가시킨 후, 4.2 V vs. Li/Li+ 의 최대 전압에 도달할 때까지 10.0 C로 충전하여 평균 8분 이내 120 내지 130 mAh/g 의 충전 용량을 전달하고,상기 정전압 (CV) 충전 모드는 과충전을 방지하고 완전 충전을 달성하기 위해, 컷 오프 전류가 1.0 C로 떨어질 때까지 4.2 V vs. Li/Li+ 의 최대 전압으로 충전하여 평균 2분 이내 30 내지 40 mAh/g 의 충전 용량을 전달하는 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법.

제 1 항에 있어서,상기 표면 개질된 올리빈 구조의 리튬인산금속을 제조하는 단계는,리튬인산금속 전구체로 리튬인산금속을 합성하는 단계; 및상기 합성된 리튬인산금속에 리튬 이온 전도성 고체 전해질 전구체 및 탄소 재료 전구체를 혼합하여 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법.

제 1 항에 있어서,상기 제1 전극을 제조하는 단계는,상기 제조된 리튬인산금속, 도전재 및 바인더를 용매에 분산시켜 슬러리화하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법.

제 1 항에 있어서,상기 리튬인산금속은,하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법:[화학식 1]LiMPO4상기 화학식 1에서, M은 Fe, Mn, Co, Ni 또는 이들 금속 원소의 조합에서 선택됨.

제 1 항에 있어서,상기 리튬 이온 전도성 고체 전해질은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법:[화학식 2]Li1+xR1xR22-x(PO4)3상기 화학식 2에서, R1은 Al, B, Sn 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이고, R2는 Ti, Ge 및 Hf로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이며, 0≤x＜2임.

제 1 항에 있어서,상기 탄소 재료는,수크로오스(sucrose), 글루코스(glucose), 락토오스(lactose), 아세틸렌 블랙(acetylene balck), 탄소 나노튜브, 그래핀, 옥살레이트(oxalate), 아세테이트(acetate), 카보네이트(carbonate) 및 시트르산염(citrate)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 이차전지 설계 방법.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 설계된 이차전지로,상기 초고속 충전 프로토콜에 따라 평균 10분 이내로 충전이 완료되는 것을 특징으로 하는, 이차전지.

제 7 항에 있어서,상기 제1 전극은,하기 화학식 2로 표시되는 리튬 이온 전도성 고체 전해질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차전지:[화학식 2]Li1+xR1xR22-x(PO4)3상기 화학식 2에서, R1은 Al, B, Sn 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이고, R2는 Ti, Ge 및 Hf로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이며, 0≤x＜2임.

제 7 항에 있어서,상기 이차전지는,100 사이클 후에도 95% 이상의 유지율로 150 내지 160 mAh/g 의 충전 용량을 제공하며, 평균 15분 이내로 충전이 완료되는 것을 특징으로 하는, 이차전지.

다단계 정전류 (multistep constant-current, MCC) 충전 모드에서 단계적으로 전류를 증가시켜 충전을 개시하고 가속화하는 단계; 및정전압 (constant-voltage, CV) 충전 모드에서 과충전을 방지하고 완전 충전을 달성하는 단계를 포함하며,상기 충전을 개시하고 가속화하는 단계는 1.0 C 부터 8.0 C 까지 각 단계적으로 0.5 내지 2분 이내의 시간 동안 전류를 증가시킨 후, 4.2 V vs. Li/Li+ 의 최대 전압에 도달할 때까지 10.0 C로 충전하여 평균 8분 이내 120 내지 130 mAh/g 의 충전 용량 전달을 수행하고,상기 과충전을 방지하고 완전 충전을 달성하는 단계는 컷 오프 전류가 1.0 C로 떨어질 때까지 4.2 V vs. Li/Li+ 의 최대 전압으로 충전하여 평균 2분 이내 30 내지 40 mAh/g 의 충전 용량 전달을 수행하여, 평균 10분 이내로 충전이 완료되는 것을 특징으로 하는, 제 7 항에 따른 이차전지의 고속 충전 방법.

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