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표제지 2

목차 5

국문요약 9

제 1장 서론 10

제 2장 이론적 배경 13

2.1. 전고체 전지 13

2.2. 고체 전해질 16

2.2.1. 황화물계 고체 전해질 18

2.2.2. 산화물계 고체 전해질 21

2.2.3. LLZO 24

2.2.4. LATP 25

제 3장 실험 방법 및 세부 과정 26

3.1. Li₁.₃Al₀.₃Ti₁.₇(PO₄)₃(LATP)의 합성과 소결 26

3.2. Nano-Al₂O₃ 및 Ag층 코팅 방법 27

3.3. 박막 코팅된 LATP 전고체 전해질의 배터리 성능 평가 28

제 4장 실험 결과 및 고찰 29

4.1. LATP 전고체 전해질의 합성과 구조 특성화 29

4.2. 고체 전해질의 전기화학적 안정성 평가 39

제 5장 결론 45

참고문헌 46

ABSTRACT 51

그림목차 7

그림 1. 전고체 전지의 구조 13

그림 2. 전고체 전지의 작동원리 15

그림 3. 고체 전해질 종류와 조성 17

그림 4. 황화물계 고체 전해질의 종류별 결정구조 (a)Li₇P₃S₁₁ (b)LGPS... 20

그림 5. 산화물계 고체 전해질의 종류별 결정구조 (a) 가넷 구조 (b)... 23

그림 6. 서로 다른 소결 온도(850°C ~ 1,000°C)에서... 30

그림 7. 서로 다른 온도에서 LATP 전고체 전해질의 단면... 32

그림 8. 소결 온도에 따른 LATP의 절대 밀도 및 상대 밀도 측정값 34

그림 9. 다양한 소결 온도에서 LATP의 이온 전도도:... 36

그림 10. 950°C에서 소결된 LATP의 활성화 에너지 측정: (a) ln σ 대... 38

그림 11. 충·방전 사이클 동안 LATP 기반 전고체 배터리에서 관찰된... 41

그림 12. LATP 소성 샘플을 사용한 Li - Li 대칭 셀의 성능 평가:... 44

초록보기

 Na 초이온 전도체 유형의 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)는 고체 전해질로서 높은 이온 전도도, 저비용, 그리고 안정성을 제공하지만, 금속 리튬과 접촉 시 환원되어 리튬 수지 상체 성장이 발생하는 단점이 있음. 본 연구에서는 LATP를 합성하고, 800℃에서 1,000℃ 사이의 열처리 온도에 따른 결정성과 이온 전도도의 관계를 분석하여 최적의 소결 조건을 도출하였다. 또한, 리튬 금속과의 반응을 억제하기 위해 LATP 표면에 50nm 두께의 Ag층과 10nm 두께의 Al₂O₃층을 각각 DC 스퍼터링과 플라스마 강화 원자층 증착법(PEALD)을 통해 증착하였다. 전기화학적 안정성 테스트 결과, 안정성은 코팅되지 않은 LATP ＜ Al₂O₃ 코팅 LATP ＜ Ag + Al₂O₃ 코팅 LATP 순으로 향상되었음. Al₂O₃ 코팅은 LAT P와 리튬 간의 직접 접촉을 방지하여 2차 상 형성을 억제하였고, Ag 코팅은 전하 집중을 완화하여 수지 상체 성장을 효과적으로 억제하였다. 이러한 결과는 Ag와 Al₂O₃ 나노층이 LATP 전해질의 안정성을 크게 향상하게 시켜 고체 상태 배터리의 신뢰성과 상용화 가능성을 높이는 데 기여할 수 있음을 입증함.

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