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KR20220159726A - 그래핀-금속 입자 복합체를 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지 - Google Patents

그래핀-금속 입자 복합체를 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지 Download PDF

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KR20220159726A
KR20220159726A KR1020210067702A KR20210067702A KR20220159726A KR 20220159726 A KR20220159726 A KR 20220159726A KR 1020210067702 A KR1020210067702 A KR 1020210067702A KR 20210067702 A KR20210067702 A KR 20210067702A KR 20220159726 A KR20220159726 A KR 20220159726A
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graphene
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심준섭
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(주)바이오제네시스
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Abstract

본 발명은 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 혼합물을 광소결시켜 제조된 그래핀-금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함함으로써, 충전시 음극 활물질층과 음극 집전체층 사이에 형성되는 금속 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결함과 동시에 충방전 속도 및 효율을 현저히 개선시켜 성능 및 안정성을 두루 갖춘 전고체전지를 구현할 수 있다.

Description

그래핀-금속 입자 복합체를 포함하는 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지{ANODE FOR ALL-SOLID-STATE BATTERY INCLUDING GRAPHENE-METAL NANOPARTICLE COMPOSITE AND ALL-SOLID-STATE BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지, 보다 상세하게는 그래핀(graphene) 기반 복합재료 (hybrid graphene)를 음극 활물질로 포함하는 음극 및 이를 포함하는 전고체전지에 대한 것이다.
납축전지, 니켈-메탈 하이브리드 배터리 등 충·방전이 가능한 다양한 이차전지가 있지만 그 중에서도 리튬이온전지(lithium-ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도, 높은 출력 밀도, 오랜 충·방전을 견딜 수 있는 작동 전압 등을 이유로 스마트 폰(smart phone), 넷북(net book) 등의 휴대용 모바일 장치에 전원을 공급하는 전지로 사용될 뿐만 아니라, 하이브리드 자동차(hybrid vehicle) 등에 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급부재 등 광범위하게 활용되고 있다.
하지만, 현재 상용화된 리튬이온전지는 액체 전해질을 포함하여 지속적인 사용 시 배터리에 변형이 발생하며, 발화원이 있을 경우에 쉽게 불이 붙은 성질이 있고 전지 내에서 부반응 발생 시 가스가 발생하여 전지의 성능 및 안정성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 리튬 이온을 이동시킬 수 있는 고체상(solid state)의 고체 전해질을 도입하여 폭발과 발화의 위험이 낮아 안정하게 사용될 수 있는 전고체전지(all-solid-state battery, ASSB)에 대한 기술이 최근 들어 큰 주목을 받고 있다.
전고체전지의 에너지 밀도를 높이기 위해 리튬 금속(Li-metal)을 음극 활물질층으로 사용하는 기술이 알려져 있는데, 이와 같이 리튬 금속을 음극 활물질로 사용할 경우 충전시에 음극 측에 리튬이 석출되며, 전고체전지의 충방전이 반복됨에 따라 음극 측에 석출된 리튬은 고체 전해질의 틈새를 통해서 리튬 수지상(dendrite)을 성장시키며, 이와 같이 성장한 리튬 수지상은 전지의 단락 또는 용량 저하를 일으키는 원인이 된다.
따라서, 상기의 문제점을 해소 또는 완화해 종래 기술 대비 전고체전지의 특성을 향상시켜 전고체전지의 상용화 시점을 앞당길 수 있는 새로운 전고체전지용 음극 소재의 개발이 요구된다.
한국 공개특허공보 제10-2020-0129379호 (공개일: 2020.11.18) 한국 공개특허공보 제10-2019-0137691호 (공개일: 2019.12.11)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래 리튬 금속으로 이루어진 음극 활물질층을 포함하는 전고체전지가 가지는 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결할 수 있는 신규한 전고체전지용 음극 및 이를 포함하는 전고체전지를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지용 음극을 제안한다.
또한, 상기 그래핀-금속 입자 복합체는, 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 혼합물에 광(light)을 조사해 광소결(light sintering) 프로세스에서와 같이 광화학 및/또는 광열반응을 일으켜 제조된 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자의 복합체인 것을 특징으로 하는, 전고체전지용 음극을 제안한다.
또한, 상기 그래핀-금속 입자 복합체는, 상기 3차원 다공성 그래핀 구조체와 상기 금속 입자가 상호 연결되어 형성된 네트워크 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전고체전지용 음극을 제안한다.
또한, 상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 이루어진 인 것을 특징으로 하는 전고체전지용 음극을 제안한다.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서, 상기 본 발명에 따른 전고체전지용 음극을 포함하는 전고체전지의 일례로서, 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극; 고체 전해질층; 및 음극 집전체 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극;을 포함하는 전고체전지를 제안한다.
또한, 상기 양극 활물질층은, 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지를 제안한다.
또한, 상기 고체 전해질층은, Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지를 제안한다.
본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 광화학 및/또는 광열반응 방식으로 제조된 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함함으로써, 충전시 음극 활물질층과 음극 집전체층 사이에 형성되는 금속 리튬 수지상(dendrite)의 불규칙한 성장 및 고체 전해질 침투에 따른 전지 특성 저하의 문제점을 해결함과 동시에 충방전 속도 및 효율을 현저히 개선시켜 성능 및 안정성을 두루 갖춘 전고체전지를 구현할 수 있다.
도 1a는 광열 조사 공정을 실시하기 전의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1b는 광열 조사 공정을 실시한 후의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1c는 금속 입자 없이 광화학 및 광열반응으로 제조된 다공성 그래핀 구조체(3차원 나노 다공성 그래핀)을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1d는 본원 실시예에서 광화학 및 광열반응으로 제조한 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Graphene-Ag electrode), 그래핀 전극(Graphene electrode) 및 금속 전극(Gold electrode) 각각에 대해 전기화학 측정물질(PAP)의 농도에 따른 전류 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Hybrid Graphene), 그래핀(Graphene) 및 금속(Metal(Au)) 각각에 대해 같은 농도(1.0ㅧ10-3mM)의 PAP에서의 전류 값을 대비해 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 전고체전지 음극용 하이브리드 그래핀 전극을 이용해 전기화학 측정물질(PAP)의 다양한 농도를 측정한 실시간 그래프이다.
도 5는 상기 본 발명에 따른 전고체전지용 음극을 포함하는 전고체전지의 일례로서, 양극 활물질(NMC)을 포함하는 양극, 황화물계 고체 전해질층, 및 음극 집전체(SUS) 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극을 구비한 전고체전지의 단면 모식도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 전고체전지용 음극은, 그래핀과 금속 입자의 복합재료인 그래핀-금속 입자 복합체를 음극 활물질로 포함한다.
상기 그래핀-금속 입자 복합체는 음극 활물질층을 구성하는 음극재로서, 전고체전지의 충전시 리튬(Li)을 흡장하는 역할을 수행하다가 충전 용량이 초과된 후에는 음극 집전체와 음극 활물질층의 계면에 석출되는 금속 리튬층을 피복해 리튬 금속층의 보호층 역할을 함과 동시에, 리튬 수지상(dendrite)의 과도한 성장을 억제해 고체 전해질층으로의 침투를 차단하고 리튬 수지상의 균일한 성장을 유도함으로써, 전고체전지의 단락 및 용량 저하를 막고, 결과적으로 전고체전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 그래핀은 높은 전자이동성으로 인해 전자 공급이 균일하고 원활하게 이루어지기 때문에 전고체전지의 충방전 속도 및 효율을 증가시키는 역할을 하며, 또한, 높은 영계수(Young's modulus)를 가져 은(Ag) 입자 등의 금속 입자과 리튬(Li)의 결합에 따른 음극 활물질 팽창 현상을 효율적으로 지지할 수 있다.
한편, 상기 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 그래핀은 결함이 없는 순수한 그래핀이 아닌 3차원 다공성 그래핀 구조체로부터 유래한 것이 바람직하다.
결함이 없는 순수한 그래핀은 그 자체로는 뛰어난 전기전도도와 높은 비표면적 등 우수한 물성을 가지지만, 비가역적인 자기응집 현상(self-aggregation)에 의해 높인 비표면적의 장점이 크게 저하된다.
반면, 단층 및/또는 복수층의 그래핀 시트 사이로 기공들이 3차원적으로 유기적으로 연결된 3차원 다공성 그래핀 구조체는 자기응집 현상이 감소되어 상대적으로 더 넓은 비표면적을 가지며, 전자 및 이온을 보다 빠르게 확산시키기 때문에 에너지 전환 및 저장 장치와 같은 전기화학적인 응용에 있어서 상대적으로 우월한 특성을 나타낸다. 또한, 3차원 다공성 그래핀 구조체는 그 제조 공정 중에 공정 변수의 제어를 통해 기공 특성(기공의 위치 및 크기 등)의 제어 또한 가능하다는 장점을 가진다.
나아가, 3차원 다공성 그래핀 구조체는 본 발명에 따른 그래핀-금속 입자 복합체와 같이 금속 입자 등의 이종 소재를 흡착시키는 화학적 도핑(chemical doping)을 통해 그래핀의 전자 구조를 변화시켜 전기적 특성을 조절할 수도 있다.
한편, 3차원 다공성 그래핀 구조체의 제조방법은 특별히 제한되지 않으나, 경질 주형(hard template) 또는 연질 주형(soft template)을 활용하는 방법을 주로 이용한다. 경질 주형법을 사용하는 방법에는 구형의 고분자를 이용한 방법, 금속 산화물 입자를 이용하는 방법, 그리고 니켈폼과 같은 다공성 기질을 이용한 방법 등이 있으며, 연질 주형법은 계면활성제 분자가 자기 조립(self-assembly)되어 만들어진 마이셀 주형을 이용하여 기공 크기가 조절된 물질을 합성할 수 있으며, 경질 주형법에 비해 상대적으로 주형 제거가 용이하다는 장점을 가진다.
또한, 고분자(polymer) 코팅층을 형성한 후 고분자 내의 탄소 원자가 육각형의 고리 배열을 갖도록 안정화 반응을 유도하고 고온에서 탄화(carbonization)시켜 3차원 다공성 그래핀 구조체를 제조할 수도 있다. 이때, 상기 고분자는 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리이미드(polyimide, PI) 등을 구체적인 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것으 아니며, 고온에서 탄화하여 그래핀을 형성하는 탄소 공급원으로서의 역할을 할 수 있는 고분자라면 그 구조, 분자량, 유리 전이온도 등에 대한 특별한 제약은 없다.
상기 그래핀과 복합화되어 그래핀-금속 입자 복합체를 구성하는 상기 금속 입자는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등의 순금속 또는 그 합금으로 이루어진 금속 입자일 수 있고, 나아가, 상기 금속 입자는 상기 금속 중 1종의 금속으로 이루어진 코어 입자 및 상기 코어 입자를 이루는 금속과 상이한 금속으로 이루어진 코팅층을 포함하는 금속 입자(예를 들면, 은이 코팅된 구리 입자, 구리가 코팅된 은 입자 등)일 수도 있으나, 반드시 전술한 금속 입자로 제한되는 것은 아니다.
상기 금속 입자 중 은(Ag) 입자를 예로 들면, 은(Ag) 입자는 리튬(Li)에 녹아들고 리튬이 결정화되는 에너지를 낮추어줌으로써, 리튬이 기공을 발생시키며 불균일하게 성장하지 않고 보다 균일하게 성장하게 함으로써 결과적으로 전고체전지의 성능 향상에 기여한다.
그래핀과 금속 입자를 복합화하여 상기 그래핀-금속 입자 복합체를제조하기 위한 방법으로는, 3차원 다공성 그래핀 구조체와 금속 입자를 볼 밀링(ball-milling) 등의 교반 공정을 통해 균일하게 혼합 및 복합화하는 방법도 가능하지만, 보다 바람직하게는 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 금속 입자가 균일하게 혼합된 혼합물에 광(light)을 조사해 상기 혼합물을 소결시켜, 금속 입자 간 상호 연결, 그래핀 시트 간 상호 연결, 및 금속 입자와 그래핀 시트 간 상호 연결이 유기적으로 이루어진 3차원 네트워크 구조를 가지는 그래핀-금속 입자 복합체를 제조할 수 있다.
상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지는, 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극, 고체 전해질층, 및 음극 집전체 및 상기 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극을 포함해 이루어질 수 있다.
이때, 상기 양극 활물질층은, 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함할 수 있으나, 반드시 상기 양극 활물질로 구성 물질이 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 고체 전해질층을 구성하는 고체 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 황화물계 고체 전해질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 고체전지용 음극에 포함되는 음극 활물질인 그래핀-금속 입자 복합체를 제조하기 위한 광열 조사 공정을 실시하기 전의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1a를 참조하면, 광열 조사 전의 은(Ag) 입자는 구형 형상의 입자 지름은 약 5 ㎛를 갖는다.
도 1b는 광열 조사 공정을 실시한 후의 은 입자(Ag)를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1b를 참조하면, 광열 조사를 사용하여 은(Ag) 입자의 표면이 용융된 상태에서 인접 입자와 결합 응고된 것으로 확인되며, 일부 입자는 연결되지 않아 빈 공간이 형성된 것을 알 수 있다.
도 1c는 본 발명에 따른 고체전지용 음극에 포함되는 음극 활물질인 그래핀-금속 입자 복합체를 제조하기 위한 광열 조사 공정을 실시하기 전의 다공성 그래핀 구조체(3차원 나노 다공성 그래핀)을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1c를 참조하면, 다층 그래핀이 3차원 구조로 겹치거나 굽혀진 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 1d는 본원 실시예에서 3차원 다공성 그래핀 구조체 및 은 입자(Ag)의 혼합물에 광열 조사 공정을 실시해 제조한 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 1d를 참조하면, 광열 조사 공정을 통해 은(Ag) 입자와 3차원 다공성 그래핀 구조체가 상호 연결되어 형성된 네트워크 구조를 가지는 그래핀-금속 입자 복합체의 미세구조를 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Graphene-Ag electrode), 그래핀 전극(Graphene electrode) 및 금속 전극(Gold electrode) 각각에 대해 전기화학 측정물질(p-Aminophenol, PAP)의 농도에 따른 전류 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
각각의 전극에 대해 PAP 농도에 따라 전류 신호의 크기가 점점 커지게 된다.
또한, 같은 농도의 PAP에 대해서 금속 전극에 비해 표면적과 전자 유입 및 방출의 장점이 있는 그래핀 전극의 신호가 더 크게 되고, 그래핀 전극 대비 저항이 작은 그래핀-금속 입자 복합체 전극의 신호가 더 크게 측정됨을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전고체전지 음극 활물질용 그래핀-금속 입자 복합체(Hybrid Graphene), 그래핀(Graphene) 및 금속(Metal(Au)) 각각에 대해 같은 농도(1.0ㅧ10-3mM)의 PAP에서의 전류 값을 대비해 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 그래핀-금속 입자 복합체 전극의 전류 신호가 비교 전극들에 비해 더 큰 신호를 발생시켜서 SNR(Signal to Noise Ration, 신호대 잡음비)이 비교 전극에 비해 더 크다는 것을 알 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 그래핀-금속 입자 복합체로 이루어진 음극 활물질을 포함하는 전고체전지용 음극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀-금속 입자 복합체는, 여러 층의 그래핀이 적층되고 임의의 방향으로 굽혀져 있는 3차원 구조를 가지는 그래핀 복합층을 포함하는 것을 특징으로 하는
    전고체전지용 음극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 은 합금 (Ag alloy), 표면이 은(Ag)으로 코팅된 구리(Cu) 및 표면이 구리(Cu)로 코팅된 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 이루어진 인 것을 특징으로 하는
    전고체전지용 음극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀-금속 입자 복합체는,
    상기 3차원 다공성 그래핀 구조체와 상기 금속 입자가 상호 연결되어 형성된 네트워크 구조를 가지는 것을 특징으로 하는
    전고체전지용 음극.
  5. 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하는 양극;
    고체 전해질층; 및
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 음극;
    을 포함하는 전고체전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극 활물질층은,
    리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물(NCM), 리튬-니켈-코발트-알루미늄계 복합 산화물(NCA), 리튬-코발트계 복합 산화물(LCO) 및 리튬-니켈계 복합 산화물(LNO) 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고체 전해질층은,
    Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-LiBr, Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-GeS2 및 Li2S-SiS2-Li3PO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체전지.
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