가넷계 산화물(LLZTO)은 불연성이 우수한 전고체전지용 고체전해질이나, 1,200℃ 고온 소결 중 리튬·산소 휘발로 형성되는 격자 공공(Vacancy)(원자가 있어야 할 격자 자리가 비어 있는 결함)이 리튬 금속 계면의 열화를 유발합니다. 본 기술은 펠릿 20wt%·파우더 10wt%의 비대칭 리튬 과잉 조성으로 소결 분위기를 제어하여 공공 형성을 원천적으로 억제합니다.
리튬 함량이 상이한 그린 펠릿·베딩 파우더 동시 소결(1,200℃)을 통한 리튬 손실 억제 공정 — Adv. Sci. 2026, Fig. 1d
계면 안정성리튬 금속 접촉 시 Zr 환원·상전이 억제
대기 안정성LiOH·Li₂CO₃ 표면층 생성 억제
공정 호환성기존 고상합성·1,200℃ 소결 유지, 조성만 조정
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경쟁기술 대비 차별성
소결 조성 제어로 리튬·산소 빈자리 생성을 원천 억제합니다.
기존 가넷 전해질본 기술빈자리 제어과잉 리튬 투입에 의존 → Li < 6.5 pfu 결손 잔존조성 비대칭 소결 → Li > 6.5 pfu · O 빈자리 ≤ 0.02 pfu리튬 계면Zr 환원·상전이에 따른 계면저항 증가, 덴드라이트 단락계면 안정화 → 임계전류밀도 1.00 mA/cm² (30℃)공정산소 분위기·다원소 도핑 등 추가 공정 필요조성 조정만으로 구현 — 기존 소결 설비 유지
기술소개서리튬·산소 공공 억제형 장수명 가넷계 고체전해질(LLZTO)KAERI
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주요 성능 결과
논문 데이터 기준 (Adv. Sci. 2026)
1.00 mA/cm²
임계전류밀도 (30℃)리튬 덴드라이트 관통 없이 허용되는 최대 전류밀도 · 60℃ 1.75 mA/cm²
3000 시간
리튬 대칭셀 안정 구동0.1 mA/cm² 조건, 단락 없이 장기 구동
90 %
2,000회 후 용량 유지율LFP 하이브리드 풀셀 · 60℃
6.5 pfu 이상
리튬 점유 (중성자 회절)산소 빈자리 0.02 pfu 이하
리튬 대칭셀 3,000 h 장기 구동(좌) · LFP 하이브리드 풀셀 2,000 사이클 수명(우) — Adv. Sci. 2026
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적용분야 및 기대효과
리튬 금속 음극 계면 열화를 소결 조성 제어만으로 해결 — 기존 소결 공정에 추가 설비 없이 적용
