리튬 고체전해질 티오리시콘의 개발과 전고체전지로의 전개

전문가 제언

○ 기존의 리튬 2차 전지는 안전성 문제로 과 충전되지 않도록 정밀하게 제어돼야 한다. 개발된 고체전해질은 불연성 세라믹으로 충전 시 정밀한 제어가 필요 없고 저렴한 원료를 사용해 안전하면서도 저비용의 리튬 2차 전지를 만드는데 많은 도움이 될 것으로 기대한다.

○ 티오리시콘은 높은 에너지밀도 시스템의 안전상의 문제를 막아주는 열적안정성을 갖는 이점 때문에 전고체전지에 적용하는 가장 매력적인 전해질재료이다. 이 티오리시콘재료 군 가운데 [LixM1-yM’yS4 (M=Si, Ge및 M’=P, Al, Zn, Ga, Sb)], Li3.25Ge0.25P0.75S4가 가장 높은 전도도를 보여 298K에서 2.2×10-3 S/cm를 나타냈다.

○ 이들의 초기 개발과정을 보면 개발된 고체전해질의 원료는 황화리튬 Li2S와 황화인 P2S5가 8:2로 혼합된 것이다. Li2S-P2S5 시스템의 티오리시콘은 그들의 구조 속에 금속원소가 없어 전기화학적 안정성을 보이는 이점을 가지고 있다. 그러나 Li3PS4 시스템을 위하여 이전에 합성한 상들은 복잡하고 상의 관련성에 대한 상세가 없었다.

○ 이에 대한 상태도를 연구하는 과정에서 저온영역에서 새로운 다형체(polymorph)가 발견되었다. Li3PS4는 고온과 저온영역에서 2개의 다형체를 갖는데, 결정구조의 연구는 X선회절 데이터로 확인하고 이온전도도의 관련성을 구하였다.

○ Li3PS4의 제조는 고체반응으로 이루어지는데, Li2S와 P2S5는 시약 급의 99.9% 순도 상당의 재료를 칭량하여 알곤을 충전한 글로브박스에서 적절한 몰 비로 혼합한다. 이를 카본 코팅한 석영관에 넣어 진공 하에서 500℃로 5일간 가열한다. 반응 후 석영관을 서서히 상온으로 냉각시켜서 완료하고 시험에 들어간다.

○ 초기의 이 연구는 인과 화학공업 촉매로 쓰이는 황화리튬, 석유의 탈황과정에서 생성되는 황 등 값싼 원료로 합성할 수 있다는 것을 실증하여 ‘순환사회의 구축에도 공헌할 수 있을 것’으로 기대됐었다.

저자

R. Kanno

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2008

권(호)

59(10)

잡지명

化學工業　

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

798~803

분석자

손*목

분석물

• 리튬 고체전해질 티오리시콘의 개발과 전고체전지로의 전개.pdf [222,781 byte]

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