보론화합물의 분자 설계에 의한 새로운 전해질의 개발

전문가 제언

○ 플러그인 하이브리드차(PHEV)나 전기자동차(EV) 등에 차 탑재용으로 사용되는 축전지의 개발에서 축전지의 일회 충전 당 항속거리의 연장이 중요한 과제가 되고 있다. 이를 위해서는 축전지의 에너지 밀도를 높여야 하는데, 중량 에너지 밀도는 전압과 전극의 에너지 용량의 적이므로, 전압을 올리거나 전극의 에너지용량을 크게 해야 한다. 작동 전압을 높이기 위해서는 고전위 정극과 고전위에서 산화 분해되지 않는 안정된 전해액이 필요하다.

○ 현재 리튬이온전지의 전해질로 사용되는 탄산에스테르는 가연성이기 때문에 리튬이온전지가 과충전으로 열폭주나 단락이 되어 온도가 급격히 상승하면 발화를 일으킨다. 대형의 차재용 축전지는 안전성도 중요하므로 전해액을 불연화 내지 난연화하고 열 폭주를 억제하는 성질이 요구된다. 또한 비용의 저감 및 장기사용(10년 이상) 내성도 요구된다.

○ 염가의 보론산을 원료로 하여 합성할 수 있는 액체 보론산 에스테르는 치환기 선정방법에 따라 내산화성이나 난연성을 가진 전해액 용매가 될 수 있다. 내산화성 보론산 에스테르 B(OCH2CH2CN)3 (BCN)과 낮은 점성의 알킬보론산 에스테르를 혼합하면 이온전도율이 양호하고 5.5V 이상에서 내산화성을 가진 전해질이 생성되며, 내산화성 보론산 에스테르 BCN에 저점성의 탄산 에스테르 용매를 혼합한 전해액도 5.5V 이상의 전기화학적 안정성과 높은 이온전도율을 보인다.

○ 최근의 시장 조사에 의하면 세계 리튬이온전지 시장 점유율에서 한국이 42.6%를 기록, 일본(33.7%)을 제치고 처음으로 세계 1위가 됐다. 빠르게 성장하는 리튬이온전지 시장에서 계속 선두를 유지하기 위해서는 차세대 순 전기 전용차 등에 적용이 예상되는 5V급의 축전지에 사용가능한 난연성 전해질의 개발이 큰 과제가 되고 있다. 본고가 연구 개발에 유용한 자료가 될 것으로 기대된다.

저자

Tatsuo Fujinami

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

40(7)

잡지명

ファインケミカル

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

32~38

분석자

이*옹

분석물

• 보론화합물의 분자 설계에 의한 새로운 전해질의 개발.pdf [299,805 byte]

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