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리튬 전지용 리튬이온 전도성 전해질 염

전문가 제언: ○ 리튬이온전지는 아직 더 많은 용량, 더 긴 수명, 더 높은 안전성 등 전지의 성능향상을 위한 노력이 계속 진행되고 있는 분야다. 고전압 및 고용량의 전지를 위한 전극재료의 개발이나 전지의 안전성 향상을 위한 제반 노력은 결국 고성능의 전해질 개발이 전제가 된다.

○ 고성능 전해질이 갖추어야 할 조건은 무수히 많으나 그 중에서 가장 숙고되어야 할 사항은 높은 이온 전도성, 열적 및 전기화학적 안정성, 전극계면의 이상적 보호막 형성 등을 들 수 있다. 이 모든 것의 핵심은 결국 전해질을 구성하는 리튬염과 유기용매다.

○ 현재 상용화 되었거나 또는 연구개발 중인 각종 리튬염들이 비교 분석되었다. 비교 분석의 중심은 상용화된 LiPF6의 특성을 기준으로 하고 있다. LiClO4, LiBF4, LiAsF6 등의 무기염을 비롯하여 과불화 알킬기를 함유한 triflate, imide, methide, phosphate, borate 등 기타 새롭게 개발된 다수의 리튬염들이 그 대상이다. 이들은 대부분 강한 루이스산 성격의 거대 음이온을 가진 유기계 리튬염들이다

○ 리튬이온전지에 대한 관심은 대부분 고용량 및 고전압 전극물질 개발에 치우쳐 있고 정작 중요한 고성능 전해질과 전해질염에 관해서는 경시한 면이 있다. 이러한 관점에서 전해질 염에 대한 이 총설은 매우 뜻있는 메시지를 주고 있다. 그러나 전해질의 또 다른 한 축인 다양한 유기용매와 이들의 영향과 현황에 대해서는 별로 언급이 없다는 점이 아쉽다.

○ 새롭게 개발된 리튬염 중에서 LiPF6의 모든 것을 뛰어넘는 진정한 대체염은 아직 없으나 부분적으로는 우수한 특성을 보여주는 새로운 리튬염들이 제시되었다. 그 중에서 LiBETI, LiBOB, LiFAP 등은 상용화까지 진전되어있어서 매우 고무적이다. 향후 이 분야는 연구개발을 한층 강화하여 고성능 전지개발에 대응해야 한다. 특히 거대 음이온들은 가소제의 특성이 있으므로 고분자 전해질 및 ionic liquids를 활용한 새로운 전해질 개발에 보다 더 많은 연구가 필요하다고 사료된다.

저자: Vanchipan Aravindan, Joe Gnanaraj, Srinivasan Madhavi, and Hua-Kun Liu
자료유형: 학술정보