흑연 음극의 SEI 형성과 안정

전문가 제언

○ 고체전해질 계면(SEI)은 리튬이온전지의 수명과 밀접한 관계가 있는 자연 발생적 현상이다. 그의 형성 구조와 화학적 조성은 전해질을 구성하는 탄산염계 유기용매와 전해질염의 전기화학적 환원과 분해 과정에 깊숙이 관여한다. 전지의 충전과정에서 이 계면에 형성되는 전위차가 리튬이온의 삽입 전위를 훨씬 상회하면 이러한 분해 반응이 가속화 될 수 있다.

 

○ 그러나 SEI는 본 해설에서도 지적했듯이 흑연 전극을 전해질과 전해반응에 의해 생성된 활성 물질로부터 보호하는 순기능도 있으며, 반응 역학적으로는 당연히 전기적 장벽이 되어 전지 성능을 저하시키는 역기능도 있는 양면성을 갖고 있다. 따라서 SEI가 자연 발생적이고 피할 수 없는 것이라면 가능한 한 순기능의 SEI를 만드는 것이 과제로 된다.

 

○ SEI 형성을 결정하는 일차적 인자는 음극재인 흑연, 전해질을 구성하는 전해 용매 및 전해질염이라 할 수 있다. 우선 이들 구성 재료의 품질과 순도가 결정 요인이 된다. 음극 재료인 흑연의 경우, 그 종류와 품질이 다양하고, 전해질의 경우는 구성 재료의 품질뿐 아니라 다양한 조합의 변수가 더해져 선기능의 SEI 만들기는 매우 어려운 작업이다.

 

○ 국내의 전지 산업이 각고의 노력으로 제조기술은 이제 세계를 선도하는 위치에 와 있으나, 전지재료 분야에서는 아직 세계 수준에 못 미치고 있다. 다행히 최근 전해 용매 분야에서 파낙스이텍(주)이 선두에 나섰고, 전해질염과 첨가제 분야에서 ㈜후성이 두각을 나타내 우리나라의 전지기술의 앞날을 밝게 하고 있다.

 

○ 선기능 SEI를 지향한 노력은 전지기술의 향상과 맞물려 있다. 각종 전지재료의 개발은 물론 다양한 기능의 첨가제, Li+의 전도성만 강조한 전극 수식의 새로운 방법, 안전성 향상을 위한 전해액의 난연화, 더 나아가 완전히 새로운 타입의 전지의 개발 등 미래의 에너지 및 환경 시대가 요청하는 전지기술의 개발을 기대해 본다.

저자

Victor A. Agubra, Tefferey W. Fergus

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

268()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

재료

페이지

153~162

분석자

윤*석

분석물

• 흑연 음극의 SEI 형성과 안정.pdf [335,830 byte]

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