리튬-황 전지용 전해질

전문가 제언

○ 이론적으로 Li-S 전지는 중량당 2567Wh/kg의 높은 에너지밀도를 가질 수 있고, 현재의 기술수준으로도 에너지밀도 350Wh/kg((Li-이온 전지: 180Wh/kg)를 나타내는 시제품이 나와 있다. 그러나 유황의 절연성, 폴리술피드 용해, 충/방전 시의 부피팽창(최대 80%) 문제가 근본적으로 해결되지 못하여 Li-S 전지의 상용화가 지연되고 있으며, 금세기 말에나 전기자동차에 실용화가 가능할 것으로 보고 있다.

○ 이를 해결하기 위해 폴리술피드를 효과적으로 호스트할 수 있는 고활성 양극물질의 개발이 일차적인 과제이지만, 이에 덧붙여 폴리술피드 용해 억제, 전도성 그리고 양극 안정화를 동시에 만족시킬 수 있는 최적의 전해질을 개발하는 것도 중요한 이슈이다. 액상전해질의 혼용 및 이온액체, 고체전해질, 양극 보호용 첨가제 사용 등 다양한 시도가 이루어지고 있지만 아직도 괄목할만한 성과는 이루지 못하고 있는 것으로 생각된다.

 

○ 고체 전해질 및 이온액체의 사용이 하나의 돌파구가 될 것으로 보이지만, 고체 전해질의 경우에는 저온 전도도 및 방전율 향상, 그리고 이온액체의 경우에는 PS 용해화 제어 및 전극/전해질 계면의 안정에 영향을 미치는 요인들에 대한 더 깊은 이해가 추가적으로 필요하다고 본다. 아울러 2성분계 액상 전해질의 경우에는 새로운 양극물질의 개발에 동반한 최적의 Li-염의 개발도 지속적으로 추구되어야 할 과제이다.

 

○ 리튬-황 전지용 전해질 개발의 선두주자는 미국의 Polyplus사이며 이 밖에도 미국의 Sion Power와 BASF, 영국의 OXIS Energy와 Arkema가 공동으로 전해질 개발을 진행하고 있다.

 

○ 국내에서는 리튬-황 전지용 전해질과 관련해 한양대학교에서 최근에 특허(WO2014038919 A1)를 출원했고, 삼성 SDI는 관련 특허를 2010년 이전에는 다수 출원했으나 현재는 주춤한 상태이다. 참고로 금년에 서울대학교가 미국의 NIST 및 Arizona대학과 공동으로 저가의 고용량 리튬-황 전지개발에 착수했다.

저자

Scheers, Johan; Fantini, Sebastien; Johansson, Patrik

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

255()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

204~218

분석자

박*규

분석물

• 리튬-황 전지용 전해질.pdf [335,241 byte]

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