리튬이온 이차전지와 금속-공기 이차전지의 보론기반 음이온 수용체

전문가 제언

○ 이차전지로 구동하는 전기자동차는 저가로 빠른 충전을 할 수 있는 높은 에너지밀도를 갖는 것을 선호한다. 에너지밀도는 좋은 마일리지를 제공하고, 출력밀도는 가속과 등판능력을 나타내는 척도이다. 따라서 이차전지의 에너지시스템 설계는 전기자동차의 결정적인 요소이다. 에너지전환효율을 확인하기 위하여 이차전지는 빈번하게 이루어지는 충방전에서 전압과 전류가 변하는 상황이 중요하다.

 

○ 이 글은 특별한 음이온에 선택적으로 결합하는 음이온 수용체(anion receptor)에 대한 기술이다. 음이온을 인식하는 것과 이들 수용체와의 결합은 수소결합, 음이온과 기판과의 공유결합 혹은 루이스의 산염기 결합 개념으로 이루어진다. 여러 가지의 음이온을 광범하게 사용하여 바이오나 화학센서에 결합하는 것은 밀리몰에서 나노몰 농도의 분석물에서 컬러나 형광 특성의 변화도 일으킬 수 있다.

 

○ 리튬이온 이차전지나 금속-공기 이차전지는 리튬이온의 이동과 이들의 용해도가 에너지밀도를 좌우한다. 따라서 음이온 수용체가 과산화 리튬 같은 침전물을 녹여 전해질 용해도를 높이고, 한편으로는 음이온에서 오는 강염기나 재충전 동안 음극에서의 산화를 일으키는 음이온의 이동으로부터 보호하는 기능도 있다. 또 보론을 기반으로 하는 음이온 수용체는 전극표면의 안정한 SEI층을 유지하거나, 과충전이나 과전압 보호제로써 중요한 용도를 가지고 있다.

 

○ 한편 SEI에 불용성 불순물이 형성되어 셀의 기능을 저하시키는 메커니즘은 아직 연구하고 있지만, LiF가 높은 반응성의 친핵종인 알콕사이드 음이온(-OR)이 분해하여 인불화물이 생기고 2분자 친핵성 치환반응에 의한다고 보고 있다. 국내는 유럽과 일본에 특허를 등록한 LG화학이 이차전지 안정성강화 분리막 등을 고안하였다. 리튬이온 이차전지용 고체전해질을 연구하는 곳은 고려대와 KIST 등이고, 전지를 연구 개발하는 기업들은 한화케미칼, SK이노베이션 및 삼성SDI 등이 대표적이다.

저자

V. Prakash Reddy et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

247()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

813~820

분석자

손*목

분석물

• 리튬이온 이차전지와 금속-공기 이차전지의 보론기반 음이온 수용체.pdf [368,268 byte]

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