리튬 함유 황화물계 양극 활물질을 이용한 전고체 전지의 개발

전문가 제언

○ 리튬이온 이차전지는 소형 전자제품을 넘어 대형장치에도 성공적으로 적용하고 있다. 대형화에 따라 전지의 안전성 및 고에너지 밀도 특성이 요구되고 있다. 전지의 안전성？신뢰성의 근본적인 개선책은 현재 사용 중인 가연성 유기 전해액을 난연성의 무기 고체 전해질로 변경하는 전지의 전고체화를 들 수 있다. 특히 액체 전해질에 버금가는 수준의 전도도를 보이는 고체 전해질이 발표되면서 전고체 전지에 대한 관심이 높아졌다.

 

○ 전고체 전지의 고에너지 밀도를 달성하기 위해 해결해야 할 두 가지 과제가 주목된다. 첫 번째는 전극재료의 선택이며, 큰 이론 용량을 가진 전극 활물질 개발이 요구된다. 두 번째는 전극-전해질 계면의 구축이다. 벌크형 전고체 전지는 전극-전해질 간이 고체의 점접촉이 전기화학적 반응장이 되기 때문에 중요하다.

 

○ 전극재료로 황은 중량당 이론용량이 1,672mAhg-1로 차세대 고용량 양극재료로 기대되고 있다. 이에 황의 방전 생성물인 황화리튬(이론 용량 1,170mAh g-1)이 주목받고 있으며, 리튬 황전지용 전극 및 전해질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 문헌에서는 무기 고체 전해질로 황화물 유리계 전해질을 이용한 전고체 리튬전지에 대해 소개하고 있다.

 

○ 황화물계 고체 전해질은 특유의 연성으로 인해 냉간 압축만으로도 전고체 전지에서 사용이 가능한 수준의 전극/고체 전해질 계면접촉을 얻을 수 있다. 지금까지 연구된 황화물계 고체 전해질로는 결정성에 따라서 유리(glass)와 유리를 열처리하여 얻는 결정화 유리(glass ceramic)가 있다. Kanno는 2.2×10-3S/cm의 이온전도도를 가진 thio-NISICON을 발표하였다.

 

○ 국내에서도 고체 전해질을 이용하는 전고체 전지에 대한 연구는 많은 관심이 있으며, 연구논문이나 특허 등이 많이 등록되고 있다. 고성능 전고체 전지지의 실용화의 핵심은 고체 전해질 개발이라 할 수 있다. 향후 관련 소재에 대한 연구가 진행되어야 한다. 또한 고체 전해질의 합성기술, 전극층 제조기술 등에 관한 기술개발이 중요하다고 생각된다.

 

저자

Hayashi Akitoshi, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

63(12)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

30~34

분석자

김*환

분석물

• 리튬 함유 황화물계 양극 활물질을 이용한 전고체 전지의 개발.pdf [513,372 byte]

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