2차전지 기술(전해액)

2차전지 기술(전해액)

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기본 원리

• 전해액은 리튬이온 양극과 음극 사이 이동을 원활하게 할 수 있게하는 물질
• 리튬염, 용매, 첨가제로 구성
• 리튬염
  • 리튬이온이 지나갈 수 있는 이동통로
  • 표준은 LiPF6로 음이온의 크기가 크고, 이온전도가 우수
  • 대체: LiFSI, LiPO2F2, LiDFOP, LiBOB 등
•  용매
  • 염을 용해시키기 위해 사용되는 유기액체
  • 고리형 카보네이트(EC, PC 등)을 기본 용매로 활용, 사슬형 카보네이트(DMC, DEC, EMC 등)을 보조 용매로 활용함
  • 대체: EA, MP, EP, PP 등
• 첨가제
  • 용매와 반응해 보호막을 만들어 불순물 생성 억제로 양극재 표면을 보호하는 역할
  • 주로 VC, FEC, VEC, PS를 사용
  • 대체: SN, ADN, RPS, DTD 등
• 기본 용매는 전기장 세기가 작아지는 유전율이 높은 특징이 있어 리튬염을 녹여 양/음이온이 쉽게 분리됨
• 하지만, 점도가 높아 전해액 내 리튬 양이온의 빠른 이동을 방해하게 되어 점도가 낮은 보조 용매를 첨가함

첨가제 

• 첨가제로 Sn(Succinonitrile), An(Adiponitrile), VC(Vinylidene Carbonate), Phosphazene 화합물이 해당됨
• 모든 첨가제는 리튬염 자체가 불순물이 되지 않도록 리튬염과 공융 혼합되는 성질이 있음
• Sn는 구리 용출 방지, 저휘발성, 열적 안정성, 리튬염과 공융 혼합이 우수한 특징
• An은 고에너지밀도, 낮은 가연성 및 인화성, 리튬염과 공융 혼합이 우수한 특징
• VC는 음극표면과 Solid Electrolyte Interphase 특징을 갖고 있어 리튬 이온은 통과 시키고 전자는 통과시키지 않음
• 히시콜린 난연제와 같은 phosphazene 화합물은 기본골격은 인과 질소, 전지 특성을 손상시키지 않으며, 연소 시 연기를 내지 않는 성질과 불에도 타지 않는 성질의 효과가 있음
• Sn과 AN이 VC 등에 비해 에너지 밀도와 장수명, 저휘발성, 안정성 우수, 용량 증대에 용이하게 대응됨